Medidor de Impedancia Vectorial

La impedancia, que tiene tanto magnitud como fase, es realmente un oponente al flujo de corriente en circuitos AC con la presencia de una tensión aplicada.

El Medidor de Impedancia Vectorial se utiliza para medir tanto la amplitud como el ángulo de fase de la impedancia (Z).

Normalmente, en otras técnicas de medición de impedancia, los valores individuales de resistencia y reactancia se obtienen en forma rectangular. Es decir

Pero aquí, la impedancia se puede obtener en forma polar. Es decir, |Z| y el ángulo de fase (θ) de la impedancia se pueden adquirir con este medidor. El circuito se muestra a continuación.

Se incorporan dos resistencias con valores de resistencia iguales. La caída de tensión a través de RAB es EAB y la de RBC es EBC. Ambos valores son los mismos y son iguales a la mitad del valor de la tensión de entrada (EAC).

Una resistencia estándar variable (RST) se conecta en serie con la impedancia (ZX) cuyo valor se debe obtener.

Se utiliza el método de desviación igual para la determinación de la magnitud de la impedancia desconocida.

Esto se logra al conseguir caídas de tensión iguales a través de la resistencia variable y la impedancia (EAD = ECD) y evaluando la resistencia estándar calibrada (aquí es RST) que también es necesaria para lograr esta condición.

El ángulo de fase de la impedancia (θ) se puede obtener tomando la lectura de tensión a través de BD. Aquí es EBD.

La desviación del medidor variará de acuerdo con el factor Q (factor de calidad) de la impedancia desconocida conectada.

El Voltímetro de Tubo de Vacío (VTVM) normalmente lee tensión CA que varía de 0V al valor máximo. Cuando la lectura de tensión es cero, el valor de Q será cero y el ángulo de fase será 0o.

Cuando la lectura de tensión alcanza el valor máximo, el valor de Q será infinito y el ángulo de fase será 90o.

El ángulo entre EAB y EAD será igual a θ/2 (la mitad del ángulo de fase de la impedancia desconocida). Esto es porque EAD = EDC.

Sabemos que la tensión entre A y B (EAB) será igual a la mitad de la tensión entre A y C (EAC que es la tensión de entrada). La lectura del voltímetro, EDB se puede obtener así en términos de θ/2. Por lo tanto, θ (ángulo de fase) se puede determinar. El diagrama vectorial se muestra a continuación.

Para obtener la primera aproximación de la magnitud y el ángulo de fase de la impedancia, se prefiere este método. Para lograr mayor precisión en la medición, se prefiere el medidor de impedancia vectorial comercial.

Medidor de Impedancia Vectorial Comercial

La impedancia se puede medir directamente utilizando un medidor de impedancia vectorial comercial en forma polar. Solo se utiliza un control de equilibrio en esto para obtener tanto el ángulo de fase como la magnitud de la impedancia.

Este método se puede utilizar para determinar cualquier combinación de resistencia (R), capacitancia (C) e inductancia (L). Además de esto, puede medir impedancias complejas en lugar de elementos puros (C, L o R).

La principal desventaja en circuitos de puente convencionales, como demasiados ajustes consecutivos, se elimina aquí. El rango de mediciones de impedancia es de 0.5 a 100,000Ω en el rango de frecuencia de 30 Hz a 40 kHz cuando se utiliza un oscilador externo para proporcionar la alimentación.

Las frecuencias generadas internamente son 1 kHz, 400 Hz o 60 Hz y externamente hasta 20 kHz. La precisión en las lecturas de la magnitud de la impedancia es ± 1% y para el ángulo de fase, será ± 2%.

El circuito para la medición de la magnitud de la impedancia se muestra a continuación.

Aquí, para la medición de la magnitud, RX es la resistencia variable y se puede modificar con el dial de impedancia calibrada.

Las caídas de tensión de la resistencia variable y la impedancia desconocida (ZX) se hacen iguales ajustando este dial. Cada caída de tensión se amplifica utilizando dos módulos de amplificadores balanceados.

Esto luego se envía a la sección del rectificador dual conectado. En este, la suma aritmética de las salidas del rectificador se obtiene como cero y esto se muestra como la lectura nula en el medidor indicador. Así, la impedancia desconocida se puede obtener directamente del dial de la resistencia variable.

A continuación, veremos cómo se obtiene el ángulo de fase en este medidor. Primero, el interruptor se coloca en la posición de calibración y la tensión inyectada se calibra.

Esto se hace ajustándolo para obtener la desviación completa en el VTVM o medidor indicador.

Después, el interruptor de función se mantiene en la posición de fase. En esta condición, el interruptor de función hará que la salida del amplificador balanceado sea paralela antes de ir a la rectificación.

Ahora, la suma total de las tensiones CA que provienen de los amplificadores es definitivamente una función de la diferencia vectorial entre las tensiones CA en los amplificadores.

La tensión que se rectifica como resultado de esta diferencia vectorial se indica en el medidor indicador o VTVM DC. Esto es en realidad la medida del ángulo de fase entre la caída de tensión a través de la impedancia desconocida y la resistencia variable.

Estas caídas de tensión serán iguales en magnitud pero diferentes en fase. Por lo tanto, el ángulo de fase se obtiene por lectura directa de este instrumento.

El factor de calidad y el factor de disipación también se pueden calcular a partir de este ángulo de fase si es necesario.

El diagrama de circuito para la medición del ángulo de fase (θ) se muestra a continuación.

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