Detector de Fugas (INS129)

Fugas em capacitores afetam o funcionamento deste tipo de componente em projetos mais críticos. Por outro lado, fugas em isolamentos de aparelhos ligados à rede de energia podem se tornar perigosas, causando choques nos operadores. Para detectar estas fugas, descrevemos a montagem de um simples aparelho que pode ser de grande utilidade para leitores que trabalhem em reparação de aparelhos eletrônicos e eletrodomésticos.

Um isolamento bom deve significar uma resistência de pelo menos uns 5 000 000 Ω numa aplicação normal. Esta é a resistência mínima que toleramos, por exemplo, entre as armaduras de um capacitor que não seja eletrolítico (até 1 µF) entre dois fios, condutores de um cabo de força, ou ainda, entre os pólos de um interruptor que esteja aberto.

É claro que existem aplicações menos criticas em que a umidade pode estar presente numa condição mais constante e que resistências de isolamento menores podem ser toleradas.

Somente com resistências inferiores a 200 000 Ω na rede de 110 V e 220 V, é que o contato com uma pessoa pode causar uma sensação de choque, veja a figura 1.

 

Isso ocorre, por exemplo, no caso de um ferro de passar roupas (que normalmente acumula umidade, principalmente, os tipos a vapor) em que a carcaça pode apresentar um leve contato com a alimentação, caracterizando uma fuga de isolamento, observe a figura 2. Se esta fuga representar uma resistência menor que os valores citados, um toque acidental no ferro pode, além da queimadura, se estiver quente, causar um choque muito perigoso nas condições em que esse eletrodoméstico é usado.

Figura 2 – Fuga para a carcaça num ferro de passar

Assim, é interessante que o reparador de eletrodomésticos possua um detector de fugas de isolamento que dê um sinal quando a resistência apresentada nesta fuga atingir determinados valores.

O circuito que descrevemos tem duas faixas de detecção: uma em que somente se o isolamento representar uma resistência inferior a 200 kΩ, ocorre o sinal de aviso e outra, em que isso vai ocorrer para resistências abaixo de 10 MΩ aproximadamente.

O aparelho é compacto a ponto de caber facilmente no bolso ou na maleta de serviço do técnico, e de baixo custo, pois usa componentes absolutamente comuns.

Sua montagem também é muito simples, pois os componentes não são críticos e não existem ajustes.

COMO FUNCIONA

Usamos no projeto um sensível circuito integrado do tipo 4093 que tem quatro portas que podem ser ligadas de diversas formas. A primeira porta é ligada como um inversor.

Esta porta mantém sua saída no nível baixo (pino 3 com 0 V), quando a tensão nos pinos 1 e 2 está com um valor que seja aproximadamente 2/3 da tensão de alimentação. Se esta tensão cair para um valor inferior a 1/3 da tensão de alimentação (aproximadamente), o inversor muda de estado e com isso a saída se torna positiva.

Assim, ligando na entrada um divisor formado por R1 e o circuito que está sendo testado, a saída do inversor será positiva se a resistência do aparelho testado for inferior à metade do resistor e será nula, se a resistência for superior a este valor.

A saída do inversor controla dois outros circuitos formados pelas portas restantes do circuito integrado 4093. O primeiro é um oscilador lento que se mantém inibido quando a saída do inversor está no nível baixo e que entra em funcionamento, quando ela vai ao nível alto.

Em funcionamento, este oscilador combina seu sinal com o inversor nas últimas duas portas que formam um buffer-driver que aciona um LED.

Assim, caso a resistência de fuga do circuito em prova seja alta, nada acontece e o LED não acende, mas se for baixa, o oscilador entra em funcionamento e o LED passa a piscar.

A chave S1 muda o resistor do divisor, de modo a ser obtida a comutação do circuito com uma resistência mais baixa. Nesta posição o circuito também opera como um excelente provador de continuidade.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do provador.

Figura 3 – Diagrama do provador

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Placa para a montagem

Sugerimos que o circuito integrado seja montado num soquete DIL. O LED pode ser de qualquer cor e os resistores são de 1/8 W ou maiores. C, é um capacitor de poliéster ou cerâmico e as pontas de prova são vermelha e preta comuns.

Para a alimentação podem ser usadas 4 pilhas pequenas ou bateria de 9 V, observando-se sempre sua polaridade na ligação.

S1 e S2 são interruptores simples de qualquer tipo.

O aparelho cabe facilmente numa caixinha do tamanho de um maço de cigarros ou saboneteira. Na verdade, as saboneteiras de plástico consistem

em excelente sugestão de caixa para esta montagem.

PROVA E USO

Para provar, basta encostar uma ponta de prova na outra, ou na posição de maior sensibilidade (com S1 aberta), e segurar as pontas de prova. O LED deve piscar. A frequência das piscadas depende basicamente de R2, que pode ser alterado na faixa de 470 k Ω a 4,7 M Ω. O capacitor C1 também pode ficar entre 100 nF e 470 nF, com o que se obtém uma alteração da frequência das piscadas.

Para usar, as provas devem ser feitas com o aparelho em teste desligado.

Na figura 5 mostramos o modo de fazer o teste de isolamento entre a carcaça e cabo de alimentação de um ferro de passar roupas.

Figura 5 – Teste de isolamento em ferro de passar

Este teste deve ser feito com S1 fechado, ou seja, na posição de menor sensibilidade. Este mesmo teste serve para testar o isolamento de transformadores e de outros eletrodomésticos.

Para o teste de pequenos capacitores, use a maior sensibilidade (S1aberta).

Quando tocar no capacitor com as pontas de prova, o LED pode dar uma leve piscada, significando a carga do capacitor, mas em seguida deve permanecer apagado.

Se o LED piscar continuamente depois disso, o capacitor está em curto ou apresenta fugas.

Para os eletrolíticos, dependendo do valor, podem ser toleradas fugas algo elevadas. Assim, para capacitores maiores que 100 µF o teste de fuga com este aparelho não é significativo. I