Medidor ESR DIY:tudo o que você deve saber sobre um medidor ESR DIY

Sobre DIY ESR Meter, Cada comércio tem seu conjunto exclusivo de ferramentas. No caso da eletrônica, você deve ter pelo menos um multímetro, chave de fenda, cortador e ferro de solda e fios.

A melhor parte é que você pode encontrar essas ferramentas em qualquer loja de eletrônicos e por um preço acessível. No entanto, existem outras ferramentas importantes, mas caras, que você precisará ao percorrer o caminho das eleições.

E entre essas ferramentas está o medidor ESR.

Então, neste artigo, mostraremos como construir seu medidor ESR com uma régua/placa Vero pronta com o mesmo resultado que os medidores ESR do mercado.

Preparar? Vamos aprender!

Stripboard

O que é ESR?

Os capacitores não são imunes à degradação. Quando você vê alguns efeitos indesejáveis, é por causa da Resistência em Série Equivalente (ESR). Por quê? Os capacitores têm resistência interna limitada devido aos materiais que os fabricantes usam para construí-los.

Além disso, vários tipos de capacitores vêm com diferentes faixas de ESR. Portanto, é fundamental medir a resistência em série equivalente de seus capacitores.

O que é um medidor ESR?

Quando se trata de medir capacitores, os medidores de capacitância (digitais ou analógicos) podem enganar você. Com esta ferramenta, você pode pensar que um capacitor defeituoso é bom. Além disso, se você não testar o ESR em um capacitor, perderá um capacitor ruim e não fará nenhum reparo. Então, o que você precisa é de um medidor ESR.

Um medidor ESR é uma ferramenta de medição de dois terminais com o objetivo principal de medir o ESR de capacitores. Normalmente, capacitores ruins têm leituras de ESR altas que você não pode medir com um medidor de capacitância digital comum ou multímetro.

Isso não é tudo.

Você pode usar um medidor ESR sem remover os capacitores do seu circuito.

Aqui está a melhor parte.

Você pode usar um ESR para outros experimentos, como verificar resistores de baixa ohms, como 0,33 ohm e 0,22 ohm, localizar curto-circuitos em placas de circuito impresso, amplificadores de alto-falante e verificar a condição de baterias normais e recarregáveis.

Como funciona o medidor de ESR?

Vários fatores contribuem para a perda de energia em capacitores. Você pode resumir esses fatores como ESR. Para entender completamente como funciona um medidor ESR, vamos dar uma olhada nos componentes:

Oscilador

O oscilador é responsável por fornecer o sinal CA necessário para conduzir a corrente através do capacitor que você está testando. Um bom exemplo de um circuito oscilador é executado em aproximadamente 100 kHz.

Além disso, 100 kHz é o padrão da indústria para fazer medições de ESR. Uma seção deste circuito atua como um oscilador de mudança de fase. É fácil de implementar e mostra uma excelente aproximação de uma onda senoidal.

A outra seção funciona como um amplificador e um buffer. Devido ao oscilador de deslocamento de fase ter uma alta impedância de saída, esta seção evita que o circuito do oscilador sobrecarregue. Além disso, você pode ajustar o nível do sinal de 100 kHz com o potenciômetro de controle de ganho.

O detector ESR

O detector ESR é onde a maior parte da ação acontece. A primeira seção é um conversor de tensão para corrente que converte o sinal de 100 kHz do oscilador para uma corrente de pico a pico de cerca de 7 Ma.

Assim, você pode conectar o CUT (capacitor em teste) dentro do loop de feedback deste estágio. Além disso, você pode fazer isso com dois postes de ligação do painel frontal para que o CUT receba a mesma corrente.

A seção de conversão de energia

Nesta seção, uma abordagem de alimentação única exige que você forneça uma referência de terra virtual em todo o medidor ESR. Assim, nesta etapa, um regulador de tensão convencional de três terminais (na entrada) alimenta um barramento de +5v.

Por outro lado, o barramento de -5v recebe sua alimentação de um componente elegante que distribui uma tensão CC igual à magnitude (mas com polaridade invertida) para a entrada.

Como funciona

Diagrama de Circuito ESR

Primeiro, o TR1 no diagrama acima e o transistor NPN preso criam um feedback simples que aciona um oscilador de bloqueio. O oscilador de bloqueio começa a oscilar em alta frequência.

Além disso, as oscilações criam uma magnitude consistente da tensão nas 5 voltas do transformador secundário. Além disso, o oscilador aplica a alta frequência induzida através da CTU.

Além disso, você pode ver um op-amp unido com a alimentação de alta frequência de baixa tensão. Além disso, ele funciona lá como um amplificador de tensão.

Se o ESR estiver ausente ou você tiver um capacitor em funcionamento, o medidor sugerirá uma deflexão completa. Assim, ele mostra um pequeno ESR sobre o capacitor, que por sua vez desce a zero para vários capacitores - com diferentes níveis de ESR.

Agora, um ESR mais baixo pode fazer com que uma corrente moderadamente mais alta se acumule na entrada do sensor inversor do amplificador operacional. Além disso, ele é exibido no medidor juntamente com um alto grau de deflexão e vice-versa.

Além disso, o transistor BC547 mais alto funciona como um estágio usual de coletor e regulador de tensão. Por esta razão, o transistor pode lidar com o estágio oscilador com um mínimo de 1,5 volts. Além disso, outros dispositivos eletrônicos ao redor do CUT não ficarão sob estresse da frequência de teste do medidor ESR.

Além disso, é fácil calibrar o medidor. Além disso, se você mantiver os cabos de teste baixos, o pré-ajuste de 100k próximo ao medidor uA se ajusta até atingir uma deflexão saudável no mostrador do medidor.

Depois, você pode verificar vários capacitores com altos valores de ESR no medidor e graus de deflexão aproximadamente menores.

Finalmente, o transformador fica em cima de um anel de ferrite. Além disso, ele usa um ímã fino com várias voltas no diagrama.

Como construir seu medidor de ESR

Esquema de circuito ESR

Nesta seção, o circuito acima é o que aprenderemos a fazer. O circuito obtém sua energia de uma única bateria de 9V. Você pode usar um LDO de baixo custo como substituto para obter a vida útil máxima da bateria à medida que a tensão cai com o tempo.

Além disso, o LM2936 não é tão caro e realizará operações mesmo quando cair para 5,5V. Além disso, adicionamos um indicador LED de ligar/desligar após o interruptor - embora não o tenhamos mostrado no diagrama acima.

Componentes do circuito

• C1- 100uf
• C2 – 470PF
• C3 – 10uf
• C4 – 0,1uf
• C5 – 100nf
• C8 – 100nf
• R1 – 1K
• R2 – 10K
• R3 – 150
• R4 – 12
• R5 – 12
• R6 – 27 mil
• R7 – 100 mil
• R8 – 2,2 mil
• R9 – 100
• R10 – pote de 10 mil
• ICI – 555
• TR1 – 3904
• T1 – transformador 2.1
• D1 – IN4007
• D2- IN4007
• D3 – IN4148
• D4 – IN4148

Operação do circuito

Vejamos algumas ilustrações para entender melhor como esse circuito funciona. Então, vamos ilustrar com as formas de onda nos pontos 1, 2 e 3 com uma derivação encurtada de ESR (0) e com uma ESR alta (5,6) Ohm. Aqui, as formas de onda correspondem aos canais relacionados e ao disparo do osciloscópio.

Além disso, o sinal na saída do divisor capacitor/resistor é de cerca de 232 mV pico a pico. Além disso, o transistor multiplica o valor de saída por um fator superior a 10. Além disso, o canal 3 retém o sinal filtrado e retificado (cerca de 1,35 V).

Formas de onda com ESR (0)

Então, aqui está a aparência do medidor em esgotamento total após ajustar o potenciômetro de 10k.

Esgotamento total da ESR (0)

Por outro lado, quando um capacitor tem um ESR alto (5,6 Ohm), você pode inseri-lo nos cabos de teste. Assim, a tensão de saída do ponto 2 reduz e também o nível DC resultante no ponto 3.

Formas de onda com ESR (5,6 Ohm)

Aqui está a aparência do medidor com o esgotamento de ESR =5,6 Ohm.

Medidor para o esgotamento de ESR (5,6 Ohm)

Construindo o Circuito

Este circuito é tão fácil que você pode usar uma placa perf para montagem. Embora não seja fácil encontrar um transformador de sinal adequado para links de transmissão T1/E1, você pode ter um em sua caixa de peças.

Uma ótima alternativa e solução para este problema são os transformadores de fontes chaveadas (fontes PC ATX). Outra alternativa é uma relação de giro maior. Mas, há uma pegadinha. Você teria que ajustar o resistor da série de 150 Ohm para um valor mais alto.

Veja como é o circuito totalmente montado:

Montagem do Circuito

Depois de montar o circuito, você pode fazer a montagem final dentro de uma caixa metálica. Além disso, você pode usar um conector de áudio e um cabo de áudio blindado para conectar suas pontas de prova. Além disso, você deve conectar o terra (blindagem) à caixa metálica.

Montagem Final do Circuito

Limitações de quase todos os medidores ESR

Aqui estão algumas limitações de qualquer medidor ESR:

1. Se você tiver algum capacitor com um curto-circuito interno, as leituras do medidor de ESR o levarão a pensar que ele tem um ESR de baixo valor.

2. O medidor não é a melhor opção para testar capacitores com menos de 30 microfarads. Se o capacitor em teste estiver muito baixo, a frequência de reatância de medição se torna altamente significativa. Então, isso resulta em uma ESR excessiva.

3. Pode haver erros de cabos de teste longos do CUT. Como? Porque o ESR é um ohmímetro de baixo alcance.

Arredondando

Construir um ESR é um projeto fácil e divertido. A melhor parte é que você pode conseguir isso com peças comumente encontradas em um laboratório eletrônico. O medidor ESR é o ideal para qualquer técnico de reparo de eletrônicos, amadores, designers e engenheiros.

ESR é um atributo importante de capacitores maiores que 1 microfarad. Além disso, você precisará do testador ESR se quiser fazer medições impossíveis com o medidor de capacitância digital padrão.

Bem, isso resume tudo o que você precisa saber sobre medidores ESR e como construí-los. Se você tiver dúvidas ou sugestões, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco. Ficaremos felizes em ajudar.