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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41308| Título: | Projeto e desenvolvimento de um analisador de impedância |
| Título(s) alternativo(s): | Project and development of an impedance analyzer |
| Autor(es): | Carvalho, Wellytom de Oliveira |
| Orientador(es): | Viglus, Francisco José |
| Palavras-chave: | Ensino - Meios auxiliares Impedância (Eletricidade) Engenharia de protótipos Teaching - Aids and devices Impedance (Electricity) Prototypes, Engineering |
| Data do documento: | 18-Jun-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | CARVALHO, Wellytom de Oliveira. Projeto e desenvolvimento de um analisador de impedância. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2026. |
| Resumo: | Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta o projeto e o desenvolvimento de um analisador de impedância voltado a aplicações acadêmicas, didáticas e de bancada, capaz de realizar medições de resistência, indutância e capacitância em uma faixa de frequências de 100 Hz a 200 kHz. A motivação do trabalho está associada à limitação de instrumentos acessíveis que permitam a análise da resposta em frequência de componentes passivos, recurso normalmente disponível apenas em equipamentos de alto custo. A metodologia adotada envolveu o estudo dos principais métodos de medição de impedância descritos na literatura, com a seleção da técnica de ponte de auto-balanceamento por sua precisão e adequação a sistemas embarcados. O hardware foi desenvolvido com base no circuito integrado AD5941, integrando o circuito de excitação, aquisição e processamento do sinal, além de um microcontrolador responsável pelo controle do sistema e pela interface homem-máquina. Foram projetados o esquemático elétrico, o layout da Placa de Circuito Impresso (PCI) e um gabinete em impressão 3D. O firmware foi implementado utilizando um sistema operacional em tempo real, permitindo a automação das medições, a varredura em frequência e a visualização gráfica dos resultados em uma tela sensível ao toque. A validação experimental foi realizada por meio de testes comparativos com instrumentos comerciais de referência, avaliando a precisão das medições de resistores, indutores e capacitores, bem como a análise de circuitos RLC e do comportamento não ideal de componentes reais. Os resultados indicaram erro relativo inferior a 2% na medição de resistores entre 1 Ω e 100 kΩ, erro tipicamente abaixo de 5% na medição de indutores para frequências a partir de 1 kHz, e erro inferior a 2% para capacitores com valores iguais ou superiores a 470 pF, em grande parte da faixa de operação. Também foi demonstrado a capacidade do protótipo de identificar fenômenos como ressonância, influência de efeitos parasitas e variação da impedância com a frequência. Conclui-se que o analisador desenvolvido atende aos objetivos propostos, apresentando desempenho satisfatório e relação custo-benefício favorável, configurando-se como uma alternativa acessível para aplicações que não exigem instrumentação metrológica de alto custo. |
| Abstract: | This undergraduate thesis presents the design and development of an impedance analyzer intended for academic, educational, and bench applications, capable of measuring resistance, inductance, and capacitance over a frequency range from 100 Hz to 200 kHz. The motivation for this work is related to the limited availability of affordable instruments that allow frequency response analysis of passive components, a feature typically found only in high-cost equipment. The adopted methodology involved a study of the main impedance measurement methods described in the literature, with the selection of the auto-balancing bridge technique due to its accuracy and suitability for embedded systems. The hardware was developed based on the AD5941 integrated circuit, integrating signal excitation, acquisition, and processing circuits, along with a microcontroller responsible for system control and the human–machine interface. The electrical schematic, printed circuit board layout, and a 3D-printed enclosure were designed. The firmware was implemented using a real-time operating system, enabling measurement automation, frequency sweep operation, and graphical visualization of results on a touch-sensitive display. Experimental validation was performed through comparative tests with commercial reference instruments, evaluating the measurement accuracy of resistors, inductors, and capacitors, as well as the analysis of RLC circuits and the non-ideal behavior of real components. The results indicated a relative error below 2% for resistance measurements in the range from 1 Ω to 100 kΩ, a typical error below 5% for inductance measurements at frequencies above 1 kHz, and an error lower than 2% for capacitance measurements with values equal to or greater than 470 pF over most of the operating frequency range. The prototype also demonstrated the ability to identify phenomena such as resonance, parasitic effects, and impedance variation with frequency. It is concluded that the developed analyzer meets the proposed objectives, presenting satisfactory performance and a favorable cost–benefit ratio, thus constituting an accessible alternative for applications that do not require high-end metrological instrumentation. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41308 |
| Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Eletrônica |
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