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¿Qué es un medidor LCR?
Un medidor LCR es un instrumento de prueba eléctrica que se utiliza para medir la inductancia (L), la capacitancia (C) y la resistencia (R) de componentes y circuitos en varias frecuencias. Además de mostrar estas características eléctricas, los medidores LCR también suelen mostrar la impedancia (Z), el ángulo de fase (θ), el factor de disipación (D), el factor de calidad (Q) y la resistencia en serie equivalente (ESR). Algunos medidores LCR muestran admitancia y sus componentes, conductancia y susceptancia.
Beneficios de un medidor LCR
Es probable que una vez que se sienta cómodo realizando mediciones con un medidor LCR, le encuentre muchas aplicaciones. Un medidor LCR es un poderoso complemento de un multímetro digital. Los siguientes son algunos de los beneficios de un medidor LCR:
● Mida la impedancia de un circuito y le ayude a solucionar problemas o caracterizar circuitos existentes.
● Identificar componentes sin marcar y clasificar los componentes en contenedores con tolerancias específicas.
● Los medidores LCR portátiles que funcionan con baterías son convenientes para llevar al campo para realizar pruebas fuera del banco.
● Mida las características de CA de un componente en función de la frecuencia y la amplitud para ayudarle a predecir el comportamiento de CA en un circuito.
● Caracterizar motores1 mediante mediciones de inductancia e inductancia en función del ángulo del rotor.
● Identifique los cables de la bobina de un relé sin marcar midiendo la inductancia.
● Seleccione componentes para filtros pasivos y luego mida la impedancia del filtro en varias frecuencias.
● Medir los componentes en el circuito. En particular, busque condensadores con alta ESR.
● Estimar la relación de devanado de un transformador mediante mediciones de inductancia.
● Mida el Q de las bobinas. A veces se desea un inductor con pérdidas y el medidor LCR puede indicarle si lo ha hecho correctamente.
● Si realiza el mantenimiento del equipo, mida las características del equipo con el medidor LCR y anote los valores para referencia futura.
Los medidores LCR están disponibles en varios tipos, cada uno de ellos adecuado para diferentes aplicaciones y requisitos. Los tipos más comunes incluyen:
Medidores LCR portátiles
Estos dispositivos portátiles son ideales para uso en campo y mediciones sobre la marcha. Por lo general, tienen un rango de frecuencia limitado y una precisión menor en comparación con los modelos de mesa, pero ofrecen la comodidad de la movilidad y la facilidad de uso.
Medidores LCR de mesa
Se trata de instrumentos de alta precisión diseñados para entornos de laboratorio y producción. Los medidores LCR de sobremesa ofrecen un amplio rango de frecuencia, alta precisión y funciones avanzadas como programabilidad y registro de datos. Sin embargo, son más caros y menos portátiles que los modelos portátiles.
Medidores LCR basados en PC
Estos medidores LCR se conectan a una computadora a través de USB u otras interfaces y utilizan software para controlar las mediciones y mostrar los resultados. Los medidores LCR basados en PC ofrecen flexibilidad de personalización, procesamiento de datos y capacidades de almacenamiento, lo que los hace adecuados para aplicaciones de investigación y desarrollo.
Características clave de los medidores LCR
Si bien los medidores LCR varían en diseño y funcionalidad, hay varias características clave que generalmente se incluyen en la mayoría de los modelos:
Frecuencias de prueba
Los medidores LCR ofrecen una variedad de frecuencias de prueba. Esto es fundamental ya que los valores de L, C y R pueden variar con la frecuencia.
Precisión de la medición
La precisión es un factor crucial. Los modelos de gama alta ofrecen una mayor precisión y algunos miden valores hasta el nivel inferior al -1 %.
Modelos de circuitos equivalentes
Los medidores LCR pueden modelar el dispositivo bajo prueba como un circuito equivalente en serie o paralelo. Esto permite al usuario hacer coincidir el enfoque de medición con el componente o circuito particular que se está probando.
A la hora de elegir un medidor LCR, es fundamental tener en cuenta los siguientes factores:
Precisión de la medición:Seleccione un medidor LCR con el nivel de precisión requerido para su aplicación. Los medidores LCR de mesa de alta precisión suelen ofrecer una mayor precisión que los modelos portátiles o basados en PC.
Rango de frecuencia:Considere el rango de frecuencia requerido para sus mediciones. Algunas aplicaciones pueden requerir medidores LCR con un rango de frecuencia más amplio, mientras que otras pueden necesitar sólo un rango limitado.
Tensión/corriente de prueba:Asegúrese de que el medidor LCR pueda suministrar el voltaje o la corriente de prueba adecuados para su componente o dispositivo bajo prueba.
Portabilidad:Si necesita un medidor LCR para uso en campo, opte por un modelo portátil que ofrezca portabilidad y funcionamiento con batería.
Características y conectividad:Busque funciones avanzadas como programabilidad, registro de datos y conectividad de computadora si su aplicación requiere capacidades de personalización y procesamiento de datos.
Presupuesto:Finalmente, considere su presupuesto y seleccione un medidor LCR que proporcione el mejor valor para sus requisitos específicos.
El método del puente de equilibrio automático es un diseño de circuito que se utiliza en muchos medidores LCR como circuito de medición. El circuito tiene cuatro terminales (Hc, Hp, Lp y Lc), todos los cuales están conectados al objetivo de medición. Consulte a la derecha para obtener una descripción general del circuito y a continuación para obtener una descripción de la funcionalidad de cada terminal.
1. HC:
Aplica una señal de medición generada con frecuencia y amplitud controladas al objetivo de medición. La frecuencia se puede controlar dentro del rango de varios milihercios a varios megahercios y la amplitud de 5 mV a 5 V.
2. CV:
Detecta el potencial alto del objetivo de medición. La impedancia de entrada del circuito de detección es extremadamente alta, lo que permite una detección precisa del potencial sin caída de voltaje.
3. LP:
Detecta el potencial Lo del objetivo de medición.
4. Lc:
Convierte la corriente que fluye hacia el objetivo de medición en un voltaje basado en la resistencia detectada y detecta el resultado. El potencial del terminal Lc siempre se mantiene en 0 V.
Los medidores LCR que utilizan el método de puente de equilibrio automático utilizan conectores BNC para sus cuatro terminales. Estos conectores incorporan un diseño coaxial blindado que protege las señales de medición y detección del ruido externo. En general, la mayoría de los circuitos de detección utilizan el método de cinco terminales o el método de pares de cuatro terminales.
1. Método de dos terminales:
Este diseño contacta el objetivo de medición con dos terminales. Los valores medidos incluyen la resistencia del cableado y la resistencia de contacto y se ven afectados significativamente cuando el objetivo de medición tiene baja impedancia. Además, debido a la existencia de capacitancia parásita entre los dos cables, la señal de medición fluye hacia la capacitancia parásita así como al objetivo de medición durante la medición a altas frecuencias y a alta impedancia, lo que contribuye a una fuente de error.
2. Método de cinco terminales:
Este método reduce los efectos de la resistencia del cableado y la resistencia de contacto mediante el uso de cables separados para la detección de voltaje y corriente de señal. Además, reduce los efectos de la capacitancia parásita al utilizar cables blindados y colocar la parte blindada de los cables al mismo potencial. Este método se puede utilizar para reducir el error de medición para valores de impedancia que varían de bajo a alto.
3. Método de pares de cuatro terminales:
Este método puede reducir el error de medición de valores de impedancia que varían de bajo a alto al reducir los efectos del campo magnético causado por la corriente de medición. Puede cancelar el campo magnético utilizando cables blindados y superponiendo los cables que transportan la corriente hacia y desde el objetivo de medición.
El software reconoce automáticamente el medidor LCR cuando se conecta a la PC y se enciende. Sólo cuando se detecta el medidor LCR, se habilita la calibración.
Calibración manual
Presione el botón Calibración. Aparece un mensaje que le indica que use la tecla Local/Bloqueo en el medidor LCR para configurar el medidor LCR en control local. El medidor LCR se reinicia y aparece un mensaje Procesando en la pantalla frontal del medidor LCR. Proceder de la siguiente:
● Abra Calibración.
● Desde el panel de control de espacios del instrumento, realice la fijación cero.
● Establezca la separación en 25 mm y cierre las puertas del ETC.
● En el panel frontal del medidor LCR, presione Configuración de medición (a la izquierda del teclado numérico).
● Desde la pantalla del medidor LCR, seleccione CORRECCIÓN.
● Utilizando el teclado direccional del medidor LCR, desplácese hasta CABLE y seleccione 2 m.
● Usando el teclado direccional del medidor LCR, desplácese hasta ABRIR y seleccione Activado.
● Con el cursor aún resaltado ABRIR, seleccione Medir apertura en la lista
● Pantalla del medidor LCR. Aparece un mensaje de medición ABIERTA en curso.
● Cuando se complete la calibración, presione Formato de visualización en el panel frontal del medidor. Confirme el siguiente valor: Cp < 0.01pF.
Calibración corta
● Desde el panel de control de espacios del instrumento, ordene un espacio cero para unir las dos placas de geometría y aplique de 5 N a 10 N (500 g a 1000 g) de fuerza desde el panel de control de fuerza axial del instrumento.
● Desconecte los accesorios de prueba de la caja de conexiones BNC y cortocircuite las cajas de conexiones superior e inferior con el cable corto suministrado.
● En el teclado del medidor, presione Configuración de medición.
● Desde la pantalla del medidor LCR, seleccione CORRECCIÓN.
● Utilizando el teclado direccional del medidor LCR, desplácese hasta CORTO y seleccione Activado.
● Con el cursor aún resaltado CORTO, seleccione Medir corto en la pantalla del medidor LCR. Aparece un mensaje CORTO de medición en curso.
● Cuando se complete la calibración, presione Formato de visualización en el panel frontal del medidor.
Calibración automatizada
● Seleccione el botón de opción Usar asistente de calibración para habilitar la calibración automática. Asegúrese de que los accesorios de prueba dieléctrica estén instalados y conectados a las cajas de conexiones BNC.
● Cierre las puertas del ETC y presione el botón Calibración. Aparece el texto Restableciendo el medidor – Espere. Al mismo tiempo, se muestra un mensaje de Procesamiento en la pantalla frontal del medidor LCR.
● Cuando termine, el texto cambia a Realizando medición abierta – poniendo a cero el espacio. La separación se pone a cero automáticamente y la placa superior se coloca a una separación de 25 mm. El texto cambia a Realizando medición abierta y se realiza una medición abierta. Aparece un mensaje de medición ABIERTA en progreso en la pantalla del medidor LCR.
● Cuando finaliza exitosamente, aparece un mensaje de resultado de calibración abierta en la pestaña de calibración con el valor de corrección (~1 e-10 µF) y una marca de verificación verde.
● El texto informativo cambia y le indica que desconecte el cable de los dispositivos de prueba superiores e inferiores y que acorte las cajas de conexiones BNC superiores e inferiores con el cable corto suministrado.
● Presione Continuar para realizar la medición corta. El texto cambia a Realizando una medición corta.
● Ahora se juntan las placas y se aplica una fuerza de compresión de 5 N. Se realiza la calibración corta. Aparece un mensaje CORTO de medición en progreso en la pantalla del medidor LCR.
● Cuando finaliza correctamente, aparece un mensaje de resultado de calibración breve (sin corregir) en la pestaña de calibración con el valor de corrección (~100 mW) y se muestra un mensaje de resultado de calibración breve (corregido) en la pestaña de calibración con el valor de corrección (~50 mW). ). Una marca de verificación verde indica una calibración exitosa. Si la calibración corta no se realiza correctamente, aparece una X roja. Utilice el botón Repetir para rehacer la calibración corta.
En general, los medidores LCR funcionan con principios similares a los analizadores de impedancia y se deben considerar los mismos parámetros. Al medir la impedancia eléctrica, las especificaciones principales son los rangos de medición de frecuencia e impedancia, la precisión, la velocidad y los puntos por barrido. Igual de importantes son los requisitos de la configuración de la prueba, como la configuración de 2, 3 o 4 electrodos, el control de polarización y la escalabilidad, cuando se trata de problemas multicanal o de alto rendimiento. Dado que la mayoría de las aplicaciones requieren especial cuidado al contactar con un "dispositivo bajo prueba", también se deben considerar la interfaz y las posibilidades de extensión de los instrumentos. Al analizar los instrumentos para espectroscopia de impedancia, es esencial mirar más allá de la simple especificación clave de un resumen del producto. Tanto la precisión como la velocidad dependen al menos de la frecuencia y el valor absoluto de la impedancia medida. La mayoría de los fabricantes especificarán una gama muy amplia de impedancias y frecuencias, pero una mirada más cercana a la hoja de datos revelará que solo cierto rango está cubierto con total precisión. La distribución de ellos varía mucho según los instrumentos. Por lo tanto, es importante observar los gráficos de contorno de precisión que muestran qué precisión se puede obtener en qué valor absoluto y frecuencia. Para obtener una comparación detallada de las especificaciones de los analizadores de impedancia más utilizados en el mercado, consulte este artículo. En términos simplificados, los medidores LCR a menudo se caracterizan no en términos de rangos de impedancia, sino en términos de rangos L, C y R. Sin embargo, en la mayoría de los casos es importante medir con una frecuencia de prueba específica y, para ello, los gráficos de contorno de precisión son la mejor opción para comprender las capacidades de un instrumento.
P: ¿Cuál es la importancia del medidor LCR?
P: ¿Cuál es la conclusión del medidor LCR?
P: ¿Qué significa la L en el medidor LCR?
P: ¿Cuáles son las precauciones de seguridad al utilizar el medidor LCR?
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P: ¿Por qué resuenan los circuitos LCR?
P: ¿Se puede utilizar el medidor LCR como multímetro?
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P: ¿Cuál es la diferencia entre el medidor LCR y el multímetro?
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