Criando um medidor de resistências a 4 fios portátil
"Eu costumo dizer que quando você pode medir aquilo de que você está falando, e expressá-lo em números, você sabe algo sobre aquilo; mas quando você não pode medi-lo, quando não pode expressá-lo em números, seu conhecimento é escasso e insatisfatório..."
Frase do Irlandes Físico, Matemático e Engenheiro: William Thomson, conhecido como "Lord Kelvin
Este post é um post complementar aos posts anteriores:
Nele vamos tentar criar um medidor de resistências a 4 fios que seja portátil (sem necessidade de fonte de alimentação externa (tensão e corrente ajustável com controle de corrente máxima, etc)... mas com boa eficiência nas medidas.
A intensão é criar algo que realmente possa ser usado pelo técnico reparador e que seja o mais simples possível e com a melhor eficiência possível.
Vamos usar um multímetro comum, uma bateria de celular, e um regulador de tensão configurado como fonte de corrente constante.
NÃO VOU ENTRAR EM DETALHES SOBRE A TÉCNICA DE MEDIÇÃO A 4 FIOS, UMA VEZ QUE JÁ FOI VISTO ANTERIORMENTE NESTE BLOG.
Bóra lá então......!
COMPONENTES:
1 x LM317
1 x Resistor 12 Ohm / 1 W
1 x Bateria de Celular Li-ion: 3,7 V 2500 mA/h
1 x Multímetro (usei o DT830B), bem baratinho R$30,00)
Fios e cabos para as conexões
DESCRIÇÃO:
O LM317 é um regulador de precisão que pode ser usado no modo de regulação de tensão e ou regulação de corrente.
Ele tem 3 pinos:
INPUT - entrada do sinal a ser regulado;
ADJUST - pino para efetuar o controle da tensão de saída
OUTPUT - pino de saída da tensão regulada
LM317 - pinagem
Diagrama em blocos do LM317
Quando ligamos o pino ADJUST diretamente na saída (como sendo um feedback) ele se torna um regulador de corrente, sendo que a corrente é limitada pelo resistor R1.
O capacitor C1 faz o desacoplamento DC e evita ruídos.
Diagrama do circuito usando LM317 como regulador de corrente
Para calcularmos a corrente de saída, usamos a formula abaixo:
Fórmulas de cálculo da corrente máxima
Dessa forma, se queremos uma corrente de 100 mA fixa na saída, devemos usar um resistor de 12 Ohm
Se você quiser precisão, pode usar um Trimpot de 47 Ohm, para ajustar exatamente o valor do resistor calculado.
O APARATO:
O esquema fala por si mesmo.....
Simples e eficaz!!!
"Bem diferente dos SMBs e CICs vendidos por R$800,00 na internet; a diferença está em que esse usa um fonte de corrente constante!!!"
Vou vender esse projeto!?
Quanto valeria!? Posso vender isso por 400 contos???
Gente!!!!!... isso vale uns 50 contos de peças.... Jamais venderia isso por 800, 600, 300, 200, etc....;
O objetivo do blog é compartilhar conhecimento e informação.... mesmo porque, vender esse projeto nesses preços, seria um roubo!!!!!!!!
O máximo valor seria o valor dos componentes e uns 50tinha de mão de obra e lucro...... acima disso a pessoa tá querendo enriquecer as custas dos outros, sejamos coerentes!!!..... pelo amor de Deus!!!!!
O Brasil não precisa de mais ladrões!!!!!!
Como a corrente no sistema é de no máximo 100 mA e como as medidas são feitas mantendo o componente pouco tempo nas pontas de provas, o LM317 não irá dissipar muito calor não necessitando de dissipador, no máximo uma pequena chapa de alumínio.....
Seria interessante que a conexão da bateria seja feita por conectores plugáveis por exemplo o JST para que assim você possa carregá-la sem problemas.
Conector JST macho/fêmea - Bateria
VÍDEO:
O vídeo mostra o medidor montado de maneira grosseira somente para demonstrar que é possível.
SMB - SmartBox - Medidas em Linhas de sinais de placas de Celulares
"Eu costumo dizer que quando você pode medir aquilo de que você está falando, e expressá-lo em números, você sabe algo sobre aquilo; mas quando você não pode medi-lo, quando não pode expressá-lo em números, seu conhecimento é escasso e insatisfatório..."
Frase do Irlandes Físico, Matemático e Engenheiro: William Thomson, conhecido como "Lord Kelvin
********************************************************************************* ESTE POST É UM ALERTA SOBRE EQUIPAMENTOS (MULTÍMETROS MODIFICADOS) QUE ESTÃO SENDO VENDIDO NA INTERNET E QUE NÃO SÃO ADEQUADOS PARA FAZER MEDIDAS CORRETAMENTE!!!! NÃO RECOMENDO A CONSTRUÇÃO DESSES DISPOSITIVOS! A MANEIRA CORRETA DE MEDIR CURTO-CIRCUITOS E BAIXAS RESISTÊNCIAS É USANDO O MÉTODO DE MEDIDAS A 4 FIOS CONHECIDO COMO "PONTA KELVIN", VEJA O POST SOBRE ISSO EM: https://arduinobymyself.blogspot.com/2018/09/medicao-de-resistencias-usando-4-fios.html ATENÇÃO: EXISTEM NO MERCADO EMPRESAS SÉRIAS, COMERCIALIZANDO O VERDADEIRO SMB DESENVOLVIDO POR PAISAL KNOK, COM NOTA FISCAL E ACESSO À BASE DE DADOS DE INFORMAÇÕES DE REPAROS POR ELE DESENVOLVIDO EM ANOS DE PESQUISAS, ESTUDOS E MUITO TRABALHO. ESSES EQUIPAMENTOS TEM O VALOR AGREGADO NA INFORMAÇÃO DE REFERÊNCIA AOS DEFEITOS E SUAS SOLUÇÕES, USANDO O EQUIPAMENTO SMB. O ACESSO ÀS INFORMAÇÕES É FEITO MEDIANTE UM PLANO DE PAGAMENTO E SOB LICENÇA CONCEDIDA PELO PAISAL KNOK. SÓ QUE EXISTEM OS CHARLATÕES DA INTERNET VENDENDO MULTÍMETROS "MODIFICADOS" QUE NÃO SÃO CONFIÁVEIS E ELES TAMBÉM NÃO OFERECEM ACESSO À BASE DE DADOS DE INFORMAÇÕES...... DO QUE VALE O EQUIPAMENTO SEM A INFORMAÇÃO!?... MUITO POUCO... ESTE POST REFERE-SE A ESSES TIPOS DE EQUIPAMENTOS.... QUE QUANDO MAL USADO PODEM CAUSAR MAIS DANOS NOS EQUIPAMENTOS A SEREM REPARADOS DO QUE REALMENTE TRAZER O BENEFÍCIO DA SOLUÇÃO DO PROBLEMA. *********************************************************************************
Este Post tem como objetivo mostrar que aparelhos SMB que são vendidos no mercado brasileiro pode R$800,00 são uma enganação e que qualquer técnico em eletrônica pode criar seu próprio SMB a partir de componentes que custam alguns centavos....
Vamos lá, bem simples:
A técnica consiste em utilizar dois multímetros convencionais (um para medir tensão e outro para medir corrente) em conjunto com uma Fonte ajustável de tensão e corrente e mais um LED com um resistor limitador de corrente para fazer uma indicação luminosa proporcional da corrente na linha testada.
Acima mostramos o aparato a ser montado na bancada. O funcionamento é simples:
A fonte irá fornecer a tensão e corrente necessária para o teste;
O multímetro configurado na escala de Volts irá medir a tensão na linha em teste;
O multímetro configurado na escala de micro-ampéres irá medir a corrente na linha em teste; ***Cuidado nesse ponto, alguns multímetros tem a escala de corrente no mesmo conector de tensão e resistência e alguns modelos em outro conector, insira os cabos corretamente conforme seu modelo de multímetro***
O LED irá acender proporcionalmente à corrente na linha em teste;
A ponta de aterramento deverá ser ligado na linha de terra comum da linha em teste;
A ponta de teste deverá ser posicionada na linha em teste;
Observe que entre a linha em teste e o terra (linha GND) da placa, temos diversos componentes eletrônicos (capacitores, resistores, diodos, transistores, circuitos-integrados, indutores, etc....) de qualquer forma esse componentes causam uma "CARGA" na linha e irá consumir uma corrente e deverá ter uma diferença de potencial (tensão) entre seus terminais. O objetivo é exatamente esse: medir a tensão e a corrente entre a linha de sinal em teste e a linha de GND.
O nosso aparato faz exatamente isso e ainda conta de um LED que fará uma indicação luminosa proporcionalmente à corrente que está fluindo na linha....
A sabedoria toda está em: comparar para cada linha de sinal da placa de celular; comparar os valores obtidos com os de uma placa original ou com uma tabela de valores já preparados e que é possível obter em programas ou na internet. Isso fica por conta de você técnico em celular obter essas informações.....
Com um resistor de 680 Ohm em série com o LED, consigo medir correntes de até 1800 uA no sistema.
VÍDEO: Assista o vídeo abaixo e veja o alerta!!!! Não caia na enganação que alguns inescrupulosos comentem, tentando vender produtos falsos..... ou de valor indevido!!!
Vídeo 1 explicativo da tecnologia envolvida: SmartBox - Teste em placas de celulares - parte 1
CIC Portátil - Teste de linhas em curto em placas de celular
"Eu costumo dizer que quando você pode medir aquilo de que você está falando, e expressá-lo em números, você sabe algo sobre aquilo; mas quando você não pode medí-lo, quando não pode expressá-lo em números, seu conhecimento é escasso e insatisfatório..."
Frase do Irlandes Físico, Matemático e Engenheiro: William Thomson, conhecido como "Lord Kelvin
********************************************************************************* ESTE POST É UM ALERTA SOBRE EQUIPAMENTOS (MULTÍMETROS "MODIFICADOS") QUE ESTÃO SENDO VENDIDOS NA INTERNET E QUE NÃO SÃO ADEQUADOS PARA FAZER MEDIDAS CORRETAMENTE!!!! NÃO RECOMENDO A CONSTRUÇÃO DESSES TIPOS DE DISPOSITIVOS! A MANEIRA CORRETA DE MEDIR CURTO-CIRCUITOS E BAIXAS RESISTÊNCIAS É USANDO O MÉTODO DE MEDIDAS A 4 FIOS CONHECIDO COMO "PONTA KELVIN", VEJA O POST SOBRE ISSO EM: https://arduinobymyself.blogspot.com/2018/09/medicao-de-resistencias-usando-4-fios.html
ATENÇÃO: EXISTEM NO MERCADO EMPRESAS SÉRIAS, COMERCIALIZANDO O VERDADEIRO CIC (CAPACITOR IN-CIRCUIT CHECKER), COM NOTA FISCAL, GARANTIA E SUPORTE. NÃO NOS REFERIMOS A ESSES INSTRUMENTOS DE MANEIRA ALGUMA. SÓ QUE EXISTEM OS "CHARLATÕES DA INTERNET" VENDENDO MULTÍMETROS MODIFICADOS QUE NÃO SÃO CONFIÁVEIS E QUE NÃO FAZEM MEDIDAS EFEICIENTES, POIS NÃO USAM CORRETAMENTE A TÉCNICA E OU COMPONENTES NECESSÁRIOS PARA ISTO...... ESTE POST REFERE-SE A ESSES TIPOS DE EQUIPAMENTOS E PESSOAS.... *********************************************************************************
O aparelho vendido na internet nomeado como CIC Capacitor In-circuit Checker... é um engodo!!!
Esse aparelho é comercializado por R$800,00 ou até mais.... com pontas de prova de osciloscópio e como se tivesse alta tecnologia envolvida.... mas na verdade não tem nada disso!!!
"Capacitor in-line checker" é assim como é vendido na internet.... o nome é bonito heim!?!?!
Mas iremos desvendar esse mito!!!!
OBS.: O uso do resistor limitador de corrente não garante uma corrente constante, o que é estritamente necessário para se fazer medidas precisas.... Somente para resistências muito baixas esse método tem alguma eficiência (devido a uma menor queda de tensão no resistor limitador)...... Se for usado para circuitos com resistências mais altas, o resistor limitador forma um divisor de tensão com o componente a ser medido, e a corrente não vai ser a mesma (constante), por isso não recomendo esse tipo de instrumento.... Deve-se usar a técnica de medida a 4 fios, veja o post sobre isso.....https://arduinobymyself.blogspot.com/2018/09/medicao-de-resistencias-usando-4-fios.html
O APARATO:
Precisaremos de:
1 x multímetro;
1 x pack de baterias para 3 pilhas de 1,5V AA
1 x resistor de 45Ohm (ou equivalente)
1 x par de pontas de prova de multímetro com garras jacaré (o menor comprimento possível a bitola mais grossa possível)
Esboço do circuito - original
Esboço do aparato a ser montado - original
Aparato a ser montado que tem a mesma eficiência de um CIC comprado na internet por R$800,00
O funcionamento é o seguinte:
O pack de baterias (com 3 pilhas AA de 1,5 V) formam a fonte externa de tensão e corrente necessária para se efetuar as medidas de curtos e ou baixas resistências nos componentes e linhas das placas de circuitos celulares ou notebooks.
O resistor de 45 Ohm é um limitador de corrente.
COMO INFORMADO ANTERIORMENTE: ESSE CIRCUITO NÃO É EFICIENTE QUANDO O COMPONENTE A SER MEDIDO TEM RESISTÊNCIA UM POUCO MAIS ALTA, POIS O RESISTOR FORMA UM DIVISOR DE CORRENTE COM O COMPONENTE A SER MEDIDO E TEM UMA QUEDA DE TENSÃO, MODIFICANDO A CORRENTE DO SISTEMA, O QUE ACARRETA EM UMA MEDIDA INEFICIENTE........!!!! SE TIVERMOS RESISTÊNCIAS BAIXAS, NESSE CASO, A CORRENTE FICA MUITO PRÓXIMA DO MÁXIMO, AÍ SIM PODE-SE MEDIR COM ALGUMA EFICIÊNCIA!!!!
Mas porque 45 Ohm?
Façamos as contas:
A bateria fornece 4,5 V, se o resistor limitador de corrente for de 45 Ohm, quando colocarmos em curto as pontas de prova, teremos a máxima corrente no circuito, então teremos uma corrente de: R=4,5/45 = 100 mA máxima!!!
O multímetro (configurado na escala de mV) irá efetuar a medida de tensão no circuito/componente a ser testado.
Desse modo, se por exemplo, quisermos testar um resistor de baixo valor desconhecido, ao colocar as pontas de prova no circuito/componente, irá aparecer uma corrente de aproximadamente 100 mA e o multímetro irá medir a tensão nesse ponto ou presente no componente.
Suponde que a tensão medida seja de 10 mV, então facilmente podemos concluir que a resistência naquele ponto é de: R=V/I = 10 mV/100 mA = 0,1 Ohm
Desse modo podemos medir baixas resistências, somente observando a tensão medida pelo multímetro......
Colocando as pontas em vários pontos de uma placa, pode-se determinar em qual linha está a provável zona de curto-circuito (a mais baixa resistência medida - mais baixa tensão medida)
OBS: Inicialmente o curto deve ser diagnosticado com um multímetro na escala de continuídade, após identificado que existe o curto-circuito, aí pode-se passar a analisar o ponto onde está curto circuito, medindo-se a baixa resistência no circuito; o ponto onde houver a menor resistência é onde provavelmente está o componente com curto circuito. EXEMPLO: No circuito abaixo notamos que o LED não acende; Com um multímetro na escala de continuidade, percebe-se que existe um curto na linha VCC_MAIN; Utilizando o CIC, começa-se a medir a resistência a partir de C1 onde encontramos 10 mV (0,1 Ohm); Efetuando se a medição componente a componente, nota-se que a tensão vai diminuindo (resistência ficando cada vez menor até chegar em C4 onde temos 1 mV (0,01 Ohm); Continuando a medição notamos que a tensão começa a subir novamente, 8 mV em D2 (0,08 Ohm); Como conclusão podemos dizer que C4 é o componente que está em curto, pois foi nesse ponto que obtivemos a menor resistência no circuito. Efetuando-se a substituição desse componente, com o multímetro na escala de continuidade, nota-se que não há mais curto. Aplicando-se 5 V na entrada do circuito o LED volta a acender! Problema resolvido. Agora imagine isso para um circuito onde existem 20 ou 30 componentes associados a uma linha; sem a ajuda desse tipo de técnica, seria muito difícil/trabalhoso descobrir qual componente está em curto.
Em resumo:
Conecta-se a ponta preta na linha de terra;
Conecta-se a ponta vermelha em uma linha de sinal, de VCC, ou componente (R L C D);
Mede-se bloco a bloco as linhas/componentes na placa testada;
A que der a menor medida é a linha/componente que está me curto;
Veja que estou falando de maneira genérica, exatamente porque esse método é para descobrir baixas resistências de linhas e componente (R L C D).
Como demonstrado, com um multímetro, um pack de pilhas e um resistor, é possível fazer os testes que o CIC vendido por R$800,00 faz.... Quanto foi gasto?
Multímetro R$40,00
Pack de pilhas (com pilhas) R$20,00
Resitor 45 Ohm / 1W R$1,00 TOTAL R$61,00
VAIS CAIR NO ENGANO DE ALGUNS ESTELIONATÁRIOS DA INTERNET!?!?!?!
MEDIDOR DE RESISTÊNCIA SÉRIE EQUIVALENTE (ESR METER)
"Eu costumo dizer que quando você pode medir aquilo de que você está falando, e expressá-lo em números, você sabe algo sobre aquilo; mas quando você não pode medi-lo, quando não pode expressá-lo em números, seu conhecimento é escasso e insatisfatório..."
Frase do Irlandes Físico, Matemático e Engenheiro: William Thomson, conhecido como "Lord Kelvin
INTRODUÇÃO:
Um Medidor ESR (Equivalent Series Resistance Meter) é um instrumento de medição eletrônica de dois terminais projetado e usado principalmente para medir a resistência em série equivalente (ESR) de capacitores reais; geralmente sem a necessidade de desconectar o capacitor do circuito ao qual ele está conectado. Outros tipos de medidores usados para manutenção de rotina, incluindo medidores de capacitância normal, não podem ser usados para medir o ESR de capacitores, embora eles sejam combinados para medir capacitância e ESR com o componente fora do circuito. Um miliohmímetro padrão (DC) ou multímetro não pode ser usado para medir o ESR de capacitor, porque uma corrente contínua constante não pode ser passada através do capacitor. A maioria dos medidores ESR também pode ser usada para medir resistências de baixo valor não indutivas, associadas ou não a um capacitor; isso leva a várias aplicações adicionais conforme descritas abaixo.
NECESSIDADE DA MEDIÇÃO DO ESR DE UM CAPACITOR:
Os capacitores eletrolíticos de alumínio têm um ESR relativamente alto que aumenta com passar do tempo, o calor e a corrente de oscilação; isso pode causar o mau funcionamento dos equipamentos. Em equipamentos mais antigos, isso tendia a causar ruídos "hum" e degradação da operação; equipamentos modernos, em particular fontes chaveadas, são muito sensíveis ao ESR, e um capacitor com ESR alto pode causar mau funcionamento ou causar danos permanentes que exijam reparos, normalmente fazendo com que as tensões da fonte de alimentação se tornem excessivamente altas. Os capacitores eletrolíticos são, no entanto, muito usados porque são baratos e têm uma capacitância muito alta por unidade de volume ou peso; tipicamente, estes capacitores possuem capacitância de cerca de algumas dezenas / milhares de microfarads.
Capacitores com falhas que levam a alta ESR frequentemente superaquecem e depois se projetam e vazam à medida que os eletrólitos químicos se decompõem em gases, tornando-os fáceis de identificar visualmente; no entanto, os capacitores que parecem visualmente perfeitos ainda podem ter um ESR alto, detectável apenas pela medição.
A medição precisa de ESR raramente é necessária e qualquer medidor utilizável é adequado para a solução de problemas. Quando a precisão é necessária, as medições devem ser realizadas em condições especificadas, porque a ESR varia com a freqüência, tensão aplicada e temperatura. Um medidor ESR de uso geral operando com uma freqüência fixa e forma de onda geralmente não é adequado para medições laboratoriais precisas.
MÉTODOS DE MEDIDAS:
A medição do ESR pode ser feita aplicando-se uma tensão alternada a uma freqüência na qual a reatância do capacitor (Xc) é insignificante (muito baixa), em uma configuração de divisor de tensão.
É fácil verificar o ESR, para solução de problemas, usando um medidor ESR improvisado que compreende um gerador de onda quadrada simples e osciloscópio, ou um gerador de onda senoidal de algumas dezenas de KHz e um voltímetro AC, usando-se um capacitor conhecido de boa qualidade para comparação, ou usando um pouco de matemática.
Um medidor ESR profissional é mais conveniente para verificar múltiplos capacitores de forma rápida. Uma ponte de medição padrão e muitos medidores LCR e Q também podem medir a ESR com precisão, além de muitos outros parâmetros do circuito. O medidor ESR dedicado é um instrumento de finalidade especial relativamente barato e de precisão modesta, usado principalmente para identificar capacitores com ESR inaceitavelmente grande e, às vezes, para medir outras baixas resistências; medições de outros parâmetros não podem ser feitas. PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO:
A maioria dos medidores ESR funciona descarregando um capacitor eletrolítico real (mais ou menos equivalente a um capacitor ideal em série com uma resistência indesejada, o ESR) e passando uma corrente elétrica através dele por um curto período de tempo, muito curto para ser carregado de forma apreciável. Isto produzirá uma voltagem através do dispositivo igual ao produto da corrente e do ESR mais uma contribuição desprezível de uma pequena carga no capacitor; esta voltagem é medida e o seu valor dividido pela corrente (isto é, o ESR) mostrado em ohms ou miliohms num mostrador digital ou pela deflexão de um ponteiro numa escala. O processo é repetido dezenas ou centenas de milhares de vezes por segundo.
Alternativamente, uma corrente alternada a uma freqüência alta o suficiente para que a reatância do capacitor seja muito menor do que a ESR pode ser usada. Os parâmetros do circuito são geralmente escolhidos para fornecer resultados significativos para a capacitância de cerca de um microfarad, um intervalo que cobre capacitores típicos de alumínio, cujo ESR tende a se tornar-se inaceitavelmente alto. INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS:
Um valor ESR aceitável depende da capacitância (capacitores maiores geralmente têm ESR mais baixo) e pode ser lido de uma tabela de valores "típicos", ou comparado com um novo componente.
Em princípio, a especificação do limite superior do fabricante do capacitor para o ESR pode ser consultada em uma folha de dados, mas isso geralmente é desnecessário. Quando um capacitor cujo ESR é crítico degrada, a dissipação de energia à medida que o ESR aumenta normalmente provoca um rápido e grande aumento de fuga, então a medição geralmente é boa o suficiente, pois o ESR move-se rapidamente de um nível claramente aceitável para um claramente inaceitável ; um ESR acima de alguns ohms (menos para um capacitor grande) é inaceitável.
Em um circuito prático, o ESR será muito menor que qualquer outra resistência em paralelo com o capacitor, portanto, não é necessário desconectar o componente, e uma medição em circuito pode ser feita. Os medidores práticos de ESR usam uma tensão muito baixa para ligar quaisquer junções semicondutoras que possam estar presentes no circuito; isso pode apresentar uma impedância "on" baixa que interferiria nas medições. LIMITAÇÕES:
Um medidor de ESR não mede a capacitância de um capacitor; o capacitor deve ser desconectado do circuito e medido com um medidor de capacitância (ou um multímetro com essa capacidade). O ESR excessivo é muito mais provável de ser um problema identificável com eletrolíticos de alumínio, em vez de capacitância fora da tolerância, o que é raro em capacitores com ESR aceitável.
Um capacitor em curto-circuito "defeituoso" será incorretamente identificado por um medidor de ESR como tendo ESR idealmente baixo, mas um ohmímetro ou multímetro pode facilmente detectar este caso, o que é muito mais raro na prática do que o ESR alto. É possível conectar as sondas de teste a um medidor de ESR e ohmímetro em paralelo para verificar tanto o curto quanto o ESR em uma operação; alguns medidores medem ESR e detectam curtos-circuitos.
O ESR pode depender das condições de operação (principalmente voltagem aplicada, temperatura); um capacitor que possui ESR excessivo na temperatura operacional e tensão pode ter um bom desempenho se medido a frio e sem alimentação. Algumas falhas de circuito devido a tais condensadores intermitentes podem ser identificadas usando o spray de congelamento; Se o resfriamento do capacitor restaura a operação correta, está com defeito.
Um medidor de ESR pode ser danificado por conexão a um capacitor com voltagem significativa através dele, seja por causa da carga residual armazenada ou em um circuito ativo. Os diodos de proteção na entrada minimizarão esse risco, mas o medidor não poderá mais ser usado para medir a resistência interna da bateria.
Quando um medidor de ESR é usado como um miliohmímetro, qualquer indutância significativa presente entre as sondas de teste tornará as medições sem sentido. Por exemplo, um medidor ESR é inadequado para medir a resistência nos enrolamentos do transformador devido às suas características indutivas. Este efeito é significativo o suficiente para que as sondas de teste com cordas enroladas não sejam usadas devido à sua indutância. OUTROS USOS PARA UM MEDIDOR ESR:
Um medidor ESR é mais precisamente descrito como um miliohmímetro CA pulsado ou de alta frequência (dependendo do tipo), e pode ser usado para medir qualquer resistência baixa. Dependendo do circuito exato usado, ele também pode ser usado para medir a resistência interna das baterias (muitas baterias terminam sua vida útil em grande parte devido ao aumento da resistência interna, em vez de uma baixa força eletromotriz (EMF). No entanto, um medidor ESR com proteção costas-a-costas (diodos) através de sua entrada não podem ser usados para medir baterias), resistência de contato de interruptores, a resistência de seções de circuito impresso (PCB) faixa, etc.
Embora existam instrumentos especializados para detectar curtos-circuitos entre trilhas de PCB adjacentes, um medidor ESR é útil porque pode medir baixas resistências ao injetar uma tensão muito baixa para confundir leituras ao ligar as junções semicondutoras no circuito. Um medidor ESR pode ser usado para encontrar curto-circuito, até mesmo, descobrir qual de um grupo de capacitores ou transistores conectados em paralelo por circuitos impressos ou fios estão em curto-circuito. Muitos ohmímetros e multímetros convencionais não são utilizáveis para resistências muito baixas, e aqueles que freqüentemente usam tensão muito alta, arriscando danificar o circuito que está sendo testado.
COMO UM CAPACITOR REALMENTE SE PARECE?:
Nada é perfeito neste mundo, e isso inclui componentes eletrônicos. Os resistores possuem um pouco de capacitância e indutância; os indutores têm um grau de resistência; e capacitores têm todos os itens acima. Felizmente, na maior parte do tempo essas quantidades "parasitas" podem ser ignoradas e podemos tratar os componentes que usamos como resistores, indutores e capacitores ideais.
Repare que eu disse "na maior parte do tempo". Capacitores - especialmente eletrolíticos de grande valor - podem sofrer de um resistor ilusório de baixo valor que parece estar em série com um capacitor ideal. Isso é conhecido como Resistência Equivalente em Série (ESR) do capacitor. É "ilusório" porque a ESR não é uma resistência verdadeira; em vez disso, é o resultado de uma combinação de muitos fatores - todos contribuindo de alguma forma para a perda de energia no capacitor. A figura A é o modelo de circuito equivalente de um capacitor típico do mundo real e oferece uma imagem melhor do que estou falando. Para capacitores de alto valor e em baixas freqüências, a indutância parasita mostrada no modelo pode geralmente ser ignorada e as duas resistências combinadas em uma.
Capacitor real
QUE PODE SER SIMPLIFICADO PARA:
Capacitor simplificado
Como você está lendo este artigo, provavelmente já sabe que todo capacitor é basicamente apenas um par de condutores separados por um dielétrico. Os condutores em um capacitor eletrolítico de grande valor são geralmente tiras de folha condutivas. O dielétrico é uma camada de óxido isolante formada em uma das tiras (o "ânodo", ou eletrodo positivo), mais um eletrólito líquido ou de pasta que atua como o segundo eletrodo do capacitor (o "cátodo"). Este material pode ser corrosivo, por isso, se você tiver um capacitor que esteja fisicamente danificado e escorrendo eletrólito, tenha cuidado ao colocá-lo em contato com a pele.
Perdas no dielétrico mais vazamento através do capacitor e resistência nas soldas e contatos de crimpagem mecânica nos terminais contribuem para o ESR.
Aqui está o problema: Com o tempo - especialmente em temperaturas elevadas - o componente eletrólito líquido do dielétrico seca (ou vaza). A capacitância pode não mudar muito, mas haverá um aumento na resistividade; portanto, o ESR aumenta. Para piorar as coisas, dependendo da substância dielétrica, o ESR pode variar com a frequência. Isso pode ser um problema se o capacitor tiver que lidar com uma corrente alternada substancial, como em uma fonte de alimentação chaveada, por exemplo. ESR alto combinado com alta corrente significa potência extra dissipada no capacitor. O aumento de temperatura resultante pode causar mais degradação e falha prematura.
Os capacitores eletrolíticos de alumínio são particularmente propensos a esse problema - especialmente se já existem há muito tempo. Os capacitores de tântalo sólidos também apresentam problemas de ESR, mas em menor grau. Capacitores cerâmicos pequenos são essencialmente livres desta praga.
A tabela abaixo mostra os valos padrão aceitáveis para capacitores eletrolíticos nas diversas faixas de valores e tensões de trabalho; os valores de ESR mostrados estão em Ohms. Veja que esta tabela serve apenas como refência
Em um resumo geral, o valor de ESR decresce, quanto maior for a capacitância e quanto maior for a tensão de isolação de trabalho
Tabela demonstrando os principais valores de Capacitores Eletrolìticos x Tensão e os valores esperados de ESR máximo
Exemplo:
um capacitor de 10uF x 16V, deve ter um ESR menor ou igual a 8 Ohm
um capacitor de 1000uF x 50V deve ter um ESR menor ou igual a 0,1Ohm
Valores de ESR ligeiramente maiores do que os mostrados na tablela, colocam o capacitor sob suspeita, valores muito maiores dos que os mostrados na tabela, condenam o uso do capacitor para as mais diversas aplicações que envolvam principalmente circuitos com sinais em altas frequências.
VAMOS AO PROJETO:
Este projeto foi baseado no medidor de ESR a 5 transistores de um usuário do EEVBlog do Engenheiro Dave Jones Dave Jones: EEVblog e postado no fórum deste canal por um usuário chamado Jay-diddy (Thank you very much Dave and Jay-diddy for sharing this great project and sharing you knowledgement with us). Para maiores detalhes, pode se recorrer a este fórum e ao projeto original.
Esquema elétrico - Adaptado as minhas necessidades construtivas, sem alterar a essência e funcionamento original
FUNCIONAMENTO BÁSICO:
O Medidor de ESR, nesse projeto, consiste em um oscilador (transistores Q1 e Q2) de aproximadamente 100KHz (outras frequências irão funcionar também, o importante é que ela seja superior a 10KHz para que os efeitos do ESR comecem a aparecer nos capacitores a serem testados, mas também não podem ser muito mais alta que uns 250KHz).
Após o oscilador temos um circuito "Driver" (transistor Q3) que adapta o sinal para uma "Bridge" (ponte) resistiva R8, R9, R10 e R11, e cujo sinal é aplicado aos transistores amplificadores de sinal Q4 e Q5 de ambos os lados da "Bridge. A diferença de tensão em ambos os lados da "Bridge" é medida no instrumento M1 (micro-amperímetro para 50uA de fundo de escala).
Se nenhum capacitor (em teste) estiver colocado no conector DUT (Device Under Test) a tensão em ambos os lados da "Bridge" deverá ser idêntica e o instrumento M1 não deve ter nenhuma deflexão.
******************************************************************************* É importante que Q4 e Q5 sejam um par casado em hFE e que seus componentes adjacentes tenham características semelhantes; isso para que não existam diferenças que venham desequilibrar a ponte.... então tome o cuidado de medir o hFE dos transistores e escolher um par com mesmo valor, tome o cuidado de escolher resistores e capacitores que tenham o mesmo valor ou muito próximo... tudo isso medido na prática. *******************************************************************************
Se um curto estiver posicionado nos conector DUT, o transistor Q4 não terá nenhum sinal em sua base e o transistor Q5 estará recebendo o sinal proveniente do outro lado da "Bridge", dessa forma o instrumento M1 deverá mostrar o fundo de escala (máxima deflexão), que poderá ser ajustado pelo potenciômetro de Ajuste de Zero POT1.
Se um capacitor (ou resistor de baixo valor) for colocado entre os terminais do conector DUT, então será aplicado uma tensão alternada quadrada no capacitor e o mesmo irá responder com uma queda de tensão proporcional a seu ESR (o ESR forma divisor de tensão com a "Bridge"), o transistor Q4 irá receber um sinal proporcional, enquanto o transistor Q5 irá receber o sinal total da "Bridge" e dessa forma o instrumento M1 irá deflexionar de acordo com essa proporção de tensão.
Basicamente, Q4 e Q5 mostram o valor diferencial recebido da "Bridge" que é aplicado ao instrumento e que irá deflexionar também proporcionalmente. O capacitor colocado no conector DUT é quem altera a estabilidade da "Bridge" de acordo com seu ESR.
Uma grande explicação e teste deste circuito está no canal do Allan Woke - W2AEW, recomendo uma visita lá para se aprender muita coisa a respeito.....
Ele tem também um projeto próprio de ESR meter; muito bom por sinal.
PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO (PCB):
Para aqueles que querem construir a sua própria placa de circuito impresso (PCB), abaixo o layout que foi utilizado no projeto.
Caso necessitem os arquivos originais para EagleCAD, é só solicitar em arduinobymyself@gmail.com
Trilhas - Lado Cobreado - Botton View
Trilhas - lado dos componentes - Top View
Trilhas e componentes - Top View
Componentes - Top View
TESTES E AJUSTES:
*** As pontas de prova devem ser curtas (lembre-se que fios tem resistência..... e que o ESR meter mede essencialmente, resistências muito baixas.... então o comprimento das pontas de prova afetam as medidas... mantenha o menor comprimento possível e a maior bitola de fio possível) ***
Para efetuar o teste do circuito é muito simples.
Fase 1
- Basta ligar o aparelho (colocando a bateria ou ligando uma chave, caso você tenha colocado uma).
- Juntar as pontas de teste do DUT, isso causará a deflexão total do Instrumento M1.
- Ajustar o potenciômetro POT1 para que a agulha do Instrumento M1 mostre exatamente o fundo de escala, que será nosso ZERO.
Para regular a escala, o trabalho é um pouco prático:
Fase 2
- Obtenha resistores de baixo valor Ômico (por exemplo: 0,1 Ohm, 0,2 Ohm, 0,5 Ohm 1 Ohm... e assim por diante.
- Coloque os resistores (um a um ou associando para obter valores diferentes) entre os terminais do DUT e ajuste uma escala com esses valores.
- O equipamento deverá medir até uns 20 Ohm.... lembrando que o ESR de capacitores eletrolíticos em bom estado não deverá ultrapassar isso..... veja tabela....
- Faça sua escala imprima e cole no seu instrumento.... use a imaginação....
Fase 3
- pegue capacitores de valores conhecidos e verifique o ESR, segundo a tabela.
- pegue capacitores conhecidamente com problema e faça o teste.
- use o medidor para medir capacitores em placas de circuito impresso sem mesmo retirar o componente.
FOTOS:
Fotos do projeto durante montagem e testes.
Algumas mudanças foram feitas ao longo do tempo.
A ideia é montar em um gabinete exatamente com as dimensões do instrumento, ficando acessível somente o potenciômetro de ajuste, o LED indicador de alimentação e as pontas de prova.... mas isso fica a cargo de quem está construindo ok!?
O instrumento vai diretamente na placa, bem como o potenciômetro e o LED.
As pontas de prova devem ser curtas (lembre-se que fios tem resistência..... e que o ESR meter mede essencialmente, resistências muito baixas.... então o comprimento das pontas de prova afetam as medidas... mantenha o menor comprimento possível e a maior bitola de fio possível)
Se quiser poderá colocar Bornes Banana Fêmea direto na placa... use a imaginação....
PLACA DEVIDAMENTE LIMPA E FURADA
TRILHAS DESENHADAS COM CANETA MESMO (PROTÓTIPO)
PRIMEIRA VERSÃO - COMPARAÇÃO DO IDEALIZADO E O CONCRETIZADO - MANTENHA GROSSA AS TRILHAS DO DUT
PLACA CORROÍDA E LIMPA
COMPONENTES SOLDADOS E INSTRUMENTO MONTADO
VISTA SUPERIOR
VISTA LATERAL
VISTA DA PARTE DE TRÁS
A PRIMEIRA VERSÃO........ FUNCIONOU MUITO BEM!!! LOGO DE PRIMEIRA!!!
COMPONENTES SOLDADOS
VISTA DO LADO DA SOLDA
VÍDEOS:
O vídeo abaixo é explicativo do ajuste e funcionamento do ESR Meter.
No meu instrumento consigo efetuar medidas de valores até uns 5 Ohms, o que está ótimo para medir capacitores eletrolíticos desde uns 4700uF até 1uF x 63V....
A ArduinoByMyself é uma entidade sem fins lucrativos. Nosso objetivo é compartilhar conhecimento e disponibilizar SW e HW livre para todos. Buscamos uma sociedade melhor e por isso não comercializamos produtos, mas damos todo o suporte para que todos possam construir seu próprio projeto e também tirar as dúvidas que forem necessárias. Também não fazemos projetos sob encomenda, mas toda ideia que nos for dirigida, é validada e guardada para postagem futura caso seja interessante (tecnicamente e didaticamente falando). Não existem direitos autorais em nossos posts, você pode modificar e usar o HW e SW sem nenhuma implicação legal (somente peço que divulgue o nome e blog ArduinoByMyself, para que outras pessoas também tenham acesso as essas informações e que do mesmo modo você passe seu conhecimento a outros de forma gratuita). O que de graça nos é dado de graça deve ser devolvido! Só assim o mundo vai melhorar verdadeiramente! Marcelo Moraes arduinobymyself.blogspot.com.br arduinobymyself@gmail.com Skype: marcelo.moraes
"Eu costumo dizer que quando você pode medir aquilo de que você está falando, e expressá-lo em números, você sabe algo sobre aquilo; mas quando você não pode medi-lo, quando não pode expressá-lo em números, seu conhecimento é escasso e insatisfatório..."
Frase do Irlandes Físico, Matemático e Engenheiro: William Thomson, conhecido como "Lord Kelvin
Nesse post tentaremos explicar como efetuar a medição de resistências de baixo valor Ôhmico (ex: 0.1Ohm, 0.01Ohm, etc...)
Primeiramente vamos pensar em como um multímetro convencional faz a medição de resistências a 2 fios.
Multímetro Digital Convencional, ajustado para escala de resistência
Vamos imaginar que temos um multímetro convencional digital na escala Ôhmica apropriada e um resistor conhecido de 1K5 Ohm. Basta que conectemos suas pontas de prova (sem relacionamentos com polaridade, uma vez que resistor não tem polaridade) e observemos a resistência medida em seu display LCD (iremos obter o valor 1.57 KOhm).
Mas como ele faz isso??? Mágica?
Logicamente que não é nenhuma mágica, é tecnologia; internamente o multímetro tem vários componentes eletrônicos que irão facilitar a vida de micro-processadores, que irão efetuar uma leitura de grandezas elétrica (tensão e corrente) em cima do resistor a ser medido e através de cálculo simples, utilizando a lei de Ohm (V=R*I) o valor será mostrado com uma excelente precisão.
Mas pera lá!? Como assim!? Simples!?
Sim, simples!!!
Internamente o multímetro tem uma fonte de tensão (bateria V) e uma fonte de corrente constante (I cte), dessa forma ele irá injetar no componente a ser medido uma corrente conhecida e constante e irá medir a tensão nos terminais desse componente (DE AGORA EM DIANTE, CHAMAREMOS O COMPONENTE RESISTOR A SER TESTADO DE: D.U.T. - DEVICE UNDER TEST).
Como opera o multímetro convencional - diagrama representativo interno
Dessa forma a corrente aplicada ao DUT irá gerar uma diferença de potencial entre seus terminais, o micro-controlador do multímetro será capaz de ler esse valor analógico e converter para digital (fazer os cálculos internamente) e mostrar o valor Ôhmico correspondente no display.
Ahhh!!! simples assim?
Mas como nem tudo são flores nesse mundo!!!! Nem tudo é tão simples assim.......
Esse tipo de medição não é eficaz para resistores (componentes) com baixa resistência Ôhmica....
Como assim!??? O que você tá falando!?!!
As pontas de prova do nosso multímetro são de fio de cobre e tem uma resistência específica (dependendo da resistividade do material, do diâmetro do fio, e do comprimento... basicamente!).
Resistência "parasita" das pontas de provas
Para uma ponta de 1m de comprimento de fio de cobre 0,81mm de diâmetro, teríamos aproximadamente 0,032 Ohm (32 Ohm/Km,...), como temos a ponta preta e vermelha, totaliza 0,064 Ohm de resistência adicional à medida, ou seja devemos adicionar 1500 Ohm do resistor mais 0,064 Ohm das pontas de prova,...... ahhh mas isso dá 1500,064 Ohm.... insignificante!!!!
Sim insignificante quando pensamos em resistores com alto valor de resistência, onde algums mOhms não irão fazer diferença....... mas e para um resistor de 0,1 Ohm????, teríamos 0.164 Ohm.... opah!!! aí já começa a complicar.....
E para um resistor de 0.01Ohm???... teríamos 0.074 Ohm.... opahhhh!!!! aí complicou de vez!!!!!
Se o fio da ponta de prova for ainda mais fino, então teremos ainda mais resistência parasita a ser adicionada na medida.... ou seja: PROBLEMA!!!
Então podemos concluir que a metodologia de medição a 2 fios não é eficaz para resistores de baixo valor!!!!
Mas e agora!? como fazer então!??.... :(
USAREMOS A METODOLOGIA DE MEDIÇÃO A 4 FIOS!!!...... :))
Qual a diferença? Como funciona? Qual a vantagem?
Bom!.... como o nome já diz, devemos usar um dispositivo que mede o nosso DUT e utiliza 4 fios e onde a resistência dos fios não mais interfira nos resultados!!!!
Mas como obter isso?
Existem muitos instrumentos de bancada (multímetros de bancada) que utilizam essa técnica (que algumas vezes é chamada de "Ponta Kelvin", mas na verdade isso está "errado", o correto seria "Ponte de kelvin"... mas não entraremos nesses detalhes e isso fica pra um outro post),... esses multímetros são caríssimos R$ 4000,00 ou mais, dependendo da precisão desejada.... porém conseguem medir resistores com precisão de 0,00001 Ohm.... nooossa! excelente!!!! e é mesmo!!!!
Mas,.....podemos fazer um instrumento com excelente precisão usando essa metodologia de 4 fios com apenas 1 multímetro convencional (quanto mais preciso melhor!) e uma fonte de Tensão/Corrente (também, quanto mais precisa melhor!).
Esse é nosso objetivo. Então vamos lá!!!
Como funciona?
Medição a 4 fios
Note que agora temos 4 pontas de prova... 2 para a fonte de tensão e 2 para a fonte de corrente constante.
Essas 4 pontas são aplicadas ao nosso DUT.
Uma corrente constante (independentemente do valor da carga) irá fluir pelo nosso componente (nesse caso não importa as resistências dos fios, pois a corrente sempre será constante)
O valor de tensão gerado nos terminais do componente será então medido (aqui, também o valor das resistências dos fios não importam, pois o "voltímetro" interno é de alta impedância).
Vantagem?
Dessa forma um valor de resistência muito baixo poderá ser medido sem influencias externas dos fios, etc....
Legal, mas como fazer isso na prática???
Devemos ter uma fonte de tensão (fixa ou ajustável, por exemplo: 5V) e uma fonte de corrente constante (conhecida, por exemplo: 100mA);
Devemos ter um dispositivo que mede tensão (Multímetro);
Devemos usar a lei de Ohm para calcular a resistência; R=V/I;
Ajustamos nossa fonte de tensão para 5V e de corrente para 100mA;
Ao aplicar a corrente no DUT uma diferença de potencial aparecerá em seus terminais (medido por um multímetro convencional na escala de mV, pois agora estamos trabalhando com resistências de miliOhm)
Como a corrente é conhecida (100mA ou 0,1A) e sabemos a tensão (por exemplo 10mV ou 0,01V) nos terminais do nosso DUT, podemos usar R=V/I..... R= 0,01/0,1....) e obtemos o resultado:
R= 0,1 Ohm
Pronto! Medimos um resistor de 0,1 Ohm usando o método de medição a 4 fios.
Como a corrente é conhecida (por exemplo 0,1A ou 100mA) na verdade é só dividir o valor da tensão obtida em mV por 100 (mV/mA = Ohm).
Exemplos:
se o valor medido foi 100mV, então temos 1 Ohm
se o valor medido foi 10mV, então temos 0,1 Ohm
se o valor medido foi 1mV, então temos 0.01 Ohm
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O NOSSO APARATO EXPERIMENTAL!
Espero ter esclarecido essa metodologia de trabalho de medição a 4 fios. Agora é só montar e efetuar medidas.
Existe ainda uma ADVERTÊNCIA sobre produtos que são vendidos no mercado por preços exorbitantes (imagine que estão vendendo essa ponta + multímetro "modificado" por R$400,00........, e que nada mais é do que o sistema que acabamos de demonstrar.... e que não custa nada, todo técnico tem uma fonte, um multímetro e dois pares de fios...... MUITO CUIDADO PARA NÃO SER ENGANADO POR APROVEITADORES E ESTELIONATÁRIOS DA NET.........
EM BREVE......... O TÃO FALADO "SMARTBOX (SMB)"!!! PARA TESTAR PLACAS DE CELULAR....... SERÁ QUE É OUTRA FRAUDE, OUTRO ENGODO DA NET!? SERÁ!?...... COMO FAZER UM GASTANDO CENTAVOS?!?!? NÃO PERCA OS PRÓXIMOS POSTS!!!
