====== [LAB] ZOYI ZT-DQ02: Parámetros secundarios de medida ====== * El ZOYI ZT-DQ02 mide (L/C/R/Z) como parámetros principales y (X/D/Q/θ/ESR) como secundarios. * No son normalmente mediciones independientes: el instrumento calcula estos valores a partir de la impedancia compleja del componente, de la frecuencia de prueba y del modelo equivalente seleccionado. ===== Relación básica ===== * El medidor representa la impedancia del componente como: Z ~= ~R ~+ ~jX * donde ''R'' es la parte resistiva, ''X'' la parte reactiva y ''j'' indica que la reactancia está desfasada 90° respecto a la resistencia. * La magnitud de la impedancia es: |Z| ~= ~sqrt{R^2 ~+ ~X^2} * y el ángulo de fase: theta ~= ~tan^{-1} ( X / R) \\ ===== Parámetros secundarios ===== ^ Símbolo ^ Nombre ^ Unidad ^ Qué representa ^ Utilidad práctica ^ ^ X | Reactancia | Ω | Oposición al paso de la corriente alterna debida al efecto inductivo o capacitivo. | Determinar si un componente se comporta como bobina o condensador y valorar su componente reactiva. | ^ D | Factor de disipación, o //dissipation factor// | Adimensional | Relación entre la parte resistiva y la reactiva. Indica cuánta energía se pierde. | Evaluar pérdidas en condensadores, dieléctricos, bobinas y componentes envejecidos. | ^ Q | Factor de calidad | Adimensional | Relación entre la reactancia y la resistencia. Es el inverso de D. | Valorar la calidad de bobinas, resonadores y circuitos sintonizados. Un Q alto significa pocas pérdidas. | ^ θ | Ángulo de fase | grados | Desfase entre tensión y corriente. | Identificar el carácter capacitivo o inductivo y comprobar la pureza reactiva del componente. | ^ ESR | Resistencia serie equivalente | Ω | Resistencia que modela las pérdidas serie internas del componente. | Especialmente útil para comprobar condensadores electrolíticos, fuentes conmutadas y baterías. | * Las relaciones D = 1/Q, Q = X/R y el significado del ángulo de fase son las relaciones habituales de los analizadores LCR. \\ ==== Reactancia X ==== * La reactancia es la oposición que presenta un componente a la corriente alterna, pero sin representar directamente el consumo de potencia activa. * Para una bobina: X_L ~= ~2 ~pi ~f ~L * Para un condensador: X_C ~=~ - ~{1 / {2 ~pi ~f ~C}} * X > 0: comportamiento inductivo. * X < 0: comportamiento capacitivo. * El valor absoluto |X| se expresa en ohmios. * Por ejemplo, una bobina de 10 mH a 1 kHz tiene aproximadamente: X_L ~=~ 2 ~pi ~1000 ~0,01 ~approx ~62,8 ~Omega * La lectura de X cambia con la frecuencia; por ello conviene anotar siempre la frecuencia seleccionada en el DQ02: 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz, 10 kHz o 100 kHz, según la versión/configuración del equipo. \\ ==== Factor de disipación D ==== * El factor D indica la proporción de energía que se pierde respecto a la energía almacenada: D ~= ~R / {|X|} * También se conoce como **factor de pérdidas**, **factor de disipación** o, en condensadores, aproximadamente como la tangente del ángulo de pérdidas. * **D pequeño**: componente con pocas pérdidas. * **D grande**: mayor resistencia interna, pérdidas y calentamiento. * En un condensador ideal, D=0. * En un componente real, D nunca es exactamente cero. * En condensadores electrolíticos, un aumento de D puede indicar envejecimiento, secado del electrolito o aumento de la resistencia serie equivalente. En bobinas, puede reflejar la resistencia del hilo, pérdidas del núcleo y pérdidas por efecto pelicular. \\ ==== Factor de calidad Q ==== * El factor Q es el inverso del factor de disipación: Q ~= ~1 / D ~= ~{|X|} / R * Un **Q alto** significa que predomina el comportamiento reactivo y que la resistencia de pérdidas es relativamente baja. * Un **Q bajo** indica mayores pérdidas. * Habitualmente: * Para **bobinas**, se suele observar Q. * Para **condensadores**, se suele observar D. * El DQ02 puede permitir recorrer ambos parámetros con el botón **X/D/Q/ESR**, aunque el parámetro más útil dependerá del componente y de la indicación mostrada por el firmware. * En una bobina, por ejemplo: Q ~= ~{2 ~pi ~f ~L} / {R_s} * Una bobina con L = 10 mH, Rs = 2 Ω, medida a 1 kHz, tendría aproximadamente: Q ~= ~{62,8} / 2 ~= ~31,4 * Las definiciones de Q y D como magnitudes recíprocas y su uso preferente en inductores y condensadores están descritas en manuales de medidores LCR. \\ ==== Ángulo de fase θ ==== * El ángulo θ expresa el desfase entre tensión y corriente: theta ~= ~tan^{-1} (X / R) * Interpretación aproximada: * θ ≈ +90º -> comportamiento casi inductivo. * θ ≈ -90º -> comportamiento casi capacitivo. * θ ≈ 0º -> comportamiento predominantemente resistivo. * Cuanto más se aproxima el valor absoluto a 90º, menor es la proporción resistiva respecto a la reactiva. * Ejemplos: * Una resistencia ideal: 0º. * Un condensador ideal: -90º. * Una bobina ideal: +90º. * Un condensador real podría mostrar -87º, porque tiene ESR y pérdidas. * El signo puede depender de la convención de presentación utilizada por el instrumento, pero normalmente el comportamiento capacitivo aparece con ángulo negativo y el inductivo con ángulo positivo. \\ ==== ESR ==== * La **ESR**, o resistencia serie equivalente, es la resistencia que representa todas las pérdidas serie internas del componente. En un condensador incluye, entre otras, la resistencia del electrolito, terminales, conexiones internas y pérdidas asociadas al dieléctrico. * Para un modelo serie: ESR ~= ~R_s * En un condensador, su relación aproximada con D es: ESR ~= ~D / {2 ~pi ~f ~C} * Por eso la ESR depende de la frecuencia y no debe compararse sin más con una resistencia medida en corriente continua. * La ESR resulta especialmente útil para: * Detectar condensadores electrolíticos degradados. * Comparar condensadores aparentemente iguales. * Diagnosticar rizado excesivo en fuentes de alimentación. * Evaluar condensadores de fuentes conmutadas. * Medir pérdidas internas de inductores y otros componentes. * Un condensador puede conservar una capacidad cercana a su valor nominal y, sin embargo, tener una ESR excesiva. Por esa razón, medir únicamente los microfaradios no siempre permite determinar si está en buen estado. \\ ===== Cómo interpretarlos en el DQ02 ===== * Procedimiento * 1. Descargar completamente el condensador antes de conectarlo. * 2. Separar el componente del circuito cuando sea posible; las resistencias y semiconductores conectados en paralelo alteran la lectura. * 3. Conectar el componente al DQ02 y seleccionar la frecuencia adecuada. * 4. Esperar a que se estabilice el parámetro principal L, C, R o Z. * 5. Pulsar X/D/Q/θ/ESR para recorrer los parámetros secundarios. * 6. Anotar siempre el parámetro, el valor, la frecuencia de prueba y, si aparece, el modelo serie/paralelo. * 7. Para comparar componentes, utilizar siempre la misma frecuencia y el mismo nivel de prueba. * El DQ02 dispone de varios niveles de señal de prueba, indicados en la documentación del fabricante como 0.1 V, 0.3 V y 0.6 V; cambiar el nivel puede producir pequeñas variaciones, sobre todo en componentes no lineales o con materiales magnéticos. \\ ===== Ejemplos de uso ===== **Condensador electrolítico** * **Lectura** principal: * C = 1000 μF * ESR = 0 ,18 Ω * D = 0,12 * **Interpretación**: El condensador podría ser utilizable, pero la valoración depende de su capacidad, tensión, temperatura, frecuencia y especificación del fabricante. Si otro condensador equivalente presenta ESR = 1,5 Ω, probablemente está mucho más degradado. **Bobina** * **Lectura** principal: * L = 10 mH * Q = 31 * θ = 88,2º * **Interpretación**: Indica un comportamiento bastante inductivo y unas pérdidas moderadas. Si la misma bobina muestra un Q muy bajo o una ESR elevada, puede tener demasiada resistencia de hilo, núcleo saturado o pérdidas importantes. \\ ===== Advertencias importantes ===== * La ESR medida por el DQ02 es una **resistencia equivalente en el modelo de medida**, no necesariamente la resistencia óhmica que se obtendría con un multímetro en corriente continua. * Los valores de X, D, Q, θ y ESR dependen de la **frecuencia**, el nivel de señal, la temperatura y el tipo de componente. * En condensadores grandes, hay que descargarlos antes de medir para no dañar el instrumento. * Para diagnosticar un condensador dentro de una placa, la medida puede quedar falseada por caminos paralelos. * En baterías, la resistencia interna no debe confundirse automáticamente con la ESR de un condensador: el DQ02 dispone de una función específica de medida de resistencia interna de batería. \\