Electrica

MEDIDOR DIGITAL LCR

S. Caballero R., M. A. Bañuelos S., J. Castillo
Laboratorio de Electrónica. Centro de Instrumentos UNAM. Circuito Exterior. Cd. Universitaria
C.P. 04510. México D.F, Tel. 5622-8608 ext. 111, Fax 5622-8620.
E-mail: sandro@cancun.fi-a.unam.mx

RESUMEN

El objetivo de este artículo consiste en presentar el diseñoun medidor LCR digital, que sea de fácil operación y de bajo costo e incluya algunos de los parámetros de medición más relevantes de los equipos comerciales. Entre los parámetros de la impedancia a medir se encuentran: |Z|, R, C, L, D, Q, , Vmonitor, y Imonitor. Así como la especificación de modelos serie o paralelo para el cálculo de la capacitancia o inductancia.

ABSTRACT

The purposeof this paper is to present the design of a digital LCR meter, which could be of easy operation, low cost, and includes some of the more relevant features as found in comercial equipment. Among this parameters are: |Z|, R, C, L, D, Q, , Vmonitor, and Imonitor. As well as the serial or parallel model specification for the calculus of capacitance or inductance.

1. INTRODUCCION

Sedesarrolló un medidor LCR digital, el cual ofrece un intervalo amplio de medición y un bajo costo. Las características del instrumento son las siguientes:

Teclado para elegir el parámetro de medición deseado, las características de la señal de prueba, la autoescala y la operación manual.
Cinco circuitos equivalentes para representar al DUT: resistencia, modelo serie inductor ,modelo serie capacitor , modelo paralelo inductor, modelo paralelo capacitor.
Cálculo de los siguientes parámetros : Cs, Cp, Ls, Lp, D, Q, |Z|, R, Rs, Rp, Xs, |Y|, Gp, Bp,
, Vmonitor, Imonitor.
Manejo automático del instrumento para los modelos serie del inductor y paralelo del capacitor. Incluye la identificación automática del DUT (“Device Under Test”), es decir,identifica si se trata de una resistencia, capacitor o inductancia y despliega su valor.
Despliegue de las mediciones en pantalla de cristal líquido (LCD) de 2x20. Memoria para almacenar mediciones.
Comunicación con la PC vía puerto serie RS-232 con un programa de adquisición de datos. Elección de la frecuencia de la señal senoidal de prueba que va desde 100Hz a 20KHz
con unaresolución de 100Hz .
Elección del nivel de voltaje de la señal senoidal de prueba, el cual puede ser de 50m a 2
Vrms con una resolución de 10 mVrms.
Voltaje de DC interno 1.5V, 2V.
Compensación de medición en las puntas de prueba (open/short leads).

Estas características le permiten al usuario probar los parámetros del componente en un intervalo de frecuencias mayor,lo cual es conveniente porque se observa el comportamiento del componente a la frecuencia en que va a operar una vez instalado en el circuito.

Las características anteriores se incluyen en medidores LCR comerciales, los cuales tienen un costo mínimo de $500 dólares, lo cual hace poco accesible su uso para algunos usuarios; por ejemplo, en los talleres de reparación de electrónica olaboratorios escolares.

2. TEORÍA DE OPERACIÓN

Para medir los parámetros indicados se necesita sensar la magnitud de la impedancia y la fase del DUT. En la figura 1 se muestra la relación entre voltaje y corriente a través del DUT, cuando se le aplica una señal de prueba.

[pic]
Figura 1. Disposición de prueba del componente.

De la figura se observaque para poder obtener la magnitud de la impedancia y el ángulo de fase, el instrumento debe medir la corriente (Imonitor) y voltaje (Vmonitor) a través del DUT a la frecuencia y nivel de voltaje de la señal de prueba elegida por el usuario. Con estos valores obtenidos y la frecuencia de prueba aplicada, un microcontrolador puede calcular Cs, Cp, Ls, Lp, D, Q, |Z|, R, Rs, Rp, Xs, |Y|, Gp, Bp,...