MEDINDO ESR EM CAPACITORES – PARTE IV – C/ PIC16F628A E DISPLAY 7SEG (REF371)

Conheça a “saúde” dos capacitores eletrolíticos – com pulso de corrente e comparadores analógicos …

Continuando com o assunto de medição de ESR em capacitores eletrolíticos me propus a construir para meu uso um ESRMETER digital . Querendo aproveitar componentes comuns optei em utilizar displays de led de 7 seguimentos. Tenho vários retirados de placas de sintonizadores, receptores de satélites, etc.

Cheguei na conclusão que poderia usar o mesmo esquema empregado pelo ESRMETER MK2. Apenas teria que substituir o microcontrolador Z86 pelo PIC16F628A e também alterar o circuito integrado shift register original pelo 74HC595N que tenho disponível. Teria que fazer mais algumas outras pequenas mudanças em valores de componentes para adaptar ao novo programa, conforme fosse necessário. Como os pinos são totalmente diferentes, a placa de pcb teria que ser refeita para suportar estas modificações. Conclusão: Teria um trabalhão! Mas criei coragem e veja como ficou o novo esquema adaptado:

Esta versão é para uso com displays de 7 seguimentos do tipo ânodo comum.

Resolvi fazer a versão também para cátodo comum, conforme vemos abaixo:

O firmware original é de conhecimento apenas do autor e daqueles a quem ele autorizou seu uso. Portanto, tive que criar um programa do zero, algo que funcionasse parecido, usando unicamente os dados obtidos dos manuais sobre sua teoria de operação e modo de usar. Acredito que este meu programa não tem nem de longe a sofisticação do original, sendo o mais simples possível para o que se propõe.

Por isso, quem desejar algo mais refinado deverá adquirir o kit do instrumento original.

Mas para meu uso, fiquei satisfeito com os resultados e já tem me ajudado a identificar os capacitores danificados, esgotados e com mau funcionamento.

BREVE DESCRIÇÃO DO CIRCUITO

Visto que a quantidade de pinos do PIC16F628A não é suficiente para controlar displays de led de 7 seguimentos foi necessário acrescentar um shift register 74HC595N. O PIC envia os dados de forma serial para ele e este coloca de forma paralela nos pinos ligados aos seguimentos dos displays.

Como já abordado , os transistores Q11 , Q12 e Q13 são responsáveis pela seleção da escala. São acionados, conforme a escala, por breve 8 us em cada ciclo de 492 us. O transistor Q14 serve apenas para descarregar os capacitores C6, C7 e C8. Os transistores Q7 e Q8 formam um amplificador de tensão de ganho próximo de 20. Este amplifica a tensão sobre os terminais do capacitor sob teste e leva a entrada do comparador analógico. Esta será comparada com a tensão do capacitor C3 carregado pela fonte de corrente constante formada pelos transistores Q3 e Q4 (rampa de tensão). Nos displays temos Q1 e Q2 que comutam ora um ora outro display realizando a multiplexação. Adicionalmente, Q9 e Q10 controlam o liga e desliga da alimentação do aparelho. Apertando o interruptor on/off/zero irá ligar o dispositivo. Sem estar medindo ou seja com as pontas de prova separadas, ao apertar novamente o botão por 1 segundo faz com que o aparelho se desligue. Também ocorrerá o desligamento por tempo após 5 minutos. Foi incluído uma indicação de bateria fraca. Esta indicação faz que apareça a letra ‘b’ de tempos em tempos no display de unidades. Isto serve para indicar que a bateria deve ser substituída. O trimpot1 deve ser regulado para esta indicação funcionar corretamente. Faça da seguinte forma: Ligue uma fonte regulada no lugar da bateria e coloque em 6,9 volts de tensão. Ajuste o trimpot1 para começar a mostrar a letra b no display da unidade. Aumente a tensão para 7 volts e confira se parou de mostrar a letra b.

Não esqueça de calibrar também o trimpot2. Usando um resistor de 68 ohms com 1% de precisão nas pontas de prova, ajuste o trimpot2 para indicar corretamente este valor nos displays. Não esqueça de zerar as pontas antes deste procedimento por unir as pontas de prova e apertar o botão on/off/zerar. Confira a escala mais baixa com outro resistor de precisão de 5,6 ohms de 1% de precisão. Repita a regulagem até obter um bom ajuste. Feito isto não necessitará mais regular este trimpot em uso normal do aparelho.

Nota: Use preferencialmente resistores de 1% de precisão. Se não for possível obter todos, use pelo menos em R22 (10K), R25 (100), R27 (1k) e R13(470k).

SOBRE A MONTAGEM

Comprei uma caixa plástica da marca PATOLA. O modelo escolhido foi o PB112/2 com dimensões de 124mm x 85mm x 36mm. Ela mostrou ser ideal para acondicionar a montagem. Cortei uma janela retangular na tampa para permitir ver os displays. Fiz furos para o interruptor de on/off/zerar e para os terminais fêmea de pinos banana. Estes terminais permitem a ligação de cabos de teste ou um soquete para encaixar diretamente o capacitor sob teste. Os cabos eu uso para medir os capacitores sob teste montados na placa dos equipamentos (sem dessoldar da placa). Já o soquete tem vários furos que permitem testar capacitores de vários tamanhos fora da placa. Ainda deixei soldado neste soquete, dois fios de aproximadamente 15 cm com garras jacaré nas pontas. Estes permitem ligar capacitores com terminais mais grossos ou com terminais opostos.

Abaixo tem uma representação deste soquete:

Com respeito ao circuito impresso, eu usei uma placa de face cobreada única. Usei o programa PcbExpress para gerar o desenho. Poderá baixar juntos com a pasta de arquivos desta montagem. Mas cuidado: Não encomende para PcbExpress do jeito que está! Ela foi feita usando a face de cima (top). Isto foi necessário porque uso o método de transferência para placa com calor (ferro de passar roupa e impressora laser). O desenho precisa ser espelhado. Para usar este desenho basta abrir o arquivo pcb fornecido no programa PcbExpress. Vá em ‘file’ e clique em ‘print’. Escolha ‘top’ e de ‘ok’. Imprima com impressora laser com toner bem carregado. Use um ferro de passar roupa para transferir o desenho para a placa (acesse a internet para obter mais informações sobre este método).

SEQUÊNCIA DE MONTAGEM

Após a transferência do layout para a placa fiz a corrosão usando percloreto de ferro. Em seguida fiz todas as furações usando uma broca de 0,8mm.

Após limpar a placa com palha de aço, comecei a soldar os componentes começando pelos 4 jumpers de fio, depois os componentes mais baixos como resistores e soquetes, transistores, etc.

Importante: Para o jumper 4: Se a montagem for com displays do tipo cátodo comum coloque um jumper ligando o furo 1 com 2 (use BC547 em Q1 e Q2) e se for ânodo comum coloque o jumper ligando o furo 2 e 3 (use BC557 em Q1 e Q2). Também o resistor de 4k7 nomeado de R9 pode ser montado em 2 posições diferentes: para display de cátodo comum monte na posição R9K e para ânodo comum na posição R9A. Lembre-se também que a posição de montagem dos leds mudará conforme a versão escolhida. Uma boa regra que facilita a montagem de placas é soldar primeiro os componentes menores antes dos maiores.

Na tampa da caixa Patola fiz a furação retangular para a visão dos displays. Usei uma serrinha aquecida na chama do fogão para cortar o plástico e um estilete para dar acabamento. Fiz um furo menor no centro para o interruptor on/off/zerar. Usei um interruptor dactilar de haste comprida. Ele foi colado por trás com cola quente. Fiz mais 2 furos maiores para colocar os pinos banana fêmea. Fiz as ligações do soquete da bateria de 9 volts, do interruptor, e dos pinos bananas. Carreguei o arquivo .hex no PIC com um programador de pic’s e montei na placa do aparelho. Nota: Cuidado para não confundir o arquivo hex. Use conforme a versão do display (cátodo ou ânodo comum). Fiz a conferência do bom funcionamento: ligando/desligando, mostrando valores com pontas unidas e mostrando sinal de ‘-‘ com pontas abertas. Feito isto comecei a calibração usando o resistor de 68 ohms e ajustando o trimpot2. Também ajustei a tensão de indicação de bateria fraca colocando uma fonte ajustável em 6,9 volts e regulando o trimpot1 para aparecer a letra ‘b’ no display de unidade.

Testei alguns capacitores de vários valores para confirmar o funcionamento das escalas. Imprime e recortei uma tabela para basear a medição, bem como alguns dizeres que achei interessante colar na caixa do aparelho, como o nome do aparelho, a identificação do botão on/off/zerar, onde colocar o capacitor sob teste e a mensagem para sempre descarregar os capacitores antes de efetuar a medição.

Em seguida fiz o soquete para inserção de capacitores com os rabichos com garra jacaré descrito acima. Também fiz 2 pontas de prova com cerca de 40 cm de comprimento, sendo uma de cor preta e outra de cor vermelha. De um lado tem pino banana e no outro a ponteira de multitester.

E para fechar com chave de ouro, fiz uma caixa de papelão para proteger o aparelho, inclusive com identificação do tipo de aparelho. As caixas protegem e facilitam o empilhamento dentro de armários (sempre abarrotados em casa de técnico de eletrônica).

A montagem final ficou assim:

Obs. Esta montagem é experimental, sendo de caráter didático, sujeita a “bugs” ainda não detectados. Está sendo fornecido os arquivos para que cada hobista possa alterar o programa segundo suas necessidades.

Abaixo temos uma pasta zipada para download, com os arquivos desta montagem, incluindo o circuito impresso e algumas fotos feitas durante a montagem:

ESRMETER_P628_7SEG_ZIP

Manuais:

74HC595N datasheet

PIC16F628A datasheet

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Até o próximo artigo!

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