Skema ESR serta cara membuat ESR

Mereparasi alat elektronik untuk pengukuran tegangan, resistor, ataupun transistor pada umumnya cukup menggunakan multitester. Namun, untuk mengukur kapasitor nano maupun kapasitor elektrolit (elko) menggunakan multitester pastinya akan sedikit kesulitan. Pada artikel ini, saya akan berbagi skema ESR Meter beserta cara membuat ESR itu sendiri. Artikel ini merupakan hasil Googling yang sudah saya coba sendiri, hasilnya sangat memuaskan dan meringankan pekerjaan saya. Berikut adalah hasil terjemahan dari blog luar negeri tersebut.

Model sederhana ini cukup untuk tujuan kita. EPR menyebabkan kebocoran arus yang agak memanaskan kapasitor, tetapi hambatan ini cukup tinggi sehingga kebocoran arus tetap rendah. Jika EPR ini menurun, kebocoran arus akan meningkat. Ini bukan kesalahan umum dalam kapasitor, kecuali ketika mereka short (korsleting) dan EPR turun menjadi mendekati nol.

ESR (Equivalent Series Resistance) juga menyebabkan kapasitor memanas sebagai akibat dari pengisian arus riak (*ripple current*) dan pembuangan kapasitor. Parameter ESR telah menjadi spesifikasi yang lebih relevan dalam beberapa tahun terakhir karena fisik kapasitor yang semakin kecil (menyebabkan ESR lebih tinggi) dan tingginya arus riak dalam switch mode power supply (SMPS). SMPS bekerja pada frekuensi yang jauh lebih tinggi dari listrik jala-jala, yang berarti nilai kapasitansi kecil sudah cukup, tetapi ini juga menghasilkan panas yang lebih besar. Kapasitor yang memanas cenderung akan mengering, yang pada akhirnya meningkatkan nilai ESR. Ini adalah reaksi berantai yang akan merusak kapasitor.

Oleh karena itu, mengukur ESR umumnya dapat memberikan indikasi yang lebih baik tentang "kesehatan" kapasitor daripada sekadar mengukur nilai kapasitansinya, dan pengukurannya pun jauh lebih mudah dilakukan in-circuit (tanpa harus mencabut komponen dari PCB). Sebuah kapasitor dengan nilai kapasitansi yang benar tetapi memiliki ESR tinggi yang abnormal sudah pasti sedang menuju kerusakan.

Tabel Referensi Nilai ESR dalam Satuan Ohm

Faktor yang Memengaruhi Kualitas ESR

ESR dari sebuah kapasitor yang baik bergantung pada banyak faktor:

• Kapasitansi: Semakin tinggi kapasitansinya, semakin rendah nilai ESR-nya.
• Kualitas Desain & Manufaktur: Beberapa kapasitor memang didesain secara khusus (seperti Low ESR series) untuk memiliki nilai hambatan yang jauh lebih rendah.
• Tegangan Nominal & Rating Suhu: Untuk tipe/seri yang sama, semakin tinggi tegangan dan suhu kerja nominalnya, umumnya semakin tinggi pula nilai ESR-nya.

Tabel di atas dibuat berdasarkan rumus pengamatan:
ESR (Ohm) = 2 * 2,5 ^ Q / C ^ 0.73
Di mana 'C' adalah kapasitansi dalam uF dan 'Q' adalah rating kualitas kapasitor (0 adalah yang terbaik, 4 adalah yang terburuk).

Mengapa Kita Membutuhkan ESR Meter?

Saat memperbaiki SMPS (Switching Mode Power Supply), kita tidak selalu membutuhkan pengukuran presisi tinggi, indikasi kasar saja sudah cukup. Begitu nilai ESR mulai meningkat, kondisinya akan memburuk dengan sangat cepat. Mayoritas kerusakan pada rangkaian elektronik disebabkan oleh kapasitor elektrolit (elko) yang bermasalah. Kita membutuhkan alat yang murah, portabel, dan mampu memberikan kita bacaan yang dapat diandalkan untuk mendeteksi kapasitor yang buruk secara cepat tanpa melepasnya dari sirkuit (in-circuit test).

Selain itu, fitur penting yang sering tidak ada di ESR Meter murah adalah indikator hubung singkat (short circuit). Kapasitor yang korsleting akan menunjukkan nilai ESR mendekati nol (tampak seperti elko sehat), padahal ia sudah rusak. Alat ini dilengkapi dengan indikator LED untuk mendeteksi kondisi hubung singkat tersebut.

Skema Rangkaian ESR Meter IC TL-084 Beserta Tata Letak Komponen. (Klik untuk memperbesar)

Analisis Rangkaian ESR Meter

Instrumen ini menginjeksikan sinyal AC sekitar 100 kHz di bawah 100 mV (pp) ke kapasitor. Sinyal berlevel rendah ini tidak cukup untuk memicu komponen semikonduktor di sekitarnya, sehingga pengukuran tidak akan terganggu. Op-amp A membagi tegangan 9V menjadi dua (4.5V dan -4.5V) sebagai virtual ground. Op-amp B berfungsi sebagai osilator 100 kHz. Gelombang dari jembatan ini kemudian diperkuat oleh Op-amp C dan akhirnya disearahkan oleh Op-amp D menuju meteran galvanometer analog.

Cara Menggunakan Instrumen

1. Hidupkan saklar daya (ON).
2. Hubung singkatkan (short-kan) kedua probe (kabel uji) dan putar trimpot R19 hingga jarum galvanometer menunjuk tepat di akhir skala (titik nol Ohm).
3. Hubungkan probe ke kapasitor yang diuji (meskipun masih menempel di PCB).
4. Baca pergerakan meteran: Semakin dekat simpangan jarum ke ujung skala (kanan), semakin rendah nilai ESR-nya (Elko dalam kondisi baik).
5. Jika LED merah menyala terang, itu berarti kapasitor yang diuji mengalami korsleting (short circuit).

---

Bonus: Membuat Kapasitansi Meter yang Murah dengan IC 555

Jika Anda hanya ingin mengecek kapasitas nilai kapasitor secara cepat, Anda bisa merakit rangkaian osilator astabil sederhana menggunakan IC 555. Periode osilasinya proporsional dengan nilai kapasitansi.

Dengan nilai resistor R = 560 Ohm, rumus bacaannya kurang lebih T = 1ms/uF. Anda cukup mengukurnya menggunakan Frekuensi/Periode Meter. Ini sangat praktis untuk mengukur elko dalam rentang 1 uF hingga 1000 uF. (Perlu diingat: elko dengan nilai kapasitansi yang sama namun rating tegangannya lebih tinggi cenderung menampilkan hasil pengukuran kapasitansi yang sedikit lebih rendah).

---

FAQ (Pertanyaan yang Sering Diajukan Seputar ESR Meter)

1. Apa bedanya mengukur kapasitor pakai Multitester biasa dengan ESR Meter?
Multitester biasa umumnya hanya mengecek apakah kapasitor mengisi daya (kapasitansinya ada) atau tidak. Sayangnya, banyak elko yang nilai uF-nya masih normal namun nilai tahanan dalamnya (ESR) sudah membengkak karena kering. ESR Meter bisa mendeteksi "elko kering" ini secara akurat.

2. Apakah saya harus mencabut elko dari PCB untuk mengukurnya?
Tidak perlu! Salah satu keunggulan utama alat ESR Meter (in-circuit test) adalah kemampuannya untuk mengukur kualitas kapasitor secara langsung saat masih menempel di papan sirkuit, sehingga sangat menghemat waktu servis.

3. Mengapa ada lampu LED merah pada alat ini?
LED merah berfungsi sebagai indikator Short Circuit (hubung singkat). Jika sebuah elko konslet, ESR Meter analog akan menunjukkan jarum mentok ke kanan (seolah ESR-nya sangat bagus/nol). LED ini akan menyala untuk memperingatkan Anda bahwa komponen tersebut sebenarnya rusak (konslet).

4. IC apa yang dipakai sebagai jantung utama rangkaian ESR Meter ini?
Rangkaian ini menggunakan IC Op-Amp TL084 (berisi 4 buah Operational Amplifier di dalamnya) yang berfungsi membagi tegangan, menghasilkan frekuensi osilator 100kHz, menguatkan sinyal ukur, dan menyearahkannya ke meteran analog.

Location:

Share :