Medida de Indutâncias com o Osciloscópio - Uso do Osciloscópio na Escola – 11 (INS399)

Escrito por Newton C Braga

Sabemos que osciloscópio é uma das mais poderosas ferramentas de ensino nas escolas técnicas e mesmo nas escolas de nível médio dentro do programa de ensino de tecnologia (STEM). Com sua ajuda podemos programar diversos experimentos de física, eletricidade, e mesmo de outras ciências e agora de uma forma mais completa se acrescentarmos a isso tudo aplicativos disponíveis para celulares. Neste artigo damos um exemplo, de experimento que pode ser realizado com a ajuda de um osciloscópio, em especial, os modelos InfiniiVision série 2000X e 3000X da Keysight.

Quando se diz que o osciloscópio é o instrumento de maior utilidade numa bancada de trabalhos eletrônicos, muitos contestam dizendo que é o multímetro e mesmo outros fazem o que o osciloscópio não faz.

Se bem que os osciloscópios modernos tenham muito mais recursos do que um osciloscópio comum, talvez o que os leitores não sabem é que ele também pode ser usado em medidas diferentes como resistência, capacitâncias e até indutância como demonstraremos neste artigo. (Veja no artigo anterior INS398 como medir capacitâncias).

A ideia básica neste experimento é utilizar a constante de tempo RL de um circuito para medir a indutância de um indutor desconhecido.

Pode-se trabalhar no experimento com bobinas de grande indutância, como os enrolamentos primários de pequenos transformadores de alimentação.

A frequência do gerador usado, que deve produzir sinais retangulares, depende da indutância a ser medida.

Para frequências da ordem de Henry (1 a 10 Henry) uma frequência de 1 kHz deve ser usada. Para indutores de 1 mH a 100 mH deve-se usar pelo menos 10 kHz e para indutâncias maiores, de 100 kHz a 1 MHz.

Deve-se escolher a frequência para que, no arranjo da figura 1 seja visualizada a forma de onda triangular mostrada.

 

Figura 1
Figura 1

 

Como no experimento anterior, podemos usar em lugar do gerador de funções um oscilador retangular de 1 kHz 100 kHz com o circuito integrado 555.

 

Oscilador de 1 kHz com o 555

No circuito da figura o 555 funciona como um multivibrador astável gerando um sinal cuja forma de onda é perfeitamente retangular. Os valores de ti e t2 ou seja, a duração e o intervalo entre os pulsos produzidos são calculados em função de R1, R2 e C1 pelas seguintes fórmulas:

ti = O,693(R1 + R2).C1

t2,= O,693(R2).C1

A frequência de operação do oscilador pode ser determinada pela seguinte fórmula:

 


 

 

Para os valores dados no diagrama o oscilador produzirá um sinal de aproximadamente 1kHz. Para a montagem de um oscilador de frequência variável, o resistor R2 de 75 k pode ser trocado por um potenciômetro de 100 k o qual terá ligado em série um resistor de 10 k.

 

Figura 2
Figura 2

 

 

Procedimento:

a) O gerador deve ser ajustado para produzir um sinal de frequência de acordo com a ordem de grandeza do indutor a ser medido e uma amplitude de 5 a 10 V com ciclo ativo de 50%.

b) O canal Y a ser usado no experimento deve ser ajustado para trabalhar com sinais alternados (AC) de modo a bloquear qualquer componente contínua.

c) O valor de pico do sinal obtido no osciloscópio deve ser medido e comparado com a curva de calibração obtida anteriormente com o uso de indutores de valores conhecidos.