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R&S®Essentials | Princípios básicos das fontes de alimentação

Compreender o sensoriamento remoto

Autor: Paul Denisowski, especialista em teste e medição

O texto a seguir explicará como o sensoriamento remoto é usado em fontes de alimentação CC de bancada.

O que é sensoriamento remoto em fontes de alimentação?

Os usuários de fontes de alimentação de bancada geralmente inserem a tensão que desejam que esteja presente na carga. No entanto, os cabos condutores da fonte de alimentação reduzirão a tensão observada na carga porque os condutores têm uma resistência diferente de zero. Essa resistência aumenta conforme os condutores se tornam mais longos e/ou mais finos. Em muitos casos, a resistência do condutor e a queda de tensão resultante podem ser ignoradas com segurança, mas essa diminuição na tensão pode se tornar significativa ao trabalhar com correntes mais altas ou com resistências de carga menores.

As fontes de alimentação que dispõem de sensoriamento remoto, também conhecido como sensor de quatro fios, são capazes de compensar essas quedas de tensão.Para conseguir isso, a tensão presente no dispositivo em teste no momento é medida através da utilização de um par de linhas de detecção, além das linhas de força. O valor medido é usado para regular a tensão de saída da fonte de alimentação para que a tensão desejada esteja presente na entrada do dispositivo em teste. Dependendo do modelo, as fontes de alimentação da Rohde & Schwarz dispõem de sensoriamento remoto para cada canal de saída.

Painel traseiro de um R&S®HMP4040 com conexões de força e sensoriamento.

A solução mais comum para esse problema é permitir que a fonte meça a tensão de saída na carga em vez de fazê-lo nos terminais de saída. Essa metodologia é chamada de “sensoriamento remoto”.

Como funciona o sensoriamento remoto?

No sensoriamento remoto, um conjunto adicional de cabos de sensoriamento é usado para medir a tensão o mais perto possível da carga. Esses cabos estão conectados a uma impedância muito alta na fonte de alimentação, o que significa que (quase) nenhuma corrente flui e, portanto, (quase) não há queda de tensão nesses cabos de sensoriamento. Usando a tensão detectada remotamente, a fonte de alimentação pode ajustar sua saída para obter a tensão desejada na carga.

No exemplo abaixo, a queda de 0,3 V foi corrigida através do aumento da tensão de saída da fonte de alimentação para 5,3 V.

Medições integradas

As fontes de alimentação CC da Rohde & Schwarz vêm com uma variedade de medições integradas que podem, em muitas aplicações, substituir instrumentos adicionais, como um osciloscópio externoou um multímetro para medir, por exemplo, a potência instantânea. Como nenhuma carga extra é conectada à fonte de alimentação, nenhuma tensão de carga adicional precisa ser levada em consideração. Essa é uma grande vantagem proporcionada pelas medições integradas. Além disso, elas são muito práticas e simplificam a configuração.

Geradores de sinais vetoriaisdispõem de mais funções de análise, como estatísticas, incluindo valores mínimos, máximos e médios de potência, tensão e corrente, bem como uma contagem de energia.

As fontes de alimentação de alta precisão, como R&S®NGL200, R&S®NGM200e R&S®NGU dispõem de medições com resolução de 6½ dígitos. Se, além disso, uma fonte de alimentação apresentar um A/D (conversor analógico-digital) de alta velocidade, como acontece com a R&S®NGM200 e a R&S®NGU, até mesmo transientes rápidos podem ser detectados e medidos.

Os valores medidos podem ser registrados ao longo do tempo através da utilização das funções de protocolo. Algumas fontes de alimentação de tela grande também dispõem de funções de análise gráfica.

Funcionalidade de voltímetro digital

Algumas fontes de alimentação podem ser equipadas com um voltímetro digital integrado (DVM) opcional, que expande ainda mais os recursos de medição integrados dos instrumentos. O DVM permite medir a tensão em qualquer ponto desejado no circuito do dispositivo em teste. Isso faz com que o uso de um multímetro adicional seja supérfluo.

A opção de DVM está disponível para todos os modelos R&S®NGM200 e R&S®NGU201.

Este é um processo automático/dinâmico. Uma vez que os cabos de sensoriamento tenham sido conectados e o sensoriamento remoto tenha sido habilitado, a fonte de alimentação ajustará automática e continuamente a tensão de saída conforme necessário.

Registros

Embora os resultados da medição forneçam uma visão geral rápida da tensão, da corrente e da potência em curso medidas no dispositivo em teste, em muitas aplicações é desejável monitorar e visualizar as variações desses valores, ou seja, o comportamento do dispositivo em teste durante longos períodos de tempo ou com alta resolução de tempo, ou ambos.

Registro padrão e registro rápido

A maioria das fontes de alimentação da Rohde & Schwarz dispõe de funcionalidade de registro padrão e algumas até apresentam funcionalidade de registro rápido. O registro padrão coleta dados de medição de todos os canais ativos de uma fonte de alimentação simultaneamente e os armazena em um arquivo comum. Assim, as configurações para o registro padrão estão no menu do dispositivo da fonte de alimentação CC.

As fontes de alimentação R&S®NGM200e R&S®NGUtambém dispõem do registro rápido. O registro rápido (FastLog), com uma taxa de amostragem de até 500 ksample/s, permite capturar valores de tensão e corrente versus tempo de maneira semelhante a de um osciloscópio. Ele pode ajudar a analisar o consumo de energia de diferentes blocos funcionais de um dispositivo em teste e detectar falhas nos circuitos desse dispositivo.

O registro rápido coleta dados de medição de canais individuais a partir de uma fonte de alimentação e os armazena em arquivos à parte. As configurações para o registro rápido estão nos menus de configurações dos canais. Ao registrar os valores da corrente que flui através de sensores analógicos como fotocélulas e termistores, dados ambientais como iluminação e temperatura podem ser determinados.

Resumo

  • A resistência do condutor pode reduzir a tensão observada na carga.
  • Em muitos casos, isso pode ser ignorado. No entanto, pode ser significativo para pequenas resistências de carga ou correntes altas.
  • O sensoriamento remoto usa um par adicional de condutores para medir a tensão diretamente na carga.
  • Com base na leitura do sensoriamento remoto, a fonte de alimentação pode aumentar a tensão para superar a queda de tensão nos condutores de alimentação.
  • Esse processo é tipicamente automático e dinâmico e não requer nenhuma intervenção adicional do usuário depois de configurado.

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