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Autor Tópico: ESR Meter  (Lida 694 vezes)

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Offline dropes

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ESR Meter
« em: 31 de Dezembro de 2015, 15:17 »
ESR Meter (Equivalent Series Resistance)


Venho aqui apresentar um projecto Final de Ano 2015 que achei ser interessante e útil em múltiplas ocasiões.
A confirmação de que um eletrolítico está bom ou não, depende principalmente da sua resistência em série, o que é isso, ESR ou Resistência Equivalente em Série é um parâmetro importante em todo condensador, a ESR representa a resistência resultante da combinação dos terminais, conexões internas, placas, dielétrico e eletrólito (no caso de condensadores eletrolíticos):


Representação gráfica de um condensador eletrolítico e sua ESR:


O aumento da ESR afeta a performance de circuitos sintonizados, fontes comutadas, circuitos de deflexão, circuitos amplificadores de vídeo, etc .
A ESR de um condensador eletrolítico deve ser baixa, mas devido a fatores como qualidade, idade, construção e temperatura de operação a ESR pode subir para valores indesejáveis.

Possibilidades de se medir com o auxilio de um gerador de funções e um osciloscópio:
Small | Large


Entretanto a informação daí obtida é demorada e pouco precisa, consegui identificar alguns condensadores numa reparação mas não foi suficiente.

Depois de alguma pesquisa sobre o modo de funcionamento dos circuitos para a sua medição, acabei por construir um medidor baseado neste fórum:
http://www.eevblog.com/forum/projects/5-transistor-esr-meter-design/

A medição é através de pontas de prova a 100kHz 100mV, podendo ser realizada directamente na placa sem ter de dessoldar, não causa avarias a componentes interligados devido à baixa tensão, sendo bastante prático e rápido no diagnóstico.

A frequência é alta para ser anulada a capacidade destes condensadores, assim poderá ser feita a medição apenas da resistência equivalente:


Pelo fórum foi questionado se poderia ser usado um amperímetro de 1mA pelo que foi respondido simplesmente, não.
No meu caso o amperímetro é de 1.2mA 120mV para o topo da escala (120ohms).
Ao simular este circuito, resolvi alterar o ganho dos transistors de saída (5 resistências), pelo que se tornou praticável a sua construção.

Um aspecto também importante seria de manter a curva de medição, isso foi conseguido através de manipulação de 4 resistências, teoricamente funcionaria:

Como se consegue ver, a leitura de 8 a 10ohms ficou muito baixa, isto poderia ser resolvido trocando as 4 resistências, entretanto não quis estar a adiar mais já que estava tudo montado e a teoria nem sempre corresponde à realidade.


Mãos à obra, esquema e layout via Eagle, caixa aproveitada de um multímetro dos chineses de 5€ e de péssima qualidade, além da agulha andar a balançar, cada medição dava um valor diferente, logo não havia nada a aproveitar desta relíquia a não ser a caixa da qual foi recortado o plástico para o propósito, o espaço que sobrou foi exactamente o da pcb original em que tive de seguir à risca a furação.

Placa original:


Esquema:


Layout:


PCB montada:


A alimentação é através de uma pilha de 9V, ajustado para 5V com LED a informar o estado da pilha (a original era de 1.5V):


Aspecto final com a medição de um condensador 1000uF 16V, leitura aproximadamente 0.1 Ohm que pelo quadro está OK.
(consegue-se ver por baixo do ajuste da agulha um LED verde):

Os cabos das pontas de prova também tiveram de ser substituídos, pois com os originais nunca chegaria ao final da escala.

Cada vez que é ligado, devem ser unida as pontas e ajustar a agulha para a leitura 0 através de um potenciómetro lateral.


Resta-me desejar a todos um Bom Ano Novo e que venham novas invenções  ;D
« Última modificação: 01 de Janeiro de 2016, 15:35 por dropes »

Offline samc

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Re: ESR Meter
« Responder #1 em: 01 de Janeiro de 2016, 12:04 »
Os meus sinceros parabéns pelo post. Muito bem explicado desde a parte teórica à parte prática. Só falta fazeres um Instructable para divulgares ainda mais esse teu projeto  ;)

Offline dropes

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Re: ESR Meter
« Responder #2 em: 01 de Janeiro de 2016, 13:47 »
Obrigado  :)

Ontem escrevi este tópico apenas para apresentação, mas poderei partilhar os ficheiros se realmente houver interesse.
Meu objectivo foi de divulgar um projecto baseado num circuito existente, algumas alterações e consegui adaptar ao que tinha disponível, os componentes foram de placas sucatadas retirando o amperímetro que já o tinha, custo 0 (tirando a pilha :P).
Instrutable é sempre possível, requer algum aprimoramento de forma a ser facilmente entendido.

A escala a construir para o painel de leituras foi realizada mediante leituras reais, tendo esta 32 posições verdadeiras correspondendo ao xy da curva aqui apresentada depois de "limpa".

Existem pontos que só dei conta mais tarde a serem corrigidos, isso é normal em protótipos:
- A posição do furo para o potenciómetro que refere 6.5mm deve ser alterada para 4.75mm
- O 7805 aquece a placa, influenciando a frequência do oscilador ligeiramente que se encontra em cima, deverá ser posicionado noutro local mais afastado
- A posição do LED deverá ser mais acima possível para que não tenha de ser dobrado
- Correcção das resistências para que abrange a escala superior a 8ohms

Problemas ao longo da montagem:
- O regulador do potenciómetro tem uma haste imprópria que teve de ser substituída por um parafuso depois de lixado
- Mesmo encostando a PCB, há dificuldades de fechar completamente o fundo devido às dimensões da pilha, ficando 1.5mm aberto, isso pode ser corrigido cortando o fundo para que a pilha fique nesse local, depois poderá o fundo ser todo tapado com um plástico.
- O amperímetro tinha uns parafusos por baixo para as ligações, tiveram de ser cortados para que a caixa fecha-se completamente entre outras adaptações.
- As pontas de prova tiveram de ser banhadas com solda, não faço ideia do banho que tinham mas era péssimo; já as pontas que são colocadas no medidor não apresentam qualquer problema mesmo rodando

Para já não me lembro de mais correcções, nem tudo o que parece simples o é... prefiro assim ;)

obs: consumo=270mW (9V 30mA).