Cara Membuat ESR Meter Alat Ukur Kapasitor

Esr meter adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengukur nilai resistansi sebuah kapasitor elektronit  atau elko.  Dikalangan para teknisi dan senior pasti esr meter ini sudah berteman baik dengan multimeter. Namun tidak apa-apa ya bila postingan kali ini masih membahas esr meter , siapa tahu ada yang belum memiliki dan masih mencari tahu tentang esr meter. Unik bukan,, hehe sesuatu hal yang belum bisa dilakukan oleh multimeter analog kebanyakan. Berminat? Simak baik-baik ya, atau silahkan rakit sendiri atau pesan.

Esr meter murah dan bermanfaat, seperti dikutip dari situs web kakoppa.com. Ditemukannya alat ini dasarnya adalah alat yang murah. kecepatan kerja serta maksimalnya hasil kerja. Karena terkadang tidak adanya skema elektronik itu sangat sulit dan akan mengulur waktu jika berjam-jam hanya memelototi pcb, mengukur elko dengan melepas  dahulu dari pcb pun sangat tidak praktis.  

Sebelum beralih ke inti alat ini mari kita memahami  kapasitor elektrolit. Umumnya sebuah kapasitor hanya memiliki nilai kapasitas seperti yang tertera dibodi kapasitor.  Tetapi perlu diketahui sebenarnya didalam kapasitor tersebut  mempunyai nilai induktansi dan nilai resistansi.  Dalam posting ini tidak akan dibahas mengenai induktansi dan hanya akan fokus pada nilai resistansi. Nilai resistansi  masih dibagi menjadi dua yaitu nilai ESR (Equivalent Series Resistance) dan nilai EPR (Equivalent Parallel Resistance).

Gbr skema kapasitor elektrolit.

Seperti ditunjukkan pada gambar  ESR adalah resistor yang dipasang secara seri dan mempunyai nilai resistansi kecil. Bila nilai ini membesar akan menyebabkan panas karena arus membesar melewati resistor. Biasanya pada sebuah kapasitor  yang telah berumur lama atau dipasang pada bagian kerja tegangan frekuensi tinggi nilai resistansi ESR kapasitor menjadi membesar.  Nilai ESR yang membesar bisa dikatakan akan merusak kapasitor tesebut.  Kedua kutub kapasitor menjadi tidak terhubung sempurna seperti idealnya elko normal, bila diukur biasanya nilai kapasitas pun menjadi turun. Nilai ESR ini sangat sulit bila diamati dari fisik kapasitor.

EPR adalah resistor yang dipasang secara parallel dan mempunyai nilai resistansi besar, bila sebuah kapasitor dipasang pada tegangan kerja melebihi tegangan kerja kapasitor tersebut maka akan menyebabkan resistor EPR bocor. Kebocoran ini membuat cairan didalam kapasitor panas atau memuai sehingga kapsitor bisa meledak , mengeluarkan cairan atau kedua kutubnya terukur resistansi mendekati ).

Dari konsep diatas, nampak ironis bila kita ingin menguji kapasitor hanya dari nilai kapasitasnya saja. Karena didalam kapsitor ada beberapa komponen penting tadi. Salah satunya yang terpenting adalah ESR karena dengan mengukur ESR bisa dibilang sudah mewakili pengukuran kapasitas.  Sebuah kapsitor mempunyai nilai kapasitas yang sesuai tetapi nilai ESR besar maka tidak lama bertahan kapasitor tersebut bila dipasang didalam rangkaian karena akan menghasilkan panas dan merusak kapasitor itu sendiri. Dan kapasitor yang memiliki nilai kapasitas telah menurun biasanya akan diikuti oleh nilai ESR yang membesar.

ESR  kapasitor yang baik bisa ditentukan dari beberapa faktor ini:

• Nilai kapasitas.Semakin tinggi nilai kapasitas maka nilai ESR rendah. Dalam kapasitor ukuran besar (berpuluh  uF)  nilai ESR mendekati 0 ohm dan yang berukuran kecil akan dibawah 5 ohm.
• Selain kapasitas, kualitas desain dan pembuatan kapasitor juga berpengaruh. Beberapa dirancang dengan nilai ESR lebih rendah dari yang lain.
• Selain itu juga pengaruh dari tegangan nominal dan suhu kerja kapasitor, semakin tinggi nominal suhu tegangan kerja kapasitor maka nilai ESR juga semakin besar.

Patokan pengukuran nilai ESR.

Tabel hasil pengukuran.

Patokan diatas diperoleh dari rumus ini ESR (ohm) = 2 x 2,5^Q/C^0.73

C adalah kapasitas dalam uF. Q adalah kualitas kapasitor, hasil baik jika 0 ( negatif akan lebih baik) dan jika lebih dari 4 buruk  (lebih tinggi dari 4 lebih buruk).

Membuat ESR METER analog murah.

Akhir-akhir ini sudah begitu banyak jenis ESR meter yang bisa dibeli walaupun memang masih cukup mahal. Bila ingin memiliki dan membuat sendiri ini mudah. Karena yang dibutuhkan adalah alat yang murah, mudah dibawa dan dapat mempermudah saat mengukur kapasitor.  Yang terpenting harus bisa membedakan, ada beberapa ESR meter  yang tidak bisa mengukur kapasitor korsleting. Karena antara kapasitor korsleting dan kapasitor ber-ESR rendah nilai hasil ukur mirip.  Seiring berjalan waktu dan kebiasaan mengukur pasti akan mengetahui perbedaannya.

ESR meter dengan ic op-amp TL084 kakopa ini ditemukan Oktober 2002 di Italia, terimakasih untuk sang penemu ya.. ESR ini memiliki dua probe yang dipergunakan untuk mengukur  komponen didalam rangkaian ( in circuit).Probe ini mengeluarkan sinyal 100 KHz kurang dari 100mV (pp). Sinyal frekuensi tinggi tegangan rendah ini tidak akan merusak semikonduktor ( IC ) yang terpasang parallel  dengan kapasitor didalam rangkaian. Dapat diandalkan semikonduktor mempunyai tingkat ketahanan lebih dari tegangan ini.

Rangakaian empat buah resistor jembatan yang dipasang secara parallel dengan salah satu kaki akan mendapat ketidakseimbangan dan akan diperkuat oleh ic op-amp. Sehingga ketika probe mendapat kaki kapasitor bernilai ESR rendah maka ketidak seimbangan akan semakin besar dan hasil di jarum penunjuk  akan menampilkan pengukuran  disekitar 0 ohm.

Gbr skema ESR meter analog.

Penjelasan gambar.

• Op-amp A,  tegangan power supply 9v yang dibagi menjadi dua (simetris) oleh kapasitor C1 dan C2 sehingga diperoleh 4,5v dan -4,5v dan titik temu diantara keduanya menjadi 0v virtual ground. Dengan tegangan simetris ini ic op-amp sudah dapat bekerja dengan baik. Agar praktis, power supply dapat menggunakan baterai 9v atau charger nokia jadul yang masih 9v.
• Op-amp B adalah rangkaian pembangkit frekuensi 100 KHz.  Frekuensi yang dihasilkan tidak selalu pas 100 KHz, bergantung dari kualitas dan toleransi komponen yang digunakan. Alternatif terbaik adalah menggunakan osiloskop untuk mencocokkan frekuensi yang dihasilkan. R3 dapat dirubah untuk mendapat frekuensi pas. Dapat juga diganti VR untuk percobaan. Namun selama mendekati 100 KHz itu tidaklah begitu berpengaruh banyak. Yang terpenting ic op-amp  mengeluarkan gelombang persegi -4 dan 4 Vpp
• Transistor Q1 disini berfungsi sebagai swit dan penguat. Mempertahankan agar tingkat sinyal selalu positif, antara 0 dan 4 dan mengisolasikan output op-amp B  yang belum cukup impedansi   untuk mendorong resistor jembatan R8 - R11. Kaki kolektor transistor Q1 terhubung kerangkaian tengah yaitu resistor  jembatan. Dua resistor atas bernilai lebih besar dari dua lainnya sehingga tegangan dari transistor yang dimasukkan ke kapasitor yang diuji tidak begitu besar.  Setiap terjadi ketidakseimbangan / perbedaan arus resistor jembatan akan mengalirkan ke input op-amp C. dan selanjutnya dikuatkankembali oleh op-amp D.
• Dioda silikon IN4007 dipasang anoda katoda secara parallel terbalik disini difungsikan untuk menghindari tegangan sisa yang mungkin masih tersisa didalam kapasitor yang sedang diukur. Kedua diode ini akan membuang muatan secara cepat sehingga ic op-amp aman.
• Jarum penunjuk disini berfungsi menunjukkan hasil pembacaan pengukuran. Jarum bisa mengambil fungsi dari jarum multimeter analog, bisa memakai bekas atau multimeter yang masih berfungsi. Bila ingin memasang di multimeter yang masih berfungsi maka harus krestif memodif pebagian antara output mutimeter dan ESR, karena keduanya tidak bisa digabung. Bisa diakali dengan swit geser atau swit TPDT.
• Apabila  menggunakan jarum penunjuk ampere sedikit besar, “optional resistor to increase gain “ dapat dipasang. Tentunya dapat disesuaikan agar hasil pembacaan sempurna.

Tidak dapat kusangkal lagi hehe salah satu yang penulis sukai adalah esr meter dengan ic op-amp TL084 ini, begitu banyak perbedaan saat sebelum ada alat ini dan sesudah alat ini. Berikut beberapa alasannya

• Komponen paling mudah diperoleh di Indonesia, murah dan mudah dirakit.
• Bisa untuk mengukur kapasitor didalam rangkaian
• Aman dari muatan sisa kapasitor dan awet, sudah hampir 2 tahun memiliki alat ini dengan power supply  dari charger bekas hp nokia.
• Mempercepat dan menambah kualitas kerja servis.  Dalam memperbaiki peralatan elektronik terkadang kita menjumpai kesulitan dan juga dituntut kecepatan. Sangat tidak jarang karena tidak ada skema, servis menjadi sanga sulit padahal penyebab hanya sebuah kapasitor.
• Dengan sedikit modifikasi, bisa untuk mengecek induktor , tansformator, flyback apakah dalam keadaan baik , putus atau korslet.

Diinternet, esr meter ini ada beberapa versi skematik. Perbedaan itu terletak dari perancang skema yang berbeda orang.  Dari hasil uji coba penulis, semua  rangkaian dapat bekerja dengan baik. Diantaranya adalah esr meter dengan  ic komparator scmitt trigger 74HC14, ic timer  555, ic op-amp TL084, ic op-amp TL072 dan lain-lain. Terimakasihku untuk mereka yang telah menemukan alat ukur ini.  

Jadi,, berminat memiliki atau membuat sendiri alat ini untuk mempermudah pekerjaan Anda? Silahkan, rangkaian mana yang hendak dibuat. Atau malah menginginkan ESR meter digital? Tinggal disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing. Selamat mencoba, selamat bereksperimen, semoga berhasil.