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  ESR Meter

   Só quem já apanhou de fonte chaveada, sabe o quanto é importante a baixa ESR dos capacitores eletrolíticos, principalmente os de filtragem na retificação em alta-frequencia.

   Não só as fontes chaveadas sofrem do problema com capacitores com ESR elevada. Basta olhar a quantidade de placas mãe de PC que aparecem com os capacitores estufados ou mesmo estourados, devido ao aumento da ESR dos capacitores.

   Mas afinal o que vem a ser esta tal de ESR?

   ESR quer dizer: Equivalent Serie Resistance

   Todos os capacitores têm uma certa resistência à passagem da corrente alternada. ESR é a soma de todas as resistências internas de um capacitor medido em Ohms. Um capacitor ideal teria ZERO ohms ESR. A partir da figura abaixo você pode ver um resistor em série com o "CAPACITOR IDEAL". O valor dessa resistencia é chamada ESR.

   Os capacitores eletrolíticos têm uma tendência de aumentar sua ESR devido a secagem de seu eletrólito ou corrosão. A alta ESR é um problema freqüente em circuitos eletrônicos. Um aumento de 1 ou 2 ohms da ESR pode causar vários problemas. Em condições normais a ESR tem um valor muito baixo, que se mantém durante muitos anos quando o capacitor é de boa qualidade e não apresenta vazamentos em seu selo de borracha o que causa entrada de ar e secamento do eletrólito, aumentando rapidamente a ESR.

   Mais sobre a ESR pode ser lido aqui (em inglês).

   A muito que procuro um circuito simples para medir a ESR. Já me utilizei da técnica de medição com o osciloscópio e gerador de funções, mas é muito trabalhosa. O ideal é que o equipamento fosse portátil e possa ser transportado para qualquer canto da bancada. Soluções simples e práticas existe, como a da AnaTek corp. Porem seu preço é bem proibitivo.

   Depois de procurar por algum tempo topei com este circuito bem simples, e funcional de autoria do Manfred Mornhinweg, XQ2FOD. Depois de montar uma prova no protoboard e certificar o excelente funcionamento, e montar meu medidor, resolvi aplicar uma pequena melhoria. Uma chave para ampliar a sensibilidade da escala já que valores abaixo de 1R ficam muito comprimidos no começo da escala. Então uma escala ampliada facilita bem a leitura abaixo destes valores.

   Outra modificação foi substituir o TL062, o qual não encontrei no comercio local por um TLC272, que também funcionou perfeitamente. Depois de acertados os valores do resistor de ganho do amplificador para o VU, já que usei um instrumento menos sensível (200uA), e por fim acrescentei um sistema de proteção a entrada, para descarregar algum capacitor que por ventura esteja com carga. Os dois diodos 1N4007 servem para curto-circuitar o capacitor, independente de sua polaridade, e resíduo de 0,7V que restará devido a queda de tensão nas junções dos diodos serão absorvidos pelo resistor R6 e o secundário do transformador. O resultado obtido esta no esquema abaixo:

Esquema da minha versão ligeiramente modificada.
Clique para visualizar em tamanho maior.

   Aproveitando o pequeno tamanho do circuito, resolvi monta-lo em um multímetro de baixo custo (R$12,00 no camelô):

Multímetro ordinário de R$12,00...

   Toda a parte interna do multímetro foi removida, de modo a sobrar espaço para acomodar a pequena placa de circuito impresso e a bateria de 9V. O pequeno transformador, foi enrolado em um núcleo aproveitado de um transformador driver de saída horizontal de um velho monitor de vídeo CGA. Foram 400 espiras no primário e 20 no secundário de fio 32AWG. Esta placa ainda não estava com a chave de expansão, e o trimpot foi trocado posteriormente por um multi-voltas, para maior facilidade no ajuste.

É... plaquinha universal, preguiça de fazer uma placa :P

   A plaquinha já devidamente acomodada em seu lugar. A placa original do multímetro foi serrada de forma a aproveitar o encaixe das ponteiras de prova.

Não é que coube tudo certinho???

   Vista da caixinha fechada. A chave rotativa teve que cair fora, pois não caberia a bateria. O buraco foi tapado depois...

Até que esta ficando bom!

O buraco já tapado... O material para o acabamento foi no mínimo curioso! Recortei um pedaço do plástico da capa de um disquete de 3 1/2. Ficou perfeito!

Nem da pra perceber que o "tampão" era um disquete...

   O medidor já totalmente acabado, e com a escala do VU feita no Corel Draw. A chave da esquerda (na lateral) é a liga/desliga e a da direita a seleção da escala utilizada.

Nem parece que foi feito em casa!

   Por fim um close da escala, impressa em papel fotográfico em uma impressora jato de tinta. Qualquer semelhança com o VU do medidor da AnaTek é mera inspiração hihi.

   Edit 06/09/2009: Eu não possuo mais a escala desenhada no CorelDraw, eu perdi o arquivo. A única coisa que resta é uma copia em formato BMP em um tamanho bastante grande. Ela está disponível para download aqui. Experimente redimensionar a imagem para o tamanho correto em um editor gráfico e imprima. Deve quebrar o galho.

   E uma nota. É quase certo que a calibragem da escala não irá bater com o seu medidor de ESR, pois existem tolerâncias de componentes envolvidas e também diferenças do próprio miliamperimetro que irão afetar a precisão.

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