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Power ZeO - Circuito para análise de consumo de placas usando osciloscópio.

Jack O'Neo

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Olá pessoal. ;D 

Acredito que boa parte de vocês já tenha visto os vídeos do @infosquad batendo na mesa, e provando por A + B que o método de análise de consumo das placas de note difundido pelos chineses, consumo estático após ligado, já não é, ou talvez nunca tenha sido a maneira mais eficiente de realizar este tipo de análise, mas para quem não viu, deixo os vídeos abaixo.

 

 

 

Nosso amigo Cristian, Latino Americano, pensou brilhantemente, e elaborou uma metodologia singular, aonde ao invés de avaliarmos o consumo estático da carga antes e após ligar, podemos acompanhar a sequência de start das placas em tempo real, passo a passo, habilitação de fontes secundárias, resets, e tudo o mais, em função do consumo da placa em cada etapa da habilitação.

 

Este grande feito por si só já merecia uma publicação aqui para repassar a dica, mas felizmente eu fui capaz de dar a minha humilde contribuição ao novo método, visto que o Cristian estava tendo problemas com os ruídos ao efetuar a leitura com o osciloscópio, acontecia que os ruídos gerados pelas fontes chaveadas das placas acabava aparecendo na tela do osciloscópio misturados ao que de fato queremos ver que é a variação do consumo exercido pela placa.

Depois de praticar com este novo método por algum tempo seremos capazes inclusive de em alguns casos dar diagnóstico e orçamento antes mesmo de abrir a máquina. Promissor né? ;D 

É nestas horas que dá orgulho de ter nascido na America do Sul, este é o método mais revolucionário de análise dos últimos anos e foi produzido por um dos nossos, não foi importado nem da Índia, nem da China, nem da Russia.  

 

Power ZeO, como foi batizado pelo @Alberto Rosa que além de batizar também já montou um protótipo pra ele, é um circuito muito simples que desenvolvi com a finalidade de eliminar os ruídos e amplificar a queda de tensão sobre um shunt para que possamos vela nitidamente na tela do osciloscópio durante a sequência de start das placas.

 

Abaixo deixo o esquema e uma pequena explicação para quem possivelmente não tenha entendido o funcionamento apesar da simplicidade, e no fim da página um link para download do esquema, do desenho da pcb e da serigrafia em pdf.  

 

O projeto é 100% grátis para uso não comercial. 

 

Figura 1

Power ZeO V3.0 by Neo.png

Para utilizar o aparelho ligas tua fonte de bancada regulada em 19.5V até +VIN e -VIN, ligas o plugue BNC do aparelho OSC+ e OSC-  em um dos canais do teu osciloscópio, e ligas a alimentação para a placa em teste em OUT+ e OUT-.

RSHUNT que interrompe a trilha negativa de alimentação da carga, na prática forma um divisor resistivo somado à resistência ofertada pela placa em teste.

Sempre que houver consumo na saída haverá uma queda de tensão sobre ele que será proporcional a corrente consumida pela placa.

C4 e C3 que foram escolhidos empiricamente, tem por função eliminar os ruídos provenientes das fontes chaveadas da fonte em teste.

U1:A Amplifica 10 vezes ou 100 vezes a queda de tensão sobre o RSHUNT de acordo com a posição da chave de seleção X100 e X10 ( três contatos e duas posições) que comuta entre R1 e R2.

R3 é o divisor da equação de ganho ((R1 / R3) + 1 = Ganho. Ex: ((99k / 1k) + 1) = 100X.

U1:B em configuração de buffer, apenas isola o circuito amplificador, da saída que vai para o osciloscópio, e C2 é um filtro para ajudar na estabilidade desta tensão de saída.  

 

Figura 2

WhatsApp Image 2019-02-14 at 15.06.16.jpeg

 

Por que as duas escalas? 

Amplificando 100x podemos usar uma escala de tensão maior no osciloscópio, e desta forma nos livramos totalmente dos ruídos, como pode ser visto na Figura2, mas visto que a saída máxima de tensão do nosso circuito será sempre em média 1V abaixo da tensão que aplicamos na sua alimentação (19.5V), ficamos limitados com essa escala de X100 em até uns 1.8A de consumo, que é suficiente para boa parte das placas atuais, mas se por ventura for necessário em algum momento mais corrente do que isso, podemos usar a escala de X10 que amplifica apenas 10 x a tensão sobre o shunt, desta forma temos que usar uma escala de tensão mais baixa no osciloscópio mas ainda assim conseguimos bons detalhes, e nesta escala o limite máximo teórico seria de 18A, e apesar de que nunca iremos utilizar tanta corrente na pratica, essa divisão de escalas 10x e 100x foi pensada para facilitar o cálculo de quanta corrente está circulando na carga baseado nos gráficos da tela do osciloscópio. ;D A sugestão de corrente máxima para a pcb que foi desenhada é 10A.

Se lemos 0.1V sobre o shunt... 0.1V divididos por 0.1R, conforme a lei de ohm, nos da uma corrente de 1A. -> 0.1V / 0.1R = 1A 

O ganho do circuito calculamos como abaixo: 

Escala x10   -> 0.1V x   10X = 1V

Escala x100 -> 0.1V x 100X = 10V

 

Então se estamos na escala de X10 no Power ZeO, e temos 1A sobre o shunt, teremos 1V na sua saída para o osciloscópio, já na escala de X100 teremos 10V, e aí com base nisso podes dizer qual o consumo de corrente da placa em teste, naquele determinado pico na tela do osciloscópio de acordo com a escala de tensão selecionada nele.

Mamão com açúcar. ;D 

 

Para evitar quaisquer contratempos ainda que muito improváveis, é aconselhável desligar a alimentação do aparelho antes de comutar entre as escalas.

 

Na Figura 3 abaixo podemos ver como ficava a medição sem o Power ZeO, imagem fornecida pelo Alberto, percebam a quantidade absurda de ruídos que ocultavam aquilo que realmente queremos ver.

 

WhatsApp Image 2019-02-12 at 14.19.37.jpeg

Aqui abaixo duas fotos da minha montagem inicial em protoboard V 1.0, e depois já montado em placa perfurada V 3.0:

 

WhatsApp Image 2019-02-13 at 15.21.25.jpeg

Reparem na minha chave de seleção de escala vintage, usando um jumper ;D 

IMG_20190214_145753988.jpg

 

Abaixo a versão do Alberto, a placa eu não sei como ficou pois ele não me mostrou, mas olha o capricho na caixinha... Reparem na gravura na etiqueta. ;D 

 

WhatsApp Image 2019-02-15 at 13.23.32.jpeg

Por hora era tudo que eu tinha pra falar sobre o projeto, espero que vocês montem o aparelhinho também, uma boa base de dados com gráficos de consumo de várias placas pode vir a ser muito útil no futuro para vocês mesmos quando mexendo em outras máquinas idênticas ou até para outros colegas. 

 

Meu agradecimento especial ao @infosquad por divulgar esta metodologia que julgo será muito útil a toda a comunidade técnica, e ao @Alberto Rosa por ser o primeiro Beta Tester, ele montou o dele antes mesmo de eu decidir confeccionar um desenho de pcb, enquanto no projeto ainda constava um LM324 cujo 2 op amps estavam sobrando. ;D 

 

Como prometido aqui está o link para download dos arquivos que auxiliam na montagem.

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Recommended Comments

Parabéns pro @infosquad e @Neo por disponibilizar seu raro tempo pra nos ajudar.

Fiz testes sem amplificação conforme dito acima e a ideia do @Neo em montar uma PCB amplificando o sinal eliminando os ruídos, sem sombra de dúvida foi genial.

Assim que finalizar, volto com a imagem da placa e imagens de testes reais com placas de notes.

Mais uma vez, obrigado por compartilharem seus conhecimentos.

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Ficou muito show @Neo , agora vamos vende esse baguio pros chineses ! Mas pra eles pode mandar uma versao com solda fria, cabo estragado, resistencia desvalorizada ou alho assim 🤣

 

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Tô chegando agora no assunto 

Não tinha visto tal projeto 

A partir de um gráfico desses de uma placa funcionando podemos saber onde foi tal problema? 

Desculpa a pergunta idiota, pois cheguei agora. Hahahahahh

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Jack O'Neo

Global Coordinator

Posted

Sim é possível.

Com tempo e estudo podemos relacionar os picos de consumo apresentados numa imagem como essa da figura 2, aos pontos chave da sequência de start.

Evidentemente não da pra dizer o que está causando a falha exatamente sem confirmação, mas antes de abrir a máquina da pra ter uma boa noção de em que momento a sequência de start da placa buga, e aí com a experiência depois de analisar algumas placas do mesmo modelo com o mesmo problema já vai dar pra passar um pré orçamento sem problemas.

Ainda estou bem atrasado neste estudo, seria melhor assistires aos vídeos se é que já não o fez, o Cristian explicou direitinho a parada. 

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1 minuto atrás, Neo disse:

Sim é possível.

Com tempo e estudo podemos relacionar os picos de consumo apresentados numa imagem como essa da figura 2, aos pontos chave da sequência de start.

Evidentemente não da pra dizer o que está causando a falha exatamente sem confirmação, mas antes de abrir a máquina da pra ter uma boa noção de em que momento a sequência de start da placa buga, e aí com a experiência depois de analisar algumas placas do mesmo modelo com o mesmo problema já vai dar pra passar um pré orçamento sem problemas.

Ainda estou bem atrasado neste estudo, seria melhor assistires aos vídeos se é que já não o fez, o Cristian explicou direitinho a parada. 

Show de bola @Neo 

Assistirei quando voltar para casa tirei a folga que desde que abrimos minha loja a 3 anos não parei daí tiramos 4 duas de folga, volto na quinta e assistirei. Pois se assistir na do celular ficarei sem internet. Hahahahah

 

Valeuuuuuu

 

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No meu oscilocópio tem uma opção de alta qualidade daí some os ruidos fica assim:


scope_0.png

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SystSoftPcCelTv

Participative EBR

Posted

On 2/18/2019 at 6:21 PM, Neo said:

Sim é possível.

Com tempo e estudo podemos relacionar os picos de consumo apresentados numa imagem como essa da figura 2, aos pontos chave da sequência de start.

Evidentemente não da pra dizer o que está causando a falha exatamente sem confirmação, mas antes de abrir a máquina da pra ter uma boa noção de em que momento a sequência de start da placa buga, e aí com a experiência depois de analisar algumas placas do mesmo modelo com o mesmo problema já vai dar pra passar um pré orçamento sem problemas.

Ainda estou bem atrasado neste estudo, seria melhor assistires aos vídeos se é que já não o fez, o Cristian explicou direitinho a parada. 

Alguem montou com o LM358? 

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Jack O'Neo

Global Coordinator

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Eu montei com LM358 como pode ser visto nas fotos e no esquema. ;D 

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Jack O'Neo

Global Coordinator

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O retângulo branco a esquerda da foto é  resistor de shunt 0r1 5W neste meu protótipo.

É recomendado usar 10W ali pra evitar possíveis problemas caso haja um curto total na entrada da placa.

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SystSoftPcCelTv

Participative EBR

Posted

On 3/1/2019 at 11:52 AM, Neo said:

O retângulo branco a esquerda da foto é  resistor de shunt 0r1 5W neste meu protótipo.

É recomendado usar 10W ali pra evitar possíveis problemas caso haja um curto total na entrada da placa.

M. dificíl  achar esse resistor shunt 0r1 5w.

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Jack O'Neo

Global Coordinator

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Achei numa loja de componentes local aqui...

O recomendado é 10W.

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Jack O'Neo

Global Coordinator

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podes usar 10 de 1 ohm 1w em paralelo.

ou 2 de 0.2 ohms 5w em paralelo.

usando esse site: https://www.1728.org/resistrs.htm podes calcular a soma de outros resistores que propiciarão o mesmo resultado.

5 de 0.47 ohms 3w cada também da aproximadamente 0.1 ohms e até sobra uns watts...

Se no lugar onde moras for impossível conseguir um pronto você pode fazer um...

http://www.cappels.org/dproj/DIY_Copper_Wire_Resitors/DIY_Copper_Wire_Resitors.html

 

Este abaixo é a loja onde comprei o meu, no momento estão sem em estoque mas acho que eles aceitam encomendas.

https://www.eletro-parts.com/vitrine/c/TWpBNQ==/tipo/TWpNeg==/l/VWc9PQ==/pg/0/Resistor

 

No link abaixo outra empresa aqui da região que costuma ter esses componentes, não sei se fazem entrega via correio mas não custa entrar em contato e descobrir.

Editado: Perguntei e eles fazem envio pelo correio. ;D 

Alias ótima empresa para comprar transistores, nunca tive problema de falsificações com eles, até os 3055 que comprei com eles muito tempo atrás eram originais.

https://mundialcomponentes.com.br/

 

abaixo deixo um link do ML com um resistor de 20w 0.1r custa bem mais caro mas... 

https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-863594296-resistor-rto-20f-0r1-20w-5-to220-_JM?quantity=1

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Olá à todos... achei muito bom este circuito, estou pensando usa-lo para outras aplicações, acho que posso usar para substituir uma pinça amperimétrica.

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Jack O'Neo

Global Coordinator

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@jackfider Cuidado com isso, esse circuito é ideal para a aplicação proposta mas não substitui uma pinça, as pinças detectam corrente de uma maneira diferente e oferecem isolamento total entre a entrada e a saída além de normalmente suportarem muito mais corrente, quando fechas a pinça em torno de um fio a corrente circulando no fio induz um campo magnético sobre a pinça que normalmente é feita do mesmo tipo de ferro que se usa pra fazer transformadores e motores, e um outro enrolamento interno, gera a partir deste campo magnético uma determinada tensão que o multímetro processa e entrega na tela.

Esse circuito proposto isola o op-amp que produz o ganho de tensão, da saída que vai para o osciloscópio, afim de evitar que o próprio osciloscópio possa interferir ainda que minimamente nos valores das leituras, mas não isola fisicamente a entrada da saída. Ele é baseado em um shunt de corrente e tem várias aplicações possíveis mas substituir uma pinça não é uma delas.

 

 

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8 horas atrás, Neo disse:

@jackfider Cuidado com isso, esse circuito é ideal para a aplicação proposta mas não substitui uma pinça, as pinças detectam corrente de uma maneira diferente e oferecem isolamento total entre a entrada e a saída além de normalmente suportarem muito mais corrente, quando fechas a pinça em torno de um fio a corrente circulando no fio induz um campo magnético sobre a pinça que normalmente é feita do mesmo tipo de ferro que se usa pra fazer transformadores e motores, e um outro enrolamento interno, gera a partir deste campo magnético uma determinada tensão que o multímetro processa e entrega na tela.

Esse circuito proposto isola o op-amp que produz o ganho de tensão, da saída que vai para o osciloscópio, afim de evitar que o próprio osciloscópio possa interferir ainda que minimamente nos valores das leituras, mas não isola fisicamente a entrada da saída. Ele é baseado em um shunt de corrente e tem várias aplicações possíveis mas substituir uma pinça não é uma delas.

 

 

Olá @Neo, obrigado pela explicação, vou pensar, mas, vou montar assim mesmo, tenho tudo tirado de sucata, e com ajuda do site para calcular o resistor, vou usar tres: um de 0,22, 0,33 e 0,47R de 2W cada.

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Jack O'Neo

Global Coordinator

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Neste caso como precisas de um resistor de alta potência não é recomendado utilizar resistores de valores diferentes, usando resistores iguais eles vão dividir a corrente entre si em partes iguais, se colocas resistores de valores diferentes o resistor com a menor resistência vai puxar mais corrente para si, e quanto maior os valores dos outros menos corrente circulará por eles, desta forma portanto o resistor de menor resistência provavelmente acabará esquentando mais e provavelmente vai queimar em algum momento.

 

Normalmente com 1.8A circulando sobre o shunt a tensão sobre ele é 0.18V e portanto ele vai dissipar apenas 0.324W.

Se estiver passando 10A por ele, a tensão sobre ele será 1V (10 x 1 = 11W), ficaria quente mas da até pra trabalhar com ele assim.

 

Mas se colocares o aparelho numa placa com curto na entrada ele pode chegar a ter que dissipar aproximadamente 65W, ( 19.5 x 3.42A ) por uns breves instantes um de 10W talvez sobreviveria, um de 2w faz puf e já era, e neste caso especifico vai contar apenas a quantidade de watts do resistor de menor resistência no conjunto que é 2w, pois a maior parte da corrente ainda que exceda sua capacidade de dissipação vai necessariamente passar por ele, devido a ele oferecer como já diz o nome, menor resistência a passagem da corrente.

 

Eu calculei o troço direito, pra sobreviver a contratempos mais comuns, se montares desta forma depois não reclame se fizer puf. ;D

 

Eu montei o protótipo com 5W porque era madrugada e era o único resistor de 0.1R que eu tinha a mão, a versão final, a ser montada em placa de circuito impresso usará resistor de 10W que é o ideal para que não esquente muito e venha a queimar durante o uso.

 

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saludos colegas! este circuito precisa alguma modificação para trabalhar de 3.7v ate 4.2v que é a voltagem que utilizam os celulares normalmente? quero utilizar para que funcione parecido a power z, agradeço a colaboração!

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Alberto Rosa

Moderator

Posted (edited)

 

 

5 minutos atrás, chuguaro disse:

saludos colegas! este circuito precisa alguma modificação para trabalhar de 3.7v ate 4.2v que é a voltagem que utilizam os celulares normalmente? quero utilizar para que funcione parecido a power z, agradeço a colaboração!

 Vai conseguir ler o consumo sem problemas.

Como a tensão é menor, utilize o resistor de x100 pra ter uma ampliação maior do consumo.

Edited by Alberto Rosa
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Marcelo Galtarossa

Participative EBR

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Realmente uma evoluçao grande na reparacao das placas dos notes , parabens a todos envolvidos. ja vou comecar meus estudos e iniciar a pratica de diagnostico por consumo ( Real ) de corrente. obrigado por comportilharem com a gente. 

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