Kapasitansi meter menggunakan arduino

Apabila kita menemui papan litar yang sebelumnya dirancang atau kita mengeluarkannya dari TV atau komputer lama, dalam usaha membaikinya. Dan kadang-kadang kita perlu mengetahui kapasiti kapasitor tertentu di papan untuk menghilangkan kesalahan. Kemudian kita menghadapi masalah dalam mendapatkan nilai kapasitor yang tepat dari papan terutama jika ia adalah Surface Mount Device. Kita boleh membeli peralatan untuk mengukur kapasitansi, tetapi semua peranti ini mahal dan tidak untuk semua orang. Dengan ini kita akan merancang Arduino Capacitance Meter sederhana untuk mengukur kapasitansi kapasitor yang tidak diketahui.

Meter ini boleh dibuat dengan mudah dan juga menjimatkan. Kami akan membuat Capacitance Meter menggunakan Arduino Uno, Schmitt trigger gate dan 555 IC timer.

Komponen yang diperlukan:

• 555 pemasa IC
• IC 74HC14 Schmitt trigger gate atau NOT gate.
• Perintang 1K Ω (2 keping), perintang 10KΩ
• Kapasitor 100nF, kapasitor 1000µF
• LCD 16 * 2,
• Papan roti dan beberapa penyambung.

Penjelasan Litar:

Gambarajah litar Capacitance Meter menggunakan Arduino ditunjukkan dalam gambar di bawah. Litarnya sederhana, LCD dihubungkan dengan Arduino untuk memaparkan Kapasitansi kapasitor yang diukur. Litar Generator gelombang persegi (555 dalam mod Astable) disambungkan ke Arduino, di mana kami telah menghubungkan Kapasitor yang kapasitinya perlu diukur. Pintu pemicu Schmitt (IC 74LS14) digunakan untuk memastikan bahawa hanya gelombang segi empat tepat yang diberikan kepada Arduino. Untuk menyaring kebisingan, kami telah menambahkan beberapa kapasitor di seluruh kuasa.

Litar ini dapat mengukur kapasitansi dengan tepat dalam lingkungan 10nF hingga 10uF.

555 Penjana Gelombang Persegi Berdasarkan Timer IC:

Mula-mula kita akan bercakap mengenai penjana gelombang persegi berasaskan 55 Timer IC, atau harus saya katakan 555 Astable Multivibrator. Kita tahu bahawa kapasitansi kapasitor tidak dapat diukur secara langsung dalam rangkaian digital, dengan kata lain UNO menangani isyarat digital dan tidak dapat mengukur kapasitansi secara langsung. Oleh itu, kami menggunakan litar penjana gelombang persegi 555 untuk menghubungkan kapasitor ke dunia digital.

Secara ringkasnya, pemasa memberikan keluaran gelombang persegi yang frekuensi secara langsung berimplikasi pada kapasiti yang disambungkan kepadanya. Oleh itu, pertama kita mendapat isyarat gelombang persegi yang frekuensinya mewakili kapasitansi kapasitor yang tidak diketahui, dan memberi isyarat ini kepada UNO untuk mendapatkan nilai yang sesuai.

Konfigurasi umum 555 dalam mod Astable seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah:

Frekuensi isyarat output bergantung pada RA, perintang RB dan kapasitor C. Persamaan diberikan sebagai, Kekerapan (F) = 1 / (Tempoh masa) = 1.44 / ((RA + RB * 2) * C).

Di sini RA dan RB adalah nilai rintangan dan C adalah nilai kapasitansi. Dengan meletakkan nilai rintangan dan kapasitansi dalam persamaan di atas, kita memperoleh frekuensi gelombang kuasa keluaran.

Kami akan menghubungkan 1KΩ sebagai RA dan 10KΩ sebagai RB. Jadi formula menjadi, Kekerapan (F) = 1 / (Tempoh masa) = 1.44 / (21000 * C).

Dengan menyusun semula syarat yang kita ada, Kapasiti C = 1.44 / (21000 * F)

Dalam Kod Program kami (lihat di bawah), untuk mendapatkan nilai kapasitansi dengan tepat, kami telah mengira hasilnya dalam nF dengan mengalikan hasil yang diperoleh (dalam farad) dengan "1000000000". Kami juga telah menggunakan '20800' dan bukannya 21000, kerana rintangan RA dan RB yang tepat adalah 0.98K dan 9.88K.

Oleh itu, jika kita mengetahui kekerapan gelombang persegi, kita dapat memperoleh nilai kapasitans.

Gerbang Pencetus Schmitt:

Isyarat yang dihasilkan oleh litar pemasa tidak selamat sepenuhnya untuk diberikan kepada Arduino Uno. Dengan kepekaan UNO, kami menggunakan Schmitt trigger gate. Schmitt trigger gate adalah pintu logik digital.

Gerbang ini menyediakan OUTPUT berdasarkan tahap voltan INPUT. Pemicu Schmitt mempunyai tahap voltan THERSHOLD, apabila isyarat INPUT yang diterapkan ke gerbang mempunyai tahap voltan yang lebih tinggi daripada THRESHOLD dari pintu logik, OUTPUT akan menjadi TINGGI. Sekiranya tahap isyarat voltan INPUT lebih rendah daripada THRESHOLD, maka pintu gerbang OUTPUT akan RENDAH. Dengan itu, kita biasanya tidak mendapat pencetus Schmitt secara berasingan, kita selalu mempunyai pintu TIDAK mengikuti pencetus Schmitt. Schmitt Trigger berfungsi dijelaskan di sini: Schmitt Trigger Gate

Kami akan menggunakan cip 74HC14, cip ini mempunyai 6 pintu Schmitt Trigger di dalamnya. ENAM gerbang ini dihubungkan secara dalaman seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

The Truth Isi pintu terbalik Schmitt Trigger adalah menunjukkan di bawah angka, dengan ini kita perlu memprogram UNO untuk menyongsang tempoh masa yang positif dan negatif di terminalnya.

Kami menyambungkan isyarat yang dihasilkan oleh litar pemasa ke gerbang ST, kita akan mempunyai gelombang segi empat tepat jangka masa terbalik pada output yang selamat diberikan kepada UNO.

Arduino mengukur Kapasitansi:

Uno mempunyai fungsi khas pulseIn , yang membolehkan kita menentukan tempoh keadaan positif atau tempoh keadaan negatif gelombang segiempat tertentu:

Htime = pulseIn (8, TINGGI); Ltime = pulseIn (8, RENDAH);

The pulseIn langkah fungsi masa yang mana tinggi atau rendah tahap hadir pada PIN8 daripada Uno. The pulseIn langkah fungsi masa tinggi ini (Htime) dan Time Low (Ltime) dalam saat mikro. Apabila kita menambahkan Htime dan Ltime bersama-sama kita akan mempunyai Tempoh Kitaran, dan dengan membalikkannya kita akan mempunyai Frekuensi.

Setelah kita mempunyai frekuensi, kita dapat memperoleh kapasitans dengan menggunakan formula yang telah kita bincangkan sebelumnya.

Ringkasan dan Ujian:

Jadi secara ringkasnya, kami menghubungkan kapasitor yang tidak diketahui ke litar pemasa 555, yang menghasilkan output gelombang persegi yang frekuensinya secara langsung berkaitan dengan kapasitor kapasitor. Isyarat ini diberikan kepada UNO melalui gerbang ST. UNO mengukur kekerapannya. Dengan frekuensi yang diketahui, kami memprogram UNO untuk mengira kapasitans dengan menggunakan formula yang telah dibincangkan sebelumnya.

Mari lihat beberapa hasil yang saya dapat, Semasa saya menyambungkan Kapasitor Elektrolitik 1uF, hasilnya ialah 1091.84 nF ~ 1uF. Dan hasilnya dengan 0.1uF Polyester Capacitor ialah 107.70 nF ~ 0.1uF

Kemudian saya menyambungkan 0.1uF Ceramic Capacitor dan hasilnya ialah 100.25 nF ~ 0.1uF. Hasilnya dengan kapasitor elektrolitik 4.7uF ialah 4842.83 nF ~ 4.8uF

Oleh itu, kita hanya boleh mengukur Kapasiti kapasitor apa pun.