Arduino电容计

电容计,顾名思义,是用于测量该设备的设备电容电容器。市场上有许多电容仪表,但我们在该项目中建立了一个Arduino电容计。

电容器是一种存储电荷的电气设备和这种能力电容器为了存储电荷被称为其电容。在电容计的帮助下,我们可以测量电容器的电荷存储速率,并基于此,我们可以获得电容器的电容。

简单的数字万用表(DMMS)无法测量电容并为了找到电容,您需要进行高级,昂贵的DMM或找到专用电容模块。

专用电容计通常具有各种不同参数的宽度测量,如电容,电感,电阻,晶体管等的HFE。

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在这个项目中,我们将尝试为两个不同的电容范围构建一个简单的Arduino电容计。一个电路将用于测量1μF至4700μF范围内的电容。另一电路将用于测量较小的电容I.。在20pf至1000nf的范围内。

警告:如果要测量旧电路或电路板的电容,即使移除电源也可以在工作状态中慎重存储电荷。在触摸之前正确地放电电容器。

电容计范围为1μF至4700μF

电路图

Arduino电容计电路1

需要组件

  • arduino uno [在这里买]
  • 16 x 2液晶显示屏[在这里买]
  • 10kΩ电位器
  • 10kΩ电阻(1/4瓦)
  • 220Ω电阻(1/4瓦)
  • 面包板
  • 连接电线
  • 电源供应
  • 电容器被测电容器

工作准则

为了测量1μF至4700μF范围内的电容,我们必须使用上述电路。在解释项目的工作之前,我们将首先看到这种电容测量方法背后的原理。

该电容计后面的原理位于电容器的基本特性之一:时间常数。时间常数(由希腊字母tau-τ表示)定义为对电容器(c)通过电阻(r)充电的时间,以达到最大电源电压的63.2%。

或者,电容器的时间常数(τ)也可以定义为通过电阻器R向其最大电压的最大电压的36.8%的36.8%而定义的时间常数(τ)。

较小的电容器将具有较少的时间常数,因为它们需要更少的充电时间。类似地,较大的电容器将具有更高的时间常数。

在数学上,时间常数Tc或τ= r x c(τ= rc)。

这里,τ或tc是电容器中电容器的时间常数,c是Farad(f)中电容器的电容,R是欧姆(ω)的电阻器的电阻。

以下电路和图形将向您显示电容器C的时间常数曲线,通过电阻器R为电源电压V充电。

电容器时间常数曲线我们在我们的Arduino电容计中使用相同的概念。我们将通过使用Arduino引脚通过已知电阻向未知电容充电,并计算达到电源电压的63.2%的时间(大约3.1V)所需的时间。根据时间,我们可以从公式C =τ/ R的电容计算电容。

我们将使用10kΩ电阻为电容器和220Ω电阻充电以排出它。Arduino上的电荷和放电销分别为8和9。使用模拟输入引脚A0测量电容器两端的电压。

最初,我们将使用引脚9(通过将其设置为输出和低电平)来排出电容器,以确保电容器没有充电。然后,我们将使用充电PIN8启动定时器和充电电容(通过将其设置为输出和高)。

现在,我们必须在模拟引脚上监控电容器上的电压,一旦达到5V的63.2%(从模拟引脚),我们必须停止计时器并计算电容。

该电路适用于相对较高的电容值,因为我们可以清楚地测量时间常数。对于较小的电容值,该电路可能不合适。

代码

电容计为20 pf至1000 nf

电路图

Arduino电容计电路2
需要组件

  • Arduino Uno.
  • 16 x 2 LCD显示屏
  • 10kΩ电位器
  • 电容器被测电容器
  • 连接电线
  • 面包板
  • 电源供应

工作准则

用于测量较小的电容,我们将使用不同的概念。为此,我们需要了解atmega328p的内部结构。

Atmega328P微控制器中的所有I / O端口都有一个内部上拉电阻和连接在引脚和地之间的内部电容器。以下图像显示了Atmega328P微控制器的I / O引脚的部分内部电路。

Atmega328P的内部电路我们将使用该电路中的内部上拉电阻和杂散电容器。忽略上述电路中的二极管,我们项目的电路可以重新绘制如下。

Arduino电容计电路2这里,CT是测试的电容器,CI是内部电容器。我们不必担心内部电容,其值可以在20 pf到30 pf之间的任何位置。未知电容器在A2和A0之间连接(在偏振电容器的情况下,正导线到A0)。这里,A2用作充电销和A0作为放电销。

最初,我们将通过将A2设置为高并从以下公式测量A0的电压来对未知电容充电。

VA0 =(VA2 X CT)/(CT + CI)

但是在模拟读取功能的帮助下,我们已经在A0处了解电压。因此,在上述等式中使用该值,我们可以如下获得未知电容。

CT =(CI X VA0)/(VA2-VA0)

代码

好处

  • 它是一个简单的基于Arduino基电容计,硬件要求具有非常较低的硬件要求。
  • 该项目可用于测量20pf范围内的任何电容至4700μF。

缺点

  • 结果可能不准确。
  • 有关准确的结果,建议使用可以测量电容的DMMS。

应用程序

  • 电容计可用于测量未知电容器的电容。
  • 使用Arduino for电容计使其易于实现该项目并具有轻微的修改,可以为各种电容器进行电路。

建筑和产出

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4回复

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  2. 我认为这是一个错误,首先是将放电Pinmode设置为输入;
    PINMODE(放电,输入);
    Pinmode(充电,输出);

    但我认为这是为了使电荷引脚输出高或向上拉出排出口,而且充电盖。
    然后,模式开关以便输出放电PinMode,输入电荷Pinmode,使其不会影响放电。

  3. 我认为在“电容计范围为20 pf到1000 nf”,您意外地显示了重绘电路的错误图像。

    但是,伟大的项目!

  4. 值不稳定,这可能是因为传感器/可变电容器传感器中的Analogread()噪声。那么,你能为它提供解决方案吗?

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