Transistor tester Mega328 mede ESR, capacitor, Mosfet

Circuito de Transistor tester Mega328 mede ESR, capacitor, resistor, diodo, Mosfet canal N e canal P, indutor, tiristor, Triac com display ST7920 de 128X64 pixels.

O Componente Tester é baseado no projeto de Markus Frejek e o sucessor é de Karl-Heinz Kübbeler.

A ideia do projeto do autor Markus F. era o dilema do hobista de eletrônica: Quando retira um transistor de uma placa ou encontra um componente em uma gaveta. Pelo código no corpo do componente, provavelmente você irá atrás de datasheet ou outros documentos para que possa identificar este componente, isto quando dá tudo certo. Mas se você não encontra qualquer documento sobre este componente, você não terá ideia, de que tipo de peça será esta. Com um medidas convencionais pode consumir tempo para descobrir o que é esta peça ou seus parâmetros. Este transistor pode ser um NPN, PNP, Mosfet canal P/N, etc. Este foi a ideia do autor Markus utilizando microcontrolador AVR.
Hoje o projeto é muito mais que um testador de transistor, um verdadeiro canivete alemão para medir diversos componentes eletrônicos.

O projeto conta com ampla documentação disponível com suporte a várias configurações.

Estas são as características do testador de componentes:

• Funciona com microcontroladores ATmega8, ATmega168, ATmega328 ou ATmega644 e ATmega1284.
• Mostra resultados em um LCD de 2×16 ou 4×20 caracteres.
• É possível uma exibição gráfica com o controlador ST7565, NT7108 ou ST7920. Também é possível utilizar display OLED com o controlador SSD1306 e comunicação via interface SPI ou I2C. Poderá utilizar display coloridos com o controlador ILI9341 ou ILI9163.
• Operação por uma tecla com desligamento automático.
• Três pinos de teste para uso universal.
• Detecção automatizada de transistor NPN, PNP, MOSFET canal N e P, JFET, diodos e pequenos tiristores, TRIAC.
• Detecção automatizada de ordem de pinos, isso significa que o dispositivo em teste pode ser conectado ao testador em qualquer ordem.
• Medição de hFE e tensão base-emissor para transistores de junção bipolar, inclusive para transistores Darlingtons.
• Detecção automatizada de diodos de proteção em transistores de junção bipolar e MOSFETs.
• Os transistores bipolar de junção são detectados como um transistor com um transistor parasitário (NPNp = NPN + parasita PNP).
• Até dois resistores serão medidos com resolução de até 0,1Ohm. A faixa de medição é de até 50MOhm (Mega Ohms). Resistores abaixo de 10Ohms serão medidos com a aproximação ESR e uma resolução de 0,01Ohm se ATmega168/328 for usado. Atenção: Resolução não quer dizer precisão.
• Pode medir potenciômetros e trimpots.
• Capacitores na faixa de 35pF (picofarad) a 100mF (millifarad) podem ser medidos com uma resolução de até 1pF.
• Se o processador tiver pelo menos 32K de memória flash, você pode usar o método samplingADC de Pieter-Tjerk para obter uma resolução de até 0,01pF para capacitores com valor menor que 100pF.
• Para capacitores com um valor acima de 5000pF, a perda de tensão após um pulso de carga pode ser medido. A perda de tensão dá uma dica para questão de qualidade do capacitor.
• Os resistores e capacitores serão exibidos com seus respectivos símbolos, números de pinos e valores.
• Diodos duplo serão exibidos com seu símbolo corretamente alinhado, número de pinos e queda de tensão.
•  A operação da bateria é possível, pois a corrente quiescente é de apenas 20nA.
• Para um diodo simples, será medido a capacitância parasita e a corrente reversa.
• Para o ATmega168/328 é possível a auto calibração de zero capacitância, zero resistência e outros parâmetros.
• Para ATmega168/328 podem ser detectadas e medidas indutâncias de 0,01mH a 20H.
• Se seu processador tiver pelo menos 32K de flash, você poderá usar o método samplingADC para medir indutâncias menores com um capacitor paralelo de capacidade conhecida. A frequência de ressonância e o valor da indutância calculada são mostrados e, adicionalmente, o fator de qualidade (Q).
• para ATmega168/328, a medida de ESR (Equivalent Series Resistance) de capacitores maiores que 20nF é incorporada. A resolução é de 0,01Ohm. Para valores de capacidade mais baixos, a precisão do resultado ESR se torna pior.
• Para ATmega168/328 Vloss de capacitores maiores 5nF é verificado. Com isso, é possível estimar seu Q-fator.
• Medição da tensão Gate threshold , do valor da capacitância do Gate e do RDSon dos MOSFETs.
• LED será detectado como diodo, a tensão de fluxo é maior do que em um diodo normal. LEDs duplo será detectado como dois diodos.
• Diodos Zener podem ser detectados, se a tensão estiver abaixo de 4,5V. Este será mostrado como dois diodos, você pode identificar essa componente apenas pelas tensões. Os números da sonda externa, que cercar os símbolos de diodo, são idênticos neste caso. Você pode identificar o ânodo real do diodo somente por um com quebra (limiar) tensão será próxima de 700mV!
• Para resistor abaixo de 2100Ω o valor da indutância também será medido.
• O tempo para testar os componentes costumam serem rápidos exceto no caso de grandes capacitores e indutores (bobinas).
• Para o ATmega328, uma função de menu pode ser obtida ao pressionar e segurar a tecla (>0,5s). Uma breve pressão de tecla muda para a próxima função. Pressionar e segurar e segurar inicia a função.
  A lista de funções internas até agora:
  • Medição de frequência no pino PD4. Este pino também é usado para o display LCD e será comutado para entrada (High-Z) durante a medição. A frequência é medida por 1 segundo. Se estiver abaixo de 25 kHz, o período será medido para melhorar a precisão. Resolução cai para 0,001mHz.
  • Medição de tensão no pino PC3, se não for usada para saída serial. Como o ATmega328 tem 32 pinos (PLCC), também podem ser usados ADC6 ou ADC7. Um divisor de 10:1 será usado, tensões de até 50V podem ser medidas. Com um conversor DC-DC adicional, os diodos Zener também podem ser medidos.
  • Geração de frequências no port TP2. Um resistor de 680Ohm conectado ao pino PB2 pode ser usado para gerar um sinal com 1Hz a 2MHz na porta TP2. A porta TP1 é aterrada.
  • PWM  (modulação por largura de pulso) Variável com frequência fixa na porta TP2. Contador de 10 bits. A porta TP1 é aterrada. Pressionar a tecla aumenta a largura do pulso em 1% e pressionar e segurar em 10%.
  • Há uma medição separada de capacitância e ESR disponível. Capacitores de 2µF a 50mF podem geralmente ser medidos em circuito. Você tem que garantir de antemão que o capacitor não está carregado.
  • Função capacitor para medir capacitor abaixo de 50pF via TP1  e TP3.

Para verificar como funciona cada medição consulte o manual em PDF com os detalhes.

Esquema do transistor tester MEGA328 com display 12864

Sobre o circuito
É o circuito original adicionando funções na placa.
A alimentação pode ser por fonte de 6,8 a 12V ou bateria de 7 a 12V (Normalmente uma bateria de 9V), também pode ser utilizado ambos, a bateria será desconectada automaticamente quando inserido a alimentação por fonte no jack DC.
Inclui conector ZIF de 14 pinos para facilitar a medição dos componentes, também conta com pads para medir diferentes componentes SMD. Se preferir também conta com conector de 3 pinos para ligar uma ponta de provas externa.
Opção de medir tensão de até 50V e medida de frequência (Frequencímetro).
Opção de gerador de sinal de 1HZ até 2MHz e geração de sinal de PWM ajustável.
Conta com enconder rotativo com chave para facilitar o trabalho
Ideal para medir e testar capacitor eletrolítico, ESR, capacitor, resistor, diodo, Mosfet canal N e P, indutor, transistor NPN e PNP, PUT, UJT, tensão, frequência (Frequencímetro), gerador de frequência, gerador sinal PWM, P-IGBTs, JFET, Tiristor, Triac, transistor Darlington, diodos duplos, leds, leds duplo, componentes SMD, diodos Zener (até 4,5V), bobina, etc.
Bom para hobista e profissionais em seus testes de bancada, para projetos de amplificadores classe D, transmissores, fontes de alimentação chaveada, manutenção de placas, estudantes de eletrônica.
Por utiliza bateria pode se tornar instrumento de medida portátil para complementar o multímetro nas medidas.

Detalhe Já Com O Display

Na placa terá opção de utilizar Atmega8, Atmega168, ou Atmega238 (recomendado), basta que altere o software. Sendo que algumas funções só será possível com mega168 e mega238.
A referência de tensão de 2.5V pode ser conseguido utilizando TL431B (B=0,5%) ou LM4040AIZ2.5 e LT1004CZ-2.5 que também são de precisão.
O regulador de tensão recomendado é o MCP1702-5002 pois requer somente 2µA de corrente de stand-by, sendo ideal para operar com bateria e por ser LDO com apenas 5,4V teremos 5V na saída com tolerância de 2.0%. Mas enfim também na placa terá espaço para um regulador de tensão 78l05 convencional.
Ao menos resistores de 470K e 680 Ohms devem ser com tolerância de 1%, aqui utilizei resistores com 0,1%. Resistores precisão PTH ou SMD podem ser encontrados em lojas de eletrônica no Brasil e no exterior. Se for encomendar placas na JLCPB.com poderá também aproveitar o frete e incluir componentes para sua montagem na lcsc.com.
Na placa poderá optar por resistores de precisão PTH ou SMD.
Inclui opção para conector ICSP para facilitar os upgrades e ou testes com o circuito.
Utiliza display gráfico LCD 128×64 – ST7920

No menu terá acesso a medidas adicionais (girando o encoder):

• Transistor – Medidor convencional transistor tester
• Frequencia – Frequencímetro
• Gerador-F – Gerador de sinal
• 10-bit PWM – Gerador de sinal PWM ajustável
• C+ESR@TP1:3 – Medir capacitor + ESR de valores entre 2µF e 50mF (50.000µF), podendo ser medido in circuit.
• – Mede também a indutância em resistores abaixo de 2100Ω.
• 1-||-3 – Mede capacitores de  1pF a 100mF nos pinos 1 e 3 , a medida será repetida sem precisar pressionar a tecla.
• C (µF Correction) – Com esta função de menu você pode alterar o fator de correção para valores de maior capacitância.
• Encoder rotativo – Para testar enconder rotativo
• Autoteste – Realizar o teste automático para calibração
• Tensão – Voltímetro mede tensão até 50V
• Mostrar dados – Mostra a versão do software, informação de calibração e outros dados.
• Desligar – Coloca a placa em stand-by

Placa de circuito impresso do testador de componentes

Montado o projeto do transistor tester
Poderá utilizar o firmware compilado e disponível aqui para download ou compilar o seu próprio e utilizando seu método gravar o microcontrolador Atmega.
Atente para os resistores de precisão e referência de tensão também com boa precisão.
Adquira o display gráfico LCD 128×64 – ST7920 – pode ser encontrado pelo nome “display 12864” ou “display ST7920”. Pode ser encontrado no Mercado livre e AliExpress.
Prefira utilizar o regulador de tensão MCP1702-5002 e como referência dos 2,5V TL431B (B=0,5%),   LM4040AIZ2.5 (0.1%),  LM336-Z2.5 (0.8%) ou LT1004CZ-2.5 (0.8%) .
Se possível utilize o soquete ZIF (Zero insertion froce) de 14 pinos, disponível em lojas de eletrônica ou pode ser encomendado no Aliexpress.

Solde todos os componentes iniciando pelos menores.
Os componentes para medir frequência, tensão, circuito de proteção e conector ICSP são opcionais.
Para maior sensibilidade do frequencímetro, ainda sem instalar o Atmega ajuste o trimpot horizontal até medir 2.4V em PD4.
Ao instalar o display ajuste o trimpot vertical até que os caracteres fiquem visíveis.

Se receber um aviso de Não calibrado realize o procedimento para calibragem:

• Selecione no menu “Autoteste”
• Conecte 3 pontas de prova.
• Aguarde pedir para remover o curto.
• Pedirá um capacitor com capacitância maior que 100nF, coloque um capacitor de 100nF a 20µF nas pontas de prova 1 e 3
• Aguarde pedir um capacitor de 10nF — 30nF
• Até finalizar a calibração

Lembrete: sempre descarregue os capacitores ou desenergizar as placas antes de realizar teste com este aparelho.

Lista de componentes para montar o transistor tester com Atmega328

Alguns componentes você deve escolher qual utilizar, pois, são opcionais:
Resistores “A” SMD, são opcionais. Utilize SMD ou PTH, nunca os 2 em simultâneo.
VR1/VR1A — Deve utilizar qualquer um destes da lista, nunca 2 em simultâneo. O TL431B tem posição dos pinos diferente.
IC1/IC1A — Deve utilizar o MCP1702-502 ou 78l05 (Tem pinos diferentes), nunca ao esmo tempo.

Download dos arquivos das placas em PDF e Gerber + Firmware para gravar o Atmeg328
Download     Mirror

Adicionado firmware em outros idiomas: English, German, Italian and Spanish.

Download do código fonte, atualizado.

Links do projeto:

• http://www.elektor.de/jahrgang/2005/april/sc-analyser-2005.63363.lynkx — Circuito original de 2005 (com PIC16F876)
• http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Transistortester
• https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Transistortester — Documentação online do Transistortester
• https://www.eevblog.com/forum/testgear/$20-lcr-esr-transistor-checker-project/ — Discussão sobre os clones chineses do transistor tester.
• http://vrtp.ru/index.php?showtopic=25020&st=0 — Discussão em fórum russo

Os clones chineses podem ser comprados em lojas como AliExpress e BangGood, será tema de um artigo em breve.