domingo, 10 de janeiro de 2016

ESR Meter

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:


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:

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