Medir Capacitor com Osciloscópio

[Visitante]

Bom dia pessoal, tudo certo? Por gentileza, gostaria de receber umas dicas de como os senhores fazem para medir capacitores de baixos valores (pF) com o osciloscópio, já que estes multímetros comuns e mais em conta não tem essa capacidade de medir valores tão baixos com precisão, ou então são muitos lentos e as ponteiras não são adequadas. Qual o(s) circuito(s) e o(s) cálculo(s) empregados para descobrir o valor? Obrigado.

[.if]

Me fez lembrar... certa feita (ha muito tempo atrás) precisei medir um indutor. Usei um gerador de onda senoidal, um osciloscópio e um capacitor conhecido. Fui variando a frequência até atingir o máximo vpp: ressonãncia entre os 2. A fórmula "f igual um sobre dois pi raiz de lc" (acho que é isso) me ajudou e muito. Conhecia f e c. o seu caso f e l

você também pode fazer um oscilador com o c. Conhecendo sua fórmula e frequencia, só falta extrair o c

[Visitante]

procure no google por "formula descarga de um capacitor capacitância". Normalmente em um circuito RC.

Dá para tirar por ai também ^^

 

Sobre o teu multímetro.... compre um de melhor qualidade ou um multímetro de bancada que tem maior precisão ^^

[.if]

30 minutos atrás, Bommu Perneta disse:

descarga de um capacitor

Teoricamente você está certo. Mas na prática do valor em questão da ordem dos ...

1 hora atrás, [Daniel] disse:

baixos valores (pF)

um pouco + complicado ... um circuito a+, um mc e por aí vai. não deixa de ser uma opção. Mas ainda vou de circuito ressonante

[Visitante]

Isadora ou algum outro usuário do fórum: Por favor, seria possível postar um exemplo? Gostaria de replica-lo, posso postar os resultados depois para compartilhar com o pessoal. Tenho osciloscópio e gerador de funções para aplicar a teoria. Obrigado.

[.if]

Claro amigo. É simples basta um

Aplique e meça Vs e veja qual a frequencia que fica a maior tensão ac. Pra alguns pF penso que um indutor de alguns nH ou uH e uma frequencia de algumas centenas de Khz a unidades de Mhz de onda senoidal. Seu gerador deve ter algum resistor pra  impedância na saída mas ligue com uns 100ohms em série. Simule pra ver 1º

[aphawk]

Só lembre-se de uma coisa :

 

Pontas de prova sempre tem capacitâncias, e geralmente maiores do que 10 pF, então lembre-se de descontar isto do resultado...

 

A medição de capacidades tão pequenas é algo bem complicado, e deve ser feita com equipamentos onde se saiba perfeitamente a influência das pontas de provas e seus respectivos fios até chegar aos instrumentos.

 

Aqui tem uma excelente informação :

 

http://waset.org/publications/9996830/low-value-capacitance-measurement-system-with-adjustable-lead-capacitance-compensation

 

Paulo

 

[Visitante]

Gostei do trabalho do link.

 

Mas estranho e muito impreciso é um instrumento que mede errado e não tem "tara" (zerar) para medir corretamente sem precisar o usuário ficar fazendo cálculos.

[Visitante]

Na teoria

http://www.help2educate.com/capacitance-meter/

 

Circuito RC , segundo a simulação o cara consegue com erro de menos de 3 pF para escala até  1pF para um pouco mais alto valor de 500pF... Com um osciloscópio dá para ver a onda, e fazer o cálculo melhor, acredito que com erro menor, apesar da escala.  Mas enfim ^^.

adicionado 0 minutos depois

Claro que tem outros componentes mais rápidos que relé ^^ e com mais precisão. Mas só colocando como exemplo.

adicionado 1 minuto depois

Tem outros exemplos com o 555 ...

[aphawk]

16 minutos atrás, Bommu Perneta disse:

Com um osciloscópio dá para ver a onda, e fazer o cálculo melhor, acredito que com erro menor, apesar da escala.  Mas enfim ^^.

 

Reparou que o link que passei é um trabalho feito por um instituto de engenharia ?

 

É porque esse tipo de medida é algo bem difícil, não podendo ser feito de forma tão simples como pensamos aqui.

 

Olha só o efeito de uma ponta de prova de osciloscópio de excelente qualidade :

 

www.tek.com/dl/51W_30013_0_MR_Letter_0.pdf

 

Se as melhores tem 4 pf, imagine as chinesas que vendem baratinho por aí ....

 

Paulo

 

[.if]

realmente capacitor muito baixo é chato pra medir com precisão. Se fizer careta pra ele, é capaz dele 'se alterar'. Pra capacitância baixa, acabo de desprezar minha ideia e ir na "do" Paulão, depois do que ele expôs. Amei aquele circuito com smitch trigger montado numa pci padrão. E por falar nisso...Já falei que tenho muitas e muitas placas padrão a disposição?

 

[Visitante]

@aphawk

 

Claro que reparei, os escritores com PHD e o caramba, só estou falando que o negócio depender do usuário ter que desconsiderar e fazer cálculos extras fora as medições é algo extremamente ruim para um instrumento dito de precisão... Não lhe desmenti, falei que gostei do trabalho ^^

[aphawk]

@Bommu Perneta ,

 

Opa, imagine, não quis dizer que foi um desmentido ou algo assim kkkkkkk !!!!!!

 

Concordo sobre o que você falou de um instrumento dito de precisão !

 

Mas entendo que falar em medir capacitâncias tão pequenas a ponto de serem afetadas pela própria umidade do ar, e até pelos plásticos de nossos fios e pontas de prova é algo muito difícil, pois precisamos de uma ambiente controlado para tentar medir isso com uma boa precisão.

 

Repare que mesmo usando o método que eles descreveram, a resolução é de 1 pF. Então, medir uma capacitância de por exemplo 4 pF , sendo que ela pode ter um valor entre 3 e 5 pF ( MARGEM DE ERRO DE +- 25% !! ) não faz muito sentido....

 

Resumindo, eu quis dizer que não vejo sentido na medição de um valor muito baixo, menor do que 10 pF, pois podemos estar errando em bem mais do que isso !

 

Paulo

 

[.if]

20 minutos atrás, aphawk disse:

sentido na medição de um valor muito baixo

...e realmente daqui de fora estou com dificuldade em visualizar uma utilidade prática pra isso. Mas enfim , cada mania com seu dôido. E aê @[Daniel] que trem doido é esse sô?

 

Falando em doidera...me fez lembrar.. certa feita fiz um capacitor "ajustável" com um par de fios paralelos num circuito de saída pra tubo de tv.  Fui cortando até atingir o valor que precisava. Medição? não. Foi olhando na tela até imagem ficar boa. Penso que deu as unidades de pF em pauta.

[Renato.88]

54 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Falando em doidera...me fez lembrar.. certa feita fiz um capacitor "ajustável" com um par de fios paralelos num circuito de saída pra tubo de tv.  Fui cortando até atingir o valor que precisava. Medição? não. Foi olhando na tela até imagem ficar boa. Penso que deu as unidades de pF em pauta.

Eu vi um "capacitor" desses em um rádio da década de 70 (detalhe que era original, até passaram tinta na ponta dos fios para grudar um no outro), eu não entendi o objetivo na época. Mas depois eu li sobre isso em uma revista dos anos 80.

Na revista dizia que a cada 15mm era aproximadamente 1pF em um fio de certa bitola.

 

[MOR_AL]

Tem um modo de se conhecer o valor do capacitor sob teste, mesmo quando não se conhece o valor da capacitância do equipamento de medida. Descobri como fazer, ao tentar projetar um medidor de capacitâncias e de indutâncias.

Claro que quanto menor for a capacitância de entrada do equipamento, maior será a precisão.

Não mostro agora porque dá certo trabalho e, às vezes, nossas postagens podem ser mal interpretadas. Mas terei prazer em mostrar como se faz, caso haja interesse.  

Então, fica a proposta.  

 

Em tempo:

Será necessário construir um oscilador, ou se ter um gerador de frequências da ordem de centenas de kHz. O osciloscópio será necessário, caso não se tenha o gerador e sim o oscilador. 

Deve-se também possuir um capacitor da ordem de pF e um indutor da ordem de uH. Ambos com seus valores conhecidos.

 

MOR_AL

[Visitante]

Então pessoal, é complicado medir com precisão mesmo, cheguei a testar com o gerador e o osciloscópio mas no melhor caso obtive algo em torno de 3~4pF de erro, inclusive demora bastante para "achar o ponto certo" manualmente. Para valores maiores funciona bem.

 

Tanto capacitor quanto indutor smd é um dilema diferenciar quando estão misturados, avulsos. Tenho capacitores nos valores de 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.7, 3.0, 3.3pF, visualmente falando é tudo igual. Aplica-los em circuitos osciladores e filtros de alta frequência seria complicado por exemplo.

 

 

Até certo ponto o bom e velho LCR ainda é mais prático, o ajuste de zero é importante, a ponta de prova do tipo pinça é uma boa. Mas medindo os componentes o resultado sempre é o mesmo, não tem como diferenciar um capacitor de 1~1.2~1.5~1.8pF...

 

 

Muito obrigado a todos pelos comentários e pela ajuda até o momento...

 

Sr. MOR_AL, por favor, compartilhe conosco.

Obs.: Gerador 5Mhz, osciloscópio 50Mhz, capacitores de 1pF até 100nF, indutores de 4.7nH até 100uH. 

[Visitante]

Do jeito que está e como parece que alguns equipamentos tem maior precisão quando em certa quantidade de pF seria interessante é testar dois capacitores ao mesmo tempo e usar um como referencia e elevar para números de capacitância para números mais altos nas escalas que tem maior precisão.

 

Mas de novo minha teoria... to de férias sem acesso a osciloscópio agora  auhauhauha

adicionado 4 minutos depois

@MOR

 

No aguardo ^^

[MOR_AL]

@[Daniel]

Ual, Daniel!

Parabéns pelos seus excelentes equipamentos. Confesso que fiquei com inveja, mas vamos lá.

Há dois métodos que eu conheço. Ambos fazem uso de um oscilador com os componentes RC, ou LC.

Vou mostrar o menos complicado, pois o outro já dá mais trabalho mesmo de apenas apresentar. Por outro lado é o mais preciso.

Também, quanto menor for o valor da capacitância, menor será a precisão, certo?

Faltou o final.

Uma vez calculado o calor de Cx, calcule o valor do novo C (o agora desconhecido), reentrando na equação dentro da caixa. Apenas troque C por Cx e vice-versa. 

MOR_AL

[Visitante]

@MOR

Olá, agradeço o elogio. O osciloscópio é emprestado de um amigo, tive a infelicidade de quebrar a tela do meu OS-2042C. [triste]

 

Ok, vamos ver se consegui entender:

1-Monto o circuito RLC, com valores conhecidos e injeto frequências até encontrar a impedância 0;

2-Encontrada a frequência de ressonância, saberei o "Wo" calculando (2.pi.F), com isso calculo o valor de Cx através da equação da caixa;

3-Tendo agora calculado e sabendo o Cx, na mesma fórmula será C = Cx. O que eu quero dizer é que por exemplo se Cx resultou em 1.8pF, a fórmula será agora:

 

C = (1/((2.pi.F)².L))-Cx

C = (1/((2.pi.F)².L))-1.8pF

Obs.: Os valores são em Henry, Farads e Hertz.

 

Para calcular o valor de um capacitor desconhecido basta coloca-lo em paralelo ao circuito RLCconhecido+Cxanterior, achar o Wo e pronto, calcular com a expressão da caixa outra vez. Estou certo?

 

 

[MOR_AL]

3 horas atrás, [Daniel] disse:

@MOR

Olá, agradeço o elogio. O osciloscópio é emprestado de um amigo, tive a infelicidade de quebrar a tela do meu OS-2042C. [triste]

 

Ok, vamos ver se consegui entender:

1-Monto o circuito RLC, com valores conhecidos e injeto frequências até encontrar a impedância 0; Máxima tensão em V0. 

2-Encontrada a frequência de ressonância, saberei o "Wo" calculando (2.pi.F), com isso calculo o valor de Cx através da equação da caixa; Ok!

3-Tendo agora calculado e sabendo o Cx, na mesma fórmula será C = Cx. O que eu quero dizer é que por exemplo se Cx resultou em 1.8pF, a fórmula será agora:

 

C = (1/((2.pi.F)².L))-Cx

C = (1/((2.pi.F)².L))-1.8pF, onde C agora é um novo capacitor, aquele que você quer saber seu valor. O capacitor C anterior, só serviu para conhecer o valor de Cx.

Obs.: Os valores são em Henry, Farads e Hertz. OK!

 

Para calcular o valor de um capacitor desconhecido basta coloca-lo em paralelo ao circuito RLCconhecido+Cxanterior, achar o Wo e pronto, calcular com a expressão da caixa outra vez. Estou certo?

Quase.

Como acima. O capacitor C (o primeiro e conhecido) só serviu para descobrir o valor das capacitâncias Cx do equipamento pendurado (osciloscópio etc.). Após conhecer o valor de Cx, deve-se retirar o capacitor C (o primeiro e conhecido) e colocar o capacitor que se deseja conhecer seu valor. Aí você usa a equação dentro do quadro. Mas como você já sabe o valor de Cx, então, usando a mesma equação, mas explicitando a variável C, basta medir w para conhecer o valor do novo capacitor.

A nova equação passa para:

C = (1/((2.pi.F)².L))-1.8pF, caso você tivesse calculado Cx = 1,8pF.

 

MOR_AL

 

[Visitante]

Olá pessoal. Nesta semana não vou poder prosseguir com os testes, semana que vem continuamos, tudo bem?? Estou longe do meu laboratório, fica no sul do país, viajei para SP e visitei(arei) hoje(nesta semana) a FIEE. Feliz por ter o prazer de conhecer o ilustre Newton C. Braga, entre muitas outras novidades da feira... Abraço.

[Visitante]

Então, retomando ao assunto...

 

1- Tomei por base que possuo apenas três indutores, são eles 1mH, 330uH e 3,3uH.

2- A frequência de ressonância para o circuito com um indutor de 1mH e um capacitor de 1pF (menor capacitância que gostaria de medir), arredondando daria 5Mhz. Logo não posso usar um indutor com valor inferior, já que esta no limite do meu gerador.

 

O que fiz foi o seguinte, com o indutor de 1mH (1008uH) e um capacitor conhecido de 15pF (15,7pF), procurei a frequência de ressonância. O que encontrei foi 1.466Mhz. Obtive o resultado negativo -4pF.

 

Aplicando na fórmula mais uma vez, encontrei um resultado de 8.86pF, para um capacitor de 1.5pF. A frequência que encontrei foi 545Khz.

 

 

 

[MOR_AL]

Daniel.

Alguma coisa não está certa.

Você não pode encontrar um valor negativo de capacitância.

Ou o valor do indutor não está certo, ou o calor do capacitor não está certo, ou o valor da frequência não está certa.

1 - Pela qualidade do gerador, a frequência de ressonância deve estar correta, desde que coincida com um máximo de tensão sobre o circuito LC.

2 - As chances do valor do indutor ou do capacitor estarem erradas são grandes. Um erro de 1% no valor do capacitor é considerado um capacitor com boa precisão. O mesmo é válido para o indutor. Não considere que o valor do componente, indicado em seu corpo, tenha precisão. A exceção é quando o valor da precisão vem impresso no corpo do componente. Assim mesmo, a precisão é válida dentro de uma faixa de temperatura. 

3 - A montagem também possui capacitância e indutância. Se a montagem for alterada entre as medidas, então vão acrescentar erros de medida. 

Pesquise pelo vídeo 

100 Capacitor self resonance measured with an oscilloscope and signal generator   how to tutorial no Youtube.

Ele mostra (lá pelos 8 minutos) como o mesmo capacitor pode alterar o valor dependendo do tamanho dos lides.

 

MOR_AL