En nuestro curso de electrónica estudiamos algunos tipos de transformadores y vimos que, entre otras cosas, estos dispositivos pueden ser usados para elevar la tensión. Usando entonces un transformador como base, proponemos un montaje de un práctico medidor de aislamiento para probar capacitores, alambres, interruptores, etc.
Un medidor de aislamiento no es más que un circuito que aplica una tensión alta al componente o circuito que se está probando, y verifica si existe corriente de fuga. La corriente, muy débil, del orden de millonésimos de ampere, debe ser detectada por un instrumento sensible.
El medidor que proponemos consiste en un inversor que eleva la tensión de 4 pilas comunes, a más de 400 volt que, entonces, usamos para nuestras pruebas.
Con esta tensión, una fuga, aunque sea pequeña, tiene como resultado una corriente que puede ser medida fácilmente por un VUmetro común.
Un transformador que opera invertido" es la base del proyecto, funcionando como elevador de tensión, según se ha estudiado en nuestro curso de electrónica.
Características
Tensión de alimentación ...............6V
Tensión de prueba..........400 a 600V
Frecuencia de operación (aproximada) 1 kHz
Corriente máxima indicada....200 µA
Funcionamiento
Para que un transformador pueda operar, alternando la tensión de un circuito, esa tensión debe ser alterna o bien continua pulsante.
Como podemos alimentar el circuito con pilas (corriente continua pura o constante) es preciso comenzar con una alteración. Tenemos entonces un oscilador de audio, en contrafase, con dos transistores, aprovechando el bobinado de baja tensión del transformador para la determinación de la frecuencia.
Estos transistores transforman la tensión continua constante de la pila en una tensión continua pulsante que se aplica al bobinado primario (de baja tensión) del transformador.
En el secundario del transformador (bobinado de alta tensión) obtenemos una corriente alterna cuyo valor de pico puede sobrepasar los 600 volt en algunos casos.
Vea que este valor de pico alto se debe al hecho que la señal no es senoidal, como muestra la figura 1.
El valor medio, si fuéramos a considerarlo, será bastante menor y después de la rectificación tendremos este valor en las puntas de prueba.
De cualquier forma, si el lector toca las puntas de prueba durante el uso del aparato, con el trimpot al mínimo, puede saltar una chispa.
El instrumento sirve para indicar la fuga. Vea que usamos alta tensión justamente porque tenemos corrientes mayores con resistencias mayores.
Sólo para dar un ejemplo: si aplicamos 1V en un circuito que tenga una resistencia de 100 megohm (100.000.000 ohm), la corriente será de apenas 10-8 A ó 0,01uA que no podrá ser acusada por un instrumento de 200uA.
Sin embargo, trabajando con 500V, en la misma resistencia, tenemos una corriente de 5uA que puede ser detectada por el instrumento (movimiento de una marca en esa escala, aproximadamente).
Montaje
En la figura 2 tenemos el circuito completo del aparato.
En la figura 3 tenemos su montaje en una placa de circuito impreso, observándose que el transformador y las pilas se instalan fuera de esta placa.
Dado el consumo de corriente de la unidad, se recomienda el uso de pilas medianas o grandes en la fuente.
Teniendo un voltímetro disponible con impedancia elevada (resistencia de entrada) se puede calibrar la escala en función de megonms, utilizando para eso la ley de Ohm.
Conecte entre las puntas de prueba una resistencia patrón (de 1M a 50M) y anote la deflexión, ajustando, conforme a lo deseado, el trimpot junto al instrumento.
El capacitor C4, al estar sometido a alta tensión, debe tener un aislamiento elevado. Para esta función se necesita un tipo con por lo menos 1.000 volt. El transformador es de alimentación con primario de 220V y secundario de 6 + 6V, con corriente entre 100 y 500 mA.
El instrumento es un microamperímetro de 0-200uA del tipo usado em VUmetros de amplificadores, pero se puede usar un miliamperimetro de 0-1 mA con menor sensibilidad.
Prueba y uso
Para probar el aparato, basta conectarlo, unir las puntas de prueba y verificar si se mueve la aguja del microamperímetro. Entonces se ajusta el trimpot para la deflexión de fin de escala o de acuerdo con lo previsto en la escala de resistencias tomadas como patrón.
Dependiendo del transformador, puede ser necesario alterar C3 o incluso R1 y R2 para obtener mayor rendimiento.
El consumo de corriente en funcionamiento estará alrededor de 100mA, dependiendo de la tensión del transformador usado. Si el consumo fuera mucho mayor (por encima de 250mA, por ejemplo) se puede aumentar el valor de R1 y R2 a 2k2 ó incluso 3k3.
Para alimentación con 12V, que es opcional, los transistores deben dotarse de pequenos disipadores de calor.
Para usar el aparato es necesario recordar que tenemos alta tension en las puntas de prueba y que, por lo tanto, el dispositivo a prueba debe soportarla.
Así, no intente probar transistores, diodos semiconductores de bajas tensiones, o capacitores para menos de 500V.
Q1, Q2 - T1P31 ó equivalente - transístores NPN de potencia
D1 - 1N4007 ó BY127 - diodo rectificador de silicio
T1 - transformador con primario de 220V y secundaria de 6 + 6V de 100 a 500mA
M1 - VUmetro de 200 µA
P1 - trimpot de 470k
R1, R2 – 1k5 x 1/8W – resistor (marrón, verde, rojo).
R3 - 47k x 1/8W - resistor (amarillo, violeta, naranja)
C1 , C2 - 10nF - capacitor cerámico
C3 - 100nF - capacitor cerámico
C4 - capacitor de 100nF x 1000V.
Varios: placa de circuito impreso, soporte de pilas, puntas de prueba, etc.
