Medidor de ESR (ESR Meter)

Como te mencionamos en el sumario, uno de los principales motivos de fallas en los equipos actuales es la degradación de los capacitores electrolíticos que intervienen en las distintas etapas que componen el dispositivo. Retirar todos los electrolíticos sospechosos de un equipo, para realizarles los ensayos correspondientes, nos llevará a escenarios muy complejos. Los capacitores que pierden su ESR pueden conservar el valor de capacidad (en uF) y con un capacímetro convencional caeríamos en el engaño de creer que todo está bien cuando en realidad, muchos capacitores estarán en mal estado. Por otro lado, la incomodidad y la pérdida de tiempo desalientan a cualquiera en este emprendimiento. Además, la posibilidad de un error al reinstalar los capacitores en buen estado siempre existe y un capacitor electrolítico polarizado de manera  inversa provoca explosiones nada agradables que pueden desembocar en peores problemas, respecto a los iniciales. El medidor de ESR que te mostramos hoy permite controlar los capacitores electrolitos sin desconectarlos del circuito. Es decir, el trabajo pasa a ser mucho más ágil y si le agregamos la efectividad que obtendremos, se transformará en la mejor manera de trabajar.

La teoría nos indica que un capacitor real difiere bastante de un modelo ideal donde sólo existe un valor de capacidad. Como te mostramos en la imagen anterior, un capacitor real está compuesto por inductancias y resistencias propias de los materiales y el tipo de construcción que poseen estos dispositivos. En un aspecto elemental, la práctica nunca se contradice con la teoría y es en la existencia de un dieléctrico que separa las “placas” que forman el capacitor. El calor es uno de los factores fundamentales que deterioran el dieléctrico de un capacitor. Además, por pequeños que sean los valores de EPR y ESR, estos nunca son iguales a cero. Por este motivo, al circular corriente por un capacitor, existirá una disipación de potencia en forma de calor. Cuanto mayor sea el rizado al que esté expuesto un capacitor y mayores sean las resistencias serie y paralelo, mayor será la temperatura que alcance. Este fenómeno provocará una degradación paulatina del dieléctrico que llevará a una elevación gradual de las componentes resistivas. Esta espiral destructiva provoca, con el tiempo, fallas que no siempre son fáciles de resolver. El medidor de ESR (ESR Meter) es el instrumento que ayuda a resolver estos problemas de manera muy sencilla y eficaz.

Por lo mencionado antes, la lógica nos indicará que al momento de diseñar un circuito donde intervengan capacitores electrolíticos tendremos que tener especial atención en la función que cumplirán y, de acuerdo a esto, evaluar la calidad de estos elementos para evitar dolores de cabeza durante la vida útil del equipo. Por supuesto, mis amigos los asiáticos siempre han preferido utilizar los componentes más baratos y, gracias a ello, los equipos fallan de manera alarmante antes del año de uso. Y no hablamos de equipos baratos o descartables. Desde cámaras filmadoras de vídeo hasta los mejores TV LCD de alta definición, estos dispositivos poseen ese fantasma que ronda por sobre su vida útil. La calidad de los capacitores electrolíticos.

El circuito que realizaremos hoy será, sin duda, el compañero ideal del Capacímetro NeoTeo, que muchos de ustedes ya han construido. Del mismo modo, con un montaje muy sencillo y sin demasiados inconvenientes podrás construir este instrumento que quizás conocías y no podías comprar. Ahora, con componentes muy fáciles de conseguir y económicos, esta herramienta puede hacerse realidad en apenas una tarde de trabajo, utilizando un TL084 y pocos componentes discretos. Pero antes de pasar al armado, vale aclarar algunos puntos importantes sobre los capacitores electrolíticos que observaremos y que debemos tener en cuenta para aprender a definir su calidad. Algunos de estos conceptos son los siguientes:

• El instrumento que hoy construiremos será útil para capacitores de valores desde 0,47uF en adelante. De todos modos, capacitores de 100nF (0,1uF) se pueden ensayar sin problema alguno.
• La ESR disminuye al aumentar la capacidad. Es decir, para 1uF tendremos una ESR más alta que para 470uF
• La tensión de aislación provoca un incremento en la ESR de un capacitor. Es decir, uno de 100uF X 400Volts tendrá mayor ESR que uno de 100uF X 50Volts.
• El instrumento de construiremos tiene la posibilidad de discernir entre capacitores en buen estado y resistencias de poco valor. Esto es, podrá darse cuenta si la deflexión total de la aguja del instrumento se debe a un capacitor en excelente estado o a uno en cortocircuito.

Con estos cuatro elementos tenemos que aprender a convivir al ensayar capacitores electrolíticos y a mantenerlos presentes para saber que un capacitor está bueno, a pesar de indicar una medición dudosa. Es decir, 1uF X 50Volts siempre provocará una menor deflexión de la aguja del instrumento si lo comparamos con uno de 100uF X 50Volts. Esta recomendación es fundamental para agilizar el trabajo y resolver de manera eficaz las fallas más difíciles. Existen tablas con los valores óhmicos correctos que debes obtener en cada medición, pero de nada sirve saber si la ESR indica 0,032Ohm o 0,056Ohm. Ambos capacitores podrán ser considerados en buen estado. En Google podrás encontrar dichas tablas, pero con el tiempo de práctica la experiencia será tu aliada incondicional.

El funcionamiento del circuito gira en torno a un cuádruple operacional TL084 y, según el instrumento que utilices (nosotros usamos un viejo VU-meter a aguja), necesitarás alimentar el circuito con 9Volts o con 12Volts. Cualquiera de las dos tensiones será fácil de conseguir en las baterías que usamos a diario en nuestros desarrollos. Luego, dentro del circuito, una de las secciones del TL084 se utiliza para generar la tierra virtual que usará el instrumento. Es decir, al alimentarlo con 12Volts, se considerará una fuente partida de +6Volts, 0 (o GND) y -6Volts. En la segunda sección del IC encontramos el oscilador de 100Khz, que genera la tensión alterna para el capacitor bajo prueba. La tercera sección amplifica los cambios en el puente balanceado de entrada y, por último, la cuarta sección suministra la energía necesaria para la deflexión de la aguja.



Profundizando un poco más en el funcionamiento, podemos ver un par de diodos 1N4007 en la entrada de conexión que sirven para proteger el instrumento ante cargas residuales en los capacitores ensayados. Este es un aspecto que debes tener en cuenta, ya que conectar un capacitor con elevada carga podría destruir el instrumento. Procura descargar siempre los capacitores antes de efectuar una medición. Asegúrate de este punto para garantizar la vida útil del equipo. Aunque los diodos ayudan a evitar daños graves, si puedes eliminar cualquier posibilidad de daño, será aún mejor. Siguiendo en este sector, las resistencias utilizadas deberán tener tolerancias bajas, preferiblemente del 1%. En nuestro caso, usamos resistencias comunes seleccionadas al mismo valor de un lote de más de 50. Por ello, el circuito funciona correctamente; de lo contrario, podrías obtener valores erróneos de ESR que te hagan suponer que un capacitor está en buen estado cuando no lo está.

La parte interesante del circuito se encuentra asociada al pin 7 del TL084. Allí se puede separar la componente continua de la alterna. El capacitor (C2) de 100nF, que comunica la cuarta sección del IC, se encargará de llevar la señal alterna y luego mostrará ese valor en el instrumento. Si en el pin 7 se observan corrientes continuas, producidas al puentear la rama de medición a GND, el transistor T1 se activará y encenderá el LED rojo. Ten cuidado en este punto. No provoques demasiados cambios, ya que una elevada corriente del LED (al ajustar el instrumento) provocará un consumo excesivo de energía y el ajuste a cero quedará desplazado respecto a un capacitor en buen estado. Es decir, al puentear las puntas de medición, obtendrás una marcación menor por el consumo del LED, comparado con un electrolítico en buen estado.

El resto de la construcción no merece mayores explicaciones y sabrás adaptar el montaje según tus posibilidades o necesidades. Quizás quieras montarlo y acoplarlo al Capacímetro NeoTeo para tener ambos instrumentos en un mismo gabinete. Lo importante es comprender la importancia de este instrumento para conocer a fondo el funcionamiento de un capacitor electrolítico.

Fuente:

Kakopa

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