Medidor esr analogo sencillo

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Hoy les dedico una breve aclaratoria para indicarles que, mi post anterior no es para incentivarlos a tomar como base el diseño de "Danik", ni las modíficaciones o diagrama de mi autoría - cosa que pueden hacer sintiendose libres y a su propia decisión, sin restricciones de ningún tipo - sino más bien darles a conocer todos los pormenores y detalles que han sido críticos, tanto para la selección de los componentes y materiales empleados, como también de los resultados obtenidos de las diversas pruebas, ajustes y conclusiones.
Como podrán darse cuenta, además, que poco importan realmente los componentes disponibles para la ejecución un determinado artefacto, sino que el resultado final cumpla con las espectativas trazadas y que las muestras o lecturas obtenidas - como es el caso de un instrumento - resulten confiables y dentro de los parámetros previstos.

Espero además destruir algunos mitos y leyendas que rondan especialmente "ESTE" instrumento. La primera Leyenda sería la de llamarlo "Medidor", pues realmente considero que "no es un medidor" y, menos aún medidor es cuando lo asociamos al título de este hilo "Medidor ESR Análogo SENCILLO".

Para poder bautizarse como "MEDIDOR de ESR", la magnitud ESR debería filtrarse o separarse de alguna manera, de la componente de magnitudes asociadas al condensador, y esto no es precisamente tarea fácil, ni mucho menos algo SENCILLO de lograr. Sería algo así como pensar en conocer el nivel de hemoglobina de la sangre, tomando como indicador el color aparente de la mancha producida por una gota, dejada sobre una mota de algodón.

El "Medidor ESR Análogo SENCILLO" propuesto en el post #1, no es de los MÁS SENCILLOS en cuanto a ejecución se refiere, pero SÍ es de los que mejores resultados ha suministrado, refiriendome a la precisión de la lectura y... muy, pero muy especialmente tratada "DETERMINACIÓN del CERO (0)"; la cual indicará un corto circuito en un condensador, sin dejar dudas al respecto.

Todo el hilo cambió a partir delpost #54, en el cual @elcomy nos señaló el modelo propuesto por Danik (www.danik.cz), base de esta contrucción.

Continuará...

 

[analogico]

El diagrama del instrumento publicado, con lujo de detalles...

¿Cual es el diagrama el del 555 o el del 556?

 

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¿Cual es el diagrama el del 555 o el del 556?

Es irrelevante. El LM556 es un LM555 doble.
Utilicé el LM556 poque es lo que tengo.

Para el funcionamiento de este circuito se puede utilizar cualquiera de los dos.
Se explica esto en el contenido de la exposición.
Deja la prisa que ya viene..

 

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Todo el hilo cambió a partir delpost #54, en el cual @elcomy nos señaló el modelo propuesto por Danik (www.danik.cz), base de esta contrucción.

Continuará...

Luego @elcomy se dedicó a ensamblar el ESR RAPTOR y después de un tiempo y varias intervenciones lo dio por terminado y aprobado. Varios foristas se unieron al proyecto ESR RAPTOR y postearon su conformidad, hasta con señalamientos de que funcionaba de maravilla.
A todas esta y, en vista de hacerme de un ESR Meter, yo mismo monté uno en Proto-Board y le dediqué un tiempo a ajustarlo a derecho y a torcido tamnbien... pero esto resultó en tarea imposible, pues solo mostraba "DOS ESTADOS": Todo abierto y todo cerrado... o sea ninguna ESR y/o ESR CERO Ohms.

Así que... descartado el ESR RAPTOR retomé el tema de nuevo y me centré en este circuito proporcionado por Danik; lo monté en PB e hice pruebas y ajustes incluso para adaptarle un selector de escalas.
Regresando a la teoría, recordé las limitaciones señaladas para la determinación del nivel de ESR que debe tomarse en cuenta, para señalar la cualidad de este parametro en un capacitor. De ello se señala que, cuando la ESR de un capacitor supera los 20 Ohms, este componente NO DEBE SER UTILIZADO ni siquiera en equipos de audio o señales de baja intensidad; mientras que uno que muestre una ESR mayor de 5 Ohms tampoco debería estar presente en una fuente de poder y menos si esta es de alta potencia, para lo cual, la ESR apropiada solo debería estar en el rango de las fracciones de Ohm.

Así que, con eso en mente, utilizando un selector de tres (3) posiciones y, aún con el circuito en PB, ajusté las escalas a 1) máx 50 Ohms; 2) máx 20 Ohms; 3) máx 2 Ohms.

De aquí en adelante comenzaron a asomar detalles que requirieron refinamientos:

1) Llevar a fondo escala la lectura de 2 Ohms
2) Mucho impacto del micro-amperímetro contra los topes.
3) NE556 caliente.

Al repasar me di cuenta que había seleccionado un VU-Meter con Fondo escala de 500 µA. Debido a esto debí subir la corriente entregada por el oscilador. Para lograrlo cambié los condensadores C4, C5 (Ref diagrama en post #180) de sus valores propuestos de 0,022 µF a 0,22 µF; pasando la impedancia de carga del IC desde 74,4 Ohms a 7,4 Ohms, lo cual causaba el incremento de la corriente del circuito que alcanzó hasta los 100 mA, con los puntos de prueba en Corto-Circuito (0 Ohms). Imaginen este circuito alimentado con batería.

Continúa...
Ubicado un VU-Meter de 200 µA y ya con el circuito en PerfBoard me dispuse a continuar con los ajustes y, el primero de ellos fue mejorar la sensibilidad de la salida DC del detector, al insertar el diodo D3 (Ref diagrama en post #180) +en el circuito, convirtiendolo en detector de onda completa. Esto genera el doble de voltaje requerido para deflectar el galvanómetro.



Primer intento ya en PerfBoard - parte componentes...



Primer intento ya en PerfBoard - parte pistas.

Al punto cabe destacar que la selección de estos diodos D3, D4 (Ref diagrama en post #180) es vital para la lectura de tensiones muy bajas. Aquí utilicé dos diodos Shottky 1N5817 que dieron mejor respuesta que los mismos 1N62, de Ge propuestos.

Luego de haber consolidado los resultados de esas pruebas, comencé a pensar en "Con qué" alimentar el circuito, ya que la idea de hacerlo con batería, para instrumentos de taller o de banco, en cuanto a mi se refiere, ha quedado desechada desde hace mucho tiempo.
Para esta elección pensé en alguna fuente switching sacada de un alimentador AC/DC de los tantos que andan por aquí en los cajones.
No había ninguno de 9V a la mano, así que pensé en uno de 6V (Tampoco había) y/o hasta de 5V, de los tantos que abundan en los cargadores de cels.
Haciendo pruebas con la fuente regulable, seleccioné y probé el circuito con 6V y, probando con 5V fue cuando noté algunas diferencias importantes, especialmente para la pretendida escala de 2 Ohms, que ya no llegaba a Fondo escala, siquiera con el galvanómetro directamente acoplado al detector. Así que... pasos atrás y verificar qué sucede.

En este punto pensé en refinar las pruebas y eché manos a mi osciloscopio para verificar formas de onda y niveles de señal del detector.

 

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Lo primero que detecté resultó ser que, al cambiar la tensión de alimentación, cambiaba la frecuencia del oscilador, pasando desde un período de 11 µs con alimentación a 9V, a 14 µs a 6V y a 16 µs con 5V. Esto se debe al diseño del astable seleccionado por Danik que hace la conmutación derivada de la salida de NE556/NE555 que al cambiar la tensión de alimentación cambia la tensión de salida y cambia el timing del capacitor C3 (Ref diagrama en post #180).
Esto condujo al cambio de diseño del astable por el más convencional que no compromete la salida del oscilador.



Oscilograma de la salida de Ne556/NE555 (pin 9/pin 3) solo, sin C3 conectado. (Vertical = 1 v/cm -- Hor = 2 µs/cm),
f aprox = 100 kHz.



Oscilograma de la salida de Ne556/NE555 (pin 9/pin 3) solo, C3 y resto del circuito detector conectado. (Vertical = 1 v/cm -- Hor = 2 µs/cm), f aprox = 100 kHz. Notese la curvatura del flanco de bajada a los 6 µs.
El circuito de protección y limitación de escala D1, D2, R3; no estaba instalado para esta lectura.



Con los componentes definitivos C3 = 0,047µF; C4 = 0,027µF y R3 = 27 Ohms (Limitadora de la escala) instalada.



Con circuito definitivo completo más diodos de protección D1, D2; sin carga en los bornes de prueba.



Aquí con una carga resistiva calibrada de 1 Ohm, conectada sobre los "bornes de prueba".

 

[mcrven]

Continuando...

El motivo del cambio del valor de C4 (Ref diagrama en post #180) por uno de 0,047 µF fue debido al hecho de no alcanzar suficiente tensión en el convertidor par deflectar a fondo escala el galvanómetro. Con este cambio se obtuvo hasta un leve exceso para el instrumento ya seleccionado de 200 µA f.s.; hecho que también resultó en elevación de la tensión DC, tal como lo fue la inserción del diodo D3 (Ref diagrama en post #180).

De aquí en adelante, ya con parámetros definidos y los alcances a lograr, llegué a las siguientes conclusiones:

1,- Este instrumento debe ser útil para que cualquier técnico pueda determinar el estado de la ESR de un condensador/Capacitor, sin pretensiones de precisión.

2.- Debe ser operado de forma sencilla y con determinada seguridad, debido a que será utilizado con conexión a la red eléctrica. Esto último "No es Determinante", ya que puede adaptarse a alimentación a baterías.

3.- No es recomendable hacer lecturas con los componentes instalados, sino más bien retirados de las placas de PCB.

4.- La escala, en su línea final deberá alcanzar las proximidades de los 30 Ohms, mientras que su resolución deberá ser suficiente para mostrar lecturas menores de un (1) Ohm, en un rango de movimiento que permita apreciar incluso, algunas fracciones de Ohm.

Las conclusiones restantes fueron muy particulares y ajustadas a los recursos disponibles para este montaje, las cuales deberán ser adecuadas por aquellos que decidan hacerse de este instrumento, siguiendo el mismo diagrama proporcionado por www.danik.cz.

5.- El circuito se distribuyó sobre una porción de una placa Perf-Board

6.- La caja contenedora fue el recipiente de un reloj de pulsera.

7.- El diseño y distribución de los componentes en la caja surgió espontáneamente.

CONSIDERACIONES FINALES:

1.- Ninguno de los componentes a emplear en este circuito es crítico.
2.- El circuito oscilador (NE555/NE556 y sus componentes asociados) puede ser sustituido por cualquier otro tipo de oscilador. La frecuencia seleccionada es aproximada a los 100 kHz. Los componentes que la definen son R1, R2, C3. No es crítco.
3.- Los ajustes finales solo se corresponderán al Galvanómetro a emplear y, en consecuencia deberán modificarse C4, R3 y R5 (Puede sustituirse por un potenciómetro de 100 kOhm).

Lo más crítico para la lectura de la ESR relacionada con este circuito, resultó ser la resistencia (R) de los conductores que conectan las puntas de prueba (BANANAS), tanto al pin GND del IC , como a los puntos de prueba Cx y C4.



Pueden ver esto en esta imagen, tomando en cuenta que los terminales de la izquierda son los extremos de los puntos Cx (Puntos de PRUEBA). El inferior recorre toda la placa hasta la terminación GND del IC y conexión del alimentador (Cable Negro)
El superior llega hasta las proximidades del centro de la placa donde conecta con la intersección de C4, C5. En ambos casos, el recorrido está constituido por un conductor sólido de cobre, de calibre AWG #12, prácticamente inserto entre dos (2) líneas del PCB, que a su vez se saturaron de estaño.

Este fenómeno no es extraño. Se debe a que el circuito toma la lectura, utilizando el modo de corriente constate y cualquier diferencia en la resistencia interpuesta entre los puntos de lectura, se torna apreciable.

Sin más, les invito a construirse uno y que disfruten de un instrumento que les proporcionará una orientación más precisa acerca del estado de esos condensadores/Capacitores, que pueden resultar críticos para el funcionamiento de equipos electrónicos de potencias considerables.

Como siempre, cualquier información o aporte, de mi parte, estará a su disposición; con las esperanza de poder contribuir a lograr los propósitos trazados.

Aquí algunas imágenes de momentos puntuales de esta construcción:

En este punto ya se habían dado por terminadas las pruebas y ajustes. Ya se estaba pensado en colocar en la caja.



Ya recortado el PCB y los terminales soldados a las anillas de las bananas; cable de AC, Switch y alimentador en sus sitios.



Instrumento instalado, LEDs en posición y cable de interconexión son terminal.




Instrumento encendido, sin nada conectado a los terminales de prueba y lector a f.s.




Leyendo muestra de condensador de 3300 µF/16V, indicando ESR de ~ 1,0 Ohms.

Espero haber aclarado varias dudas.