No nosso livro Curso de Eletrônica – Eletrônica Básica, estudamos alguns tipos de transformadores e vimos que, entre outras coisas, estes dispositivos podem ser usados para elevar a tensão. Usando então um transformador como base, propomos a montagem de um útil medidor de isolamento para testes de capacitores, fios, interruptores etc.
Um medidor de isolamento nada mais é do que um circuito que aplica uma alta tensão ao componente, ou circuito em prova, e verifica se existe corrente de fuga.
A corrente, muito fraca, da ordem de milionésimos de ampère, deve ser detectada por um instrumento sensível.
O medidor que propomos consiste num inversor que eleva a tensão de 4 pilhas comuns, a mais de 400 volts que então, usamos para os testes.
Com esta tensão, uma fuga, mesmo que pequena, resulta numa corrente que pode ser facilmente medida por um VU-Meter comum
Um transformador que opera "invertido" é a base do projeto, funcionando como elevador de tensão, de um modo estudado no nosso curso de eletrônica.
Características
Tensão de alimentação ................. 6 V
Tensão de teste ............ 400 a 600 V
Frequência de operação .. 1 kHz (aprox.)
Corrente máxima indicada ...... 200 pA
Funcionamento
Para que um transformador possa operar, alternando a tensão de um circuito, esta tensão deve ser alternada ou então contínua pulsante.
Como podemos alimentar o circuito com pilhas (corrente contínua pura) é preciso começar com uma alteração.
Temos então um oscilador de áudio, em contrafase, com dois transistores, aproveitando o enrolamento de baixa tensão do transformador para determinação da frequência.
Estes transistores transformam a tensão contínua da pilha em uma tensão contínua pulsante que é aplicada ao enrolamento primário (de baixa tensão) do transformador.
No secundário do transformador (enrolamento de alta tensão) obtemos uma corrente alternada cujo valor de pico pode ultrapassar os 600 volts em alguns casos.
Veja que este valor de pico alto se deve ao fato do sinal não ser senoidal, conforme mostra a figura 1.
O valor médio, se for considerado, será bem menor e após a retificação é este valor que é obtido nas pontas de prova.
De qualquer forma, se o leitor tocar nas pontas de prova durante o uso do aparelho, isso com o trimpot no seu mínimo, o choque pode ocorrer.
O instrumento serve para indicar a fuga. Veja que usamos a alta tensão justamente porque temos correntes maiores com resistências maiores
Apenas para exemplificar: se aplicarmos 1 V num circuito que tenha uma resistência de 100 megohms (100 000 000 ohms), a corrente será de apenas ou 0,01 uA, que não poderá ser acusada por um instrumento de 200 uA.
No entanto, trabalhando com 500 V, na mesma resistência, temos uma corrente de 5 uA que pode ser detectada pelo instrumento (movimento de uma marca na escala, aproximadamente).
Montagem
Na figura 2 temos o circuito completo do aparelho.
Na figura 3 temos a sua montagem numa placa de circuito impresso, observando-se que o transformador e as pilhas são instalados fora desta placa.
Dado o consumo de corrente da unidade, recomenda-se o uso de pilhas médias ou grandes na fonte.
Tendo um voltímetro disponível com elevada impedância (resistência de entrada) pode-se calibrar a escala em função de Megohms, utilizando-se para isso a lei de ohm.
Ligue entre as pontas de prova resistência padrão (de 1M a 50M) e anote a deflexão, ajustando, conforme o desejado, o trimpot junto ao instrumento.
O capacitor C4, estando submetido a alta tensão deve ter alto isolamento.
Um tipo com pelo menos 1 000 volts é necessário para esta função.
O transformador é de alimentação, com primário de 110/220 V e secundário de 6+6V, com corrente entre 100 e 500 mA.
O instrumento é um microamperímetro de 0-200 uA do tipo usado em VU-meter de amplificadores, no entanto pode ser usado um miliamperímetro de 0-1 mA com menor sensibilidade para o espelho.
Prova e Uso
Para provar o aparelho basta ligá-lo, unir as pontas de prova e verificar se o microamperímetro tem sua agulha movimentada. Ajusta-se então o trimpot para deflexão de fim de escala ou de acordo com o previsto na escala de resistências tomadas como padrão.
Dependendo do transformador, pode ser necessário alterar C3 ou mesmo R1 e R2 para se obter maior rendimento.
O consumo de corrente em funcionamento estará em torno de 100 mA, dependendo do transformador usado. Se o consumo for muito maior (acima de 250 mA, por exemplo) pode-se aumentar o valor de R1 e R2 para 2k2 ou mesmo 3k3.
Para alimentação com 12 V, que é opcional, os transistores devem ser dotados de pequenos radiadores de calor.
Se o leitor quiser pode acrescentar uma chave comutadora no enrolamento de 110/220 V obtendo assim duas tensões de prova.
Para usar é preciso lembrar que temos alta tensão nas pontas de prova e que, portanto, o dispositivo em teste deve suportá-la. Assim, não tente testar transistores, diodos semicondutores de baixas tensões ou capacitores para menos de 500 V.
Q1, Q2 - TIP31 ou equivalente - transistores NPN de potência
D1 - 1N4007 ou BY127 - diodo retificador de silício
T1 - Transformador com primário de 110/220 V e secundário de 6+6 V de
100 a 500 mA
M1 - VU - meter de 200 uA
P1 - Trimpot de 470 k
R1, R2 - 1k5 x 1/8 W - resistores (marrom, verde, vermelho)
R3 - 47k x 1/8 W -resistor (amarelo, violeta, laranja)
C1, C2 - 10 nF - capacitor cerâmico
C3 - 100 nF - capacitor cerâmico
C4 - capacitor de 100 nF x 1 000 V
Diversos: placa de circuito impresso, suporte de pilhas, pontas de prova etc.
