Este projeto surgiu inicialmente da necessidade de verificar capacitores defeituosos em fontes chaveadas, principalmente em televisores LED e LCD. Sua proposta de medir a ESR (Resistência Série Equivalente) de um capacitor sem remover do circuito eletrônico, é muito útil na bancada, identificando os que estão defeituosos sem a necessidade de utilizar um capacímetro.
Também é muito útil no projeto de fontes chaveadas, para identificar a qualidade dos capacitores eletrolíticos que estão sendo utilizados.
Encontramos na internet vários circuitos de medidores de ESR, dentre eles o do colega Manfred Mornhinweg (An Equivalent Series Resistance Meter), um projeto baseado em 5 transistores no fórum EEVBLOG e outro publicado na edição italiana da revista Nova Eletrônica. Também foi estudado em se realizar a montagem de um instrumento mais elaborado com o uso de um microcontrolador (Arduíno) e um display LCD, porém por ter uma precisão boa utilizando um instrumento analógico, acabei postergando para um projeto futuro.
Um dos pontos críticos da montagem de muitos projetos de medidores ESR está na construção de um pequeno transformador com núcleo de ferrite, que exige uma certa habilidade e paciência para lidar com fios finos. No projeto proposto na revista Nova Eletrônica, apenas são utilizados componentes discretos e um amplificador operacional TL084.
O circuito é alimentado por uma fonte ou bateria de 9 V, sendo U1A responsável por gerar a tensão simétrica de +4,5 V e -4,5 V necessária para alimentar o amplificador operacional TL084. U1D é um circuito oscilador de 100 KHz seguido de Q1 e Q2 que amplificam o sinal para uma ponte de Ponte de Wheatstone composta por R9 – R12. A Ponte de Wheatstone permite a medição de uma resistência desconhecida, no caso deste circuito a resistência interna do capacitor conectado em Cx e U1B está na configuração de subtrator. U1C é um circuito retificador de precisão para gerar uma tensão contínua equivalente a ESR.
Como microamperímetro foi utilizado um multímetro analógico na escala de 0,5 V. Dependendo do instrumento ou escala que for utilizada, RV1 pode ser substituído por um valor entre 10K a 100K para ajustar a escala.
A montagem não possui segredos, foram utilizados resistores de ¼ W com tolerância de 5% e capacitores para a tensão de 16 V ou mais. Para maior precisão do medidor, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17 e R19 podem ser substituídos por resistores com tolerância de 1%. Foi desenhada uma PCB de face simples utilizando o software KiCAD.
Esquema elétrico
Placa de circuito impresso
Arquivos do projeto
Após conferir todas as ligações e componentes no circuito, podemos energizar utilizando uma fonte ou bateria com tensão de 9 V em J1 e J2. Ao fechar um curto entre J3 e J4, o LED LD1 deverá acender e deve ser ajustado RV1 para que o medidor conectado em J5 e J6 chegue ao final de escala. Como descrito anteriormente, pode ser necessário substitui RV1 para ajustar a escala no medidor.
Para calibrar a escala em Ohms do medidor para a resistência equivalente, podemos utilizar vários resistores de 0,1 Ω – 20 Ω. Estes resistores podem ser conferidos com um multímetro.
Existem diversas tabelas para a ESR de um Capacitor com a relação de Capacitância e Tensão, porém esse valor varia para cada fabricante e tipo, devendo ser consultada no datasheet. Alguns modelos possuem a inscrição LOW ESR, principalmente os que são utilizados em conversores CC-CC. Site de fornecedores como Mouser e Digikey fornecem o datasheet de capacitores com todas as especificações.
Diversos projetos de medidores de ESR
MISURARE la ESR di un ELETTROLITICO. Italia: Nuova Elettronica, n. 212, set. 2002.
An Equivalent Series Resistance Meter (Manfred Mornhinweg)
5 Transistor ESR Meter Design (EEVBLOG)
Wheatstone Bridge
ESR Values for Electrolytic Caps
ESR - RSE - Resistência Série Equivalente - 1 de 2 - Funcionamento
ESR - RSE - Resistência Série Equivalente - 2 de 2 - Circuito Descrição