Scanner Dedicado para Padrões de Resistência Elétrica de Alta Exatidão da ESI Tegam / IET Labs
ESI Tegam
IET Labs
Os padrões de resistência de valores fixos da IET Labs estão entre os melhores do mercado para
utilização na calibração em Resistência DC de Multímetros Digitais de 81/2 Dígitos de Alta Exatidão. Eles
oferecem um nível de exatidão de aproximadamente de 10 ppm/ano. Estes padrões são conhecidos
como Transfers de Resistência, normalmente possuem 12 resistores de alta estabilidade ligados em
série, sendo possível selecionar do 1° ao 12° resistor para se efetuar as medições a 4 fios ou a dois fios.
O fabricante disponibiliza sets de transfers do mesmo modelo que os da figura acima, que vão de 1 Ω
/step até 100 kΩ/step, cobrindo assim uma faixa de resistência de 1 Ω até 1 MΩ de um multímetro na
função resistência DC por exemplo.
Este instrumento não possui interface de controle, não sendo assim, possível controlá-lo de modo a
automatizar o processo de medição em que ele seja utilizado. Como alternativa podem ser usados
scanners de baixa fem térmica para se realizar a seleção dos valores de cada step para que seja efetuada
uma medição automatizada, mas estes scanners não se mostram tão práticos por serem relativamente
grandes e por possuírem no máximo até 32 canais de medição em média, não permitindo que sejam
feitas mais de três faixas de medição do DUT por setup, ainda sim, caso seja necessário um maior
número de pontos por faixa, a capacidade de seleção ficará reduzida.
Por se tratar de um instrumento que oferece um melhor nível de exatidão do que as décadas (aprox. 10x
melhor), mas em contra partida apresentando menor praticidade em seu uso (por não possuir diais de
seleção), ainda sim este instrumento é muito utilizado para garantir a rastreabilidade em laboratórios
de calibração na grandeza de resistência Dc. Conseguindo associar um sistema automatizado a estes
transfers e sem perder muito em nível de exatidão, seria de grande valor para quem faz uso destes
instrumentos.
Pensando nisso, a Autocal desenvolveu uma solução para realizar a automação completa das medições
utilizando estes instrumentos. Foi projetado pela equipe da Autocal um scanner dedicado para cada
transfer, desde os valores de 1 Ω /step até os valores mais altos de 100 kΩ/step, cobrindo assim a
mesma faixa de medição de resistência de 1 Ω até 1 MΩ só que de forma automática.
Este sistema pode ser utilizado de forma independente, ou seja, um transfer por vez ou em conjunto
todos os transfers de uma só vez possibilitando a seleção de qualquer valor de resistência de cada
transfer e também se podendo associar quaisquer transfers quando necessário, transformando todo o
conjunto em uma grande caixa de resistência de alta exatidão, com valores que vão desde 1 Ω até 1 MΩ
e com 1 Ω de resolução de seleção para qualquer valor selecionado.
Na figura abaixo temos uma visão geral do sistema com um transfer:
GPIB
Multímetro
Sense Input
Hi
PC
Lo
Controle
Central
Controle
Dedicado
Transfer/Placa
P
C
Hi
Lo
Utilizando-se os 6 transfers (mesmo modelo) temos valores de 0 Ω a 1,333332 MΩ com resolução de
seleção de 1Ω e exatidão básica < 100 ppm/ano.
O sistema é composto de um controle central que por sua vez controla todos os controles dedicados de
cada transfer e placa e o controle central é conectado ao PC via interface USB (cabo USB/Paralelo).
O coração do sistema é a placa de relés (scanner) que efetivamente faz a seleção do valor de cada
transfer e ainda seleciona que transfer será utilizado. Além destas funções, esta placa possui dois
circuitos de eliminação de resíduos para melhorar o nível da exatidão básica do sistema. Estes circuitos
são o Offset Compensation e o Zero. O offset compensation elimina as tensões geradas pelas FEMs
térmicas e o Zero elimina a resistência das trilhas do circuito. Estes circuitos são controlados via
software.
O circuito de Corta Corrente que possui a mesma finalidade da compensação de Offset de multímetros
comerciais, poderá ser usado na calibração de outros modelos de multímetros que não possuem essa
compensação.
Ao ser acionado o Corta Corrente, o multímetro realiza a medição da tensão com a corrente cortada e
depois com ela circulando pelo circuito. O valor da tensão medido com a corrente cortada é igual à
tensão residual dos contatos do circuito e o valor da tensão medido com a corrente circulando pelo
circuito é igual à queda de tensão em cima do resistor somado com a tensão de Offset. Com os valores
de tensão medidos, uma simples subtração cancela os efeitos da tensão de Offset no circuito. Ver a
figura abaixo:
O circuito da placa de seleção de steps possui uma resistência interna que também introduz erros nas
medições, por isso outro circuito – chamado de Curto – foi desenvolvido para compensar essa
resistência. A placa contará com esse circuito que desviará a corrente do Transfer, fazendo com que esta
circule somente pelas trilhas da placa que compõem o caminho da corrente de maneira que o medidor
sob calibração indique somente a resistência relativa ao circuito da própria placa. Novamente basta
fazer uma subtração, dessa vez do valor da resistência relativo a cada ponto medido pela resistência dos
circuitos da placa.
Esta placa possui pinos bananas banhados em ouro com baixa fem térmica que são conectados nos
bornes dos transfers por cima, a figura abaixo ilustra o layout básico da placa com o transfer:
A placa de relés possui quatro terminais de saída para medição a quatro fios, CHI, CLO, PHI, PLO, garantindo
assim uma melhor medição de resistência para os valores até 1 MΩ.
A estabilidade alcançada com o novo sistema se mostra próxima da obtida com o sistema convencional
(sem automação), portanto a rastreabilidade dos instrumentos calibrados com o novo sistema se
manterá assegurada através da alta confiabilidade metrológica apresentada pelo novo sistema
desenvolvido pela Autocal.
Por se tratar de um padrão de aproximadamente 10 vezes melhor que as décadas em níveis de exatidão,
o incremento da exatidão básica que a associação do Scanner dedicado da Autocal ao transfer traz,
ainda é muito menor do que a exatidão das décadas utilizadas nestas faixas de medição.
O Scanner Dedicado para Padrões de Resistência Elétrica de Alta Exatidão proporcionará a eliminação de
problemas decorrentes da calibração manual utilizada pelos laboratórios que fazem uso do s padrões da
IET e ESI, também reduzirá em alguns casos a incerteza de medição, diminuirá consideravelmente o
tempo necessário para calibração dos instrumentos, atendendo de forma satisfatória a crescente
demanda de serviços de calibração.