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RSE - Resistência Série Equivalente

Circuitos eletrônicos, topologias, diagramas elétricos, etc...

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RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor MOR_AL » 23 Ago 2020 18:07

Pessoal!
Fiz o projeto de um medidor de resistência série equivalente. Muito útil quando desejamos conhecer a qualidade de capacitores eletrolíticos, principalmente quando eles se encontram na saída de fontes de alimentação chaveada.
Estes aparelhos podem medir a resistência série equivalente em capacitores eletrolíticos no circuito, sem a necessidade de retirá-lo do circuito, basta que o circuito esteja desenergizado.

Antes de projetá-lo, pesquisei sobre este equipamento pela internet.
Sabem como é, né? A minha motivação se baseou no fato de achar que os projetados existentes, possuem pontos fracos e achamos que poderemos fazer um melhor. Por felicidade tive sucesso.

Os pontos fracos, que eu identifiquei foram:

1 - Consumo excessivo para funcionar com bateria de 9V. Consegui reduzir o consumo para apenas 7mA, sendo que 3 deles são consumidos pelo regulador LM78L05.

2 - Caros galvanômetro com alta sensibilidade, de 50 uA a 100uA. Consegui reduzir a sensibilidade para quase qualquer galvanômetro obtido de aparelhos sucateados. Galvanômetros mais baratos, com 1mA de deflexão máxima da agulha, podem ser utilizados.

3 - Oscilador usado com cerca de 50% de delta, relação Ton / T, fator importante neste caso.

O primeiro vídeo mostra apenas o funcionamento do aparelho.
O segundo vídeo mostra a descrição dos componentes e suas funções.

No segundo vídeo meu microfone (ou o sistema de gravação de som de meu PC) deu problemas. Aparecem ruídos entre as verbalizações, porém não aparecem enquanto palavras são ditas,o que dá perfeitamente para se entender.

Aos interessados, seguem os dois links dos vídeos.

https://www.youtube.com/watch?v=QQnlUNX ... e=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=8teawhR ... e=youtu.be

Espero que gostem.
MOR_AL
"Para o triunfo do mal só é preciso que os bons homens não façam nada." Edmund Burke.
"Nunca discutas com pessoas estúpidas. Elas irão te arrastar ao nível delas e vencê-lo por possuir mais experiência em ser ignorante". Mark Twain
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Re: RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor mrgadotti » 24 Ago 2020 09:14

MOR_AL escreveu:Pessoal!
Fiz o projeto de um medidor de resistência série equivalente. Muito útil quando desejamos conhecer a qualidade de capacitores eletrolíticos, principalmente quando eles se encontram na saída de fontes de alimentação chaveada.
Estes aparelhos podem medir a resistência série equivalente em capacitores eletrolíticos no circuito, sem a necessidade de retirá-lo do circuito, basta que o circuito esteja desenergizado.

Antes de projetá-lo, pesquisei sobre este equipamento pela internet.
Sabem como é, né? A minha motivação se baseou no fato de achar que os projetados existentes, possuem pontos fracos e achamos que poderemos fazer um melhor. Por felicidade tive sucesso.

Os pontos fracos, que eu identifiquei foram:

1 - Consumo excessivo para funcionar com bateria de 9V. Consegui reduzir o consumo para apenas 7mA, sendo que 3 deles são consumidos pelo regulador LM78L05.

2 - Caros galvanômetro com alta sensibilidade, de 50 uA a 100uA. Consegui reduzir a sensibilidade para quase qualquer galvanômetro obtido de aparelhos sucateados. Galvanômetros mais baratos, com 1mA de deflexão máxima da agulha, podem ser utilizados.

3 - Oscilador usado com cerca de 50% de delta, relação Ton / T, fator importante neste caso.

O primeiro vídeo mostra apenas o funcionamento do aparelho.
O segundo vídeo mostra a descrição dos componentes e suas funções.

No segundo vídeo meu microfone (ou o sistema de gravação de som de meu PC) deu problemas. Aparecem ruídos entre as verbalizações, porém não aparecem enquanto palavras são ditas,o que dá perfeitamente para se entender.

Aos interessados, seguem os dois links dos vídeos.

https://www.youtube.com/watch?v=QQnlUNX ... e=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=8teawhR ... e=youtu.be

Espero que gostem.
MOR_AL


Parabéns MOR_AL pelo projeto. Também já montei um projeto de medidor ESR, me ajudou muito pra identificar capacitores com problema e no desenvolvimento de fontes chaveadas.
https://www.qsl.net/pp5mgt/eletronica/e ... index.html

Por fim acabei comprando um LCR da China e o medidor analógico acabou ficando de lado...
https://pt.aliexpress.com/item/32943569703.html
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Re: RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor MOR_AL » 24 Ago 2020 14:18

mrgadotti escreveu:...
... Também já montei um projeto de medidor ESR, me ajudou muito pra identificar capacitores com problema e no desenvolvimento de fontes chaveadas.
https://www.qsl.net/pp5mgt/eletronica/e ... index.html

Por fim acabei comprando um LCR da China e o medidor analógico acabou ficando de lado...
https://pt.aliexpress.com/item/32943569703.html


Olá mrgadotti!
Grato pelas suas palavras.

Eu tenho dois aparelhos semelhantes ao que você postou do Aliexpress. Tinha comprado um da Amazon. Recebi o outro, também da Amazon, quando comprava outro aparelho. Me mandaram errado e não deu para reclamar.

Devo ter estudado todos os projetos de medidor de RSE que estão disponíveis na internet. Como me encontro aposentado, não tive pressa e pude me dedicar o tempo necessário para tal.

O circuito apresentado por você é bom, mas possui algumas restrições.
Caso você deseje, poderei apresenta-las.
O segundo vídeo contém detalhes do projeto e o porque do uso dos componentes.
MOR_AL
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Re: RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor mrgadotti » 31 Ago 2020 08:05

MOR_AL escreveu:
mrgadotti escreveu:...
... Também já montei um projeto de medidor ESR, me ajudou muito pra identificar capacitores com problema e no desenvolvimento de fontes chaveadas.
https://www.qsl.net/pp5mgt/eletronica/e ... index.html

Por fim acabei comprando um LCR da China e o medidor analógico acabou ficando de lado...
https://pt.aliexpress.com/item/32943569703.html


Olá mrgadotti!
Grato pelas suas palavras.

Eu tenho dois aparelhos semelhantes ao que você postou do Aliexpress. Tinha comprado um da Amazon. Recebi o outro, também da Amazon, quando comprava outro aparelho. Me mandaram errado e não deu para reclamar.

Devo ter estudado todos os projetos de medidor de RSE que estão disponíveis na internet. Como me encontro aposentado, não tive pressa e pude me dedicar o tempo necessário para tal.

O circuito apresentado por você é bom, mas possui algumas restrições.
Caso você deseje, poderei apresenta-las.
O segundo vídeo contém detalhes do projeto e o porque do uso dos componentes.
MOR_AL


Olá MOR_ALL,

Fiquei bem curioso das restrições, esse circuito usava a a uns 10 anos na eletrônica od meu pai e recentemente remontei um pra meu uso pessoal, na época gostei dele por que não precisava montar o transformador que alguns projetos utilizava. Mas um problema dele que é notável é o consumo, uma bateria de 9V não dura muito tempo em uso constante...
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Re: RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor MOR_AL » 31 Ago 2020 11:30

mrgadotti escreveu:.....
Olá MOR_AL,

Fiquei bem curioso das restrições, esse circuito usava a a uns 10 anos na eletrônica od meu pai e recentemente remontei um pra meu uso pessoal, na época gostei dele por que não precisava montar o transformador que alguns projetos utilizava. Mas um problema dele que é notável é o consumo, uma bateria de 9V não dura muito tempo em uso constante...


Olá mrgadotti!
Os detalhes se encontram no segundo vídeo.

Observe o circuito da ponte de Wheatstone, formado pelos componentes R9, R10, R11 e R12. O oscilador aplicado a ela, tem a amplitude da fonte, mas somente é aproveitado cerca de 1/50 avos do sinal. Há um grande desperdício de energia da fonte, quando usado com bateria de 9V.
Outro detalhe é que a resistência de carga é de 22 ohms. O valor da RSE é função do valor do divisor resistivo de 22 ohms e do de 1k . Essa função é inerentemente não linear. Para podermos medir melhor a RSE, o resistor de 22 ohms deve ser reduzido para um valor com a mesma ordem de grandeza da RSE.
No meu caso eu reduzi o resistor de 22 ohms para 2,2 ohms. Isso deixa a parte crítica da não linearidade mais afastada da região esperada para uma RSE de boa qualidade.
O fato de usar um resistor de tão baixo valor, e aplicar uma tensão com cerca de 80mVpp no eletrolítico, exige uma corrente de 18mA médios. Para reduzir o consumo, eu usei um transformadorzinho. Ele reduz os meus 10Vpp do primário para 80mVpp no secundário. Com isso a corrente de secundário aumenta e a de primário fica reduzida, poupando a fonte.
Outro detalhe é que o operacional U1B está amplificando um sinal na frequência do oscilador. Para que a reatância capacitiva do eletrolítico não influencie na medida, a frequência tem que ser alta. Normalmente usa-se 50kHz a 100kHz. Estou usando 100kHz. Nessa frequência o operacional já fica com ganho de open loop baixo e usando-se realimentação negativa, como deve ser, o ganho real não é suficiente para sensibilizar um galvanômetro comum. Isso força o uso de galvanômetros mais caros e trabalhosos para se obter. Uma de minhas diretivas de projeto foi a possibilidade de se usar galvanômetros mais comuns, encontrados em sucata de equipamento. Eu usei um aproveitado de um VU de um amplificador. Ele precisa de 0,39mA para deflexionar a agulha até o final, mas funciona também com até 1mA.
O retificador feito com U1C, possui dois inconvenientes. É uma retificação na frequência do oscilador, algo entre 50kHz e 100kHz. A detecção fica prejudicada nessas frequências e a linearidade para pequenos sinais também, apesar de ser uma opção. O outro inconveniente é que se costuma usar um retificador, dobrador de tensão, para se obter maior nível cc e com isso sensibilizar melhor o galvanômetro. No meu segundo vídeo eu mostro duas curvas de retificação, uma com 1N4148 (Si) e outra com 1N34 (Ge). Pode-se observar a qualidade/linearidade da retificação com diodos de germânio para pequenas potências.
Observar que o galvanômetro pode ser substituído por uma entrada analógica de um microcontrolador, mas tal opção não permite que se retire nenhum estágio até aqui mencionado.
O potenciômetro RV1 tem a finalidade de se ajustar e calibrar o nível de sinal aplicado, ou ao galvanômetro, ou à entrada analógica do microcontrolador.
O detalhe é que, sendo o ganho fixo até este ponto, sinais fortes na entrada podem vir a causar saturação. Costuma-se colocar o potenciômetro na entrada, antes das amplificações. Com isso ajusta-se o ganho sem preocupação de provocar saturações nos estágios.
[]'s
MOR_AL
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Re: RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor mrgadotti » 01 Set 2020 08:30

MOR_AL escreveu:
mrgadotti escreveu:.....
Olá MOR_AL,

Fiquei bem curioso das restrições, esse circuito usava a a uns 10 anos na eletrônica od meu pai e recentemente remontei um pra meu uso pessoal, na época gostei dele por que não precisava montar o transformador que alguns projetos utilizava. Mas um problema dele que é notável é o consumo, uma bateria de 9V não dura muito tempo em uso constante...


Olá mrgadotti!
Os detalhes se encontram no segundo vídeo.

Observe o circuito da ponte de Wheatstone, formado pelos componentes R9, R10, R11 e R12. O oscilador aplicado a ela, tem a amplitude da fonte, mas somente é aproveitado cerca de 1/50 avos do sinal. Há um grande desperdício de energia da fonte, quando usado com bateria de 9V.
Outro detalhe é que a resistência de carga é de 22 ohms. O valor da RSE é função do valor do divisor resistivo de 22 ohms e do de 1k . Essa função é inerentemente não linear. Para podermos medir melhor a RSE, o resistor de 22 ohms deve ser reduzido para um valor com a mesma ordem de grandeza da RSE.
No meu caso eu reduzi o resistor de 22 ohms para 2,2 ohms. Isso deixa a parte crítica da não linearidade mais afastada da região esperada para uma RSE de boa qualidade.
O fato de usar um resistor de tão baixo valor, e aplicar uma tensão com cerca de 80mVpp no eletrolítico, exige uma corrente de 18mA médios. Para reduzir o consumo, eu usei um transformadorzinho. Ele reduz os meus 10Vpp do primário para 80mVpp no secundário. Com isso a corrente de secundário aumenta e a de primário fica reduzida, poupando a fonte.
Outro detalhe é que o operacional U1B está amplificando um sinal na frequência do oscilador. Para que a reatância capacitiva do eletrolítico não influencie na medida, a frequência tem que ser alta. Normalmente usa-se 50kHz a 100kHz. Estou usando 100kHz. Nessa frequência o operacional já fica com ganho de open loop baixo e usando-se realimentação negativa, como deve ser, o ganho real não é suficiente para sensibilizar um galvanômetro comum. Isso força o uso de galvanômetros mais caros e trabalhosos para se obter. Uma de minhas diretivas de projeto foi a possibilidade de se usar galvanômetros mais comuns, encontrados em sucata de equipamento. Eu usei um aproveitado de um VU de um amplificador. Ele precisa de 0,39mA para deflexionar a agulha até o final, mas funciona também com até 1mA.
O retificador feito com U1C, possui dois inconvenientes. É uma retificação na frequência do oscilador, algo entre 50kHz e 100kHz. A detecção fica prejudicada nessas frequências e a linearidade para pequenos sinais também, apesar de ser uma opção. O outro inconveniente é que se costuma usar um retificador, dobrador de tensão, para se obter maior nível cc e com isso sensibilizar melhor o galvanômetro. No meu segundo vídeo eu mostro duas curvas de retificação, uma com 1N4148 (Si) e outra com 1N34 (Ge). Pode-se observar a qualidade/linearidade da retificação com diodos de germânio para pequenas potências.
Observar que o galvanômetro pode ser substituído por uma entrada analógica de um microcontrolador, mas tal opção não permite que se retire nenhum estágio até aqui mencionado.
O potenciômetro RV1 tem a finalidade de se ajustar e calibrar o nível de sinal aplicado, ou ao galvanômetro, ou à entrada analógica do microcontrolador.
O detalhe é que, sendo o ganho fixo até este ponto, sinais fortes na entrada podem vir a causar saturação. Costuma-se colocar o potenciômetro na entrada, antes das amplificações. Com isso ajusta-se o ganho sem preocupação de provocar saturações nos estágios.
[]'s
MOR_AL


Tks pelas dicas MOR_AL, seu projeto foi pra lista de montagens pra bancada.
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Re: RSE - Resistência Série Equivalente

Mensagempor MOR_AL » 02 Set 2020 16:46

Valeu mrgadotti !
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