如何使用Arduino構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電容表電路？

在這篇文章中，我們將使用Arduino構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電容表電路，該電路可以以合理的精度測(cè)量從1微法拉到4000微法拉的電容器的電容。

當(dāng)寫(xiě)入電容器主體的值難以辨認(rèn)時(shí)，我們測(cè)量電容器的值，或者在我們的電路中找到老化電容器的值，這些電容器遲早需要更換，并且還有其他幾個(gè)原因需要測(cè)量電容。

為了找到電容，我們可以使用數(shù)字萬(wàn)用表輕松測(cè)量，但并非所有萬(wàn)用表都具有電容測(cè)量功能，只有昂貴的萬(wàn)用表才具有此功能。

所以這是一個(gè)可以輕松構(gòu)建和使用的電路。

我們專(zhuān)注于從1微法拉到4000微法拉的較大值的電容器，這些電容器容易因老化而失去電容，特別是由液體電解質(zhì)組成的電解電容器。

在討論電路細(xì)節(jié)之前，讓我們看看如何使用Arduino測(cè)量電容。

大多數(shù)Arduino電容計(jì)依賴于RC時(shí)間常數(shù)屬性。那么什么是RC時(shí)間常數(shù)？

RC電路的時(shí)間常數(shù)可以定義為電容器達(dá)到充滿電的63.2%所需的時(shí)間。零伏是 0% 充電，100% 是電容器的全電壓充電。

電阻值（歐姆）與電容器值（法拉）的乘積給出了時(shí)間常數(shù)。

T = R x C

T 是時(shí)間常數(shù)

通過(guò)重新排列上述等式，我們得到：

C = T/R

C是未知電容值。

T是RC電路的時(shí)間常數(shù)，為滿電荷電容器的63.2%。

R 是已知的電阻。

Arduino可以通過(guò)模擬引腳檢測(cè)電壓，并且可以在程序中手動(dòng)輸入已知的電阻值。

通過(guò)在程序中應(yīng)用公式C = T / R，我們可以找到未知電容值。

到現(xiàn)在為止，您已經(jīng)知道我們?nèi)绾握业轿粗娙莸闹盗恕?/p>

在這篇文章中，我提出了兩種電容計(jì)，一種帶有LCD顯示屏，另一種使用串行監(jiān)視器。

如果您是此電容計(jì)的?？?，最好采用LCD顯示屏設(shè)計(jì)，如果您不經(jīng)常使用，最好使用串行顯示器設(shè)計(jì)，因?yàn)樗梢栽贚CD顯示屏上節(jié)省一些費(fèi)用。

現(xiàn)在讓我們繼續(xù)看電路圖。

基于串行監(jiān)視器的電容計(jì)：

如您所見(jiàn)，電路非常簡(jiǎn)單，只需幾個(gè)電阻即可找到未知電容。1K歐姆是已知的電阻值，220歐姆電阻用于在測(cè)量過(guò)程中對(duì)電容器放電。Arduino 感測(cè)引腳
A0 上的上升和減少電壓，該引腳連接在 1K 歐姆和 220 歐姆電阻器之間。如果您使用電解電容器等極化電容器，請(qǐng)注意極性。程序：

//-----------------Program developed by R.Girish------------------//

const int analogPin = A0;

const int chargePin = 7 ;

const int dischargePin = 6;

float resistorValue = 1000 // Value of known resistor in ohm

unsigned long startTime;

unsigned long elapsedTime;

float microFarads;

void setup（）

{

Serial.begin（9600）;

pinMode（chargePin， OUTPUT）;

digitalWrite（chargePin， LOW）;

}

void loop（）

{

digitalWrite（chargePin， HIGH）;

startTime = millis（）;

while（analogRead（analogPin） 《 648）{}

elapsedTime = millis（） - startTime;

microFarads = （（float）elapsedTime / resistorValue） * 1000;

if （microFarads 》 1）

{

Serial.print（“Value = ”）;

Serial.print（（long）microFarads）;

Serial.println（“ microFarads”）;

Serial.print（“Elapsed Time = ”）;

Serial.print（elapsedTime）;

Serial.println（“mS”）;

Serial.println（“--------------------------------”）;

}

else

{

Serial.println（“Please connect Capacitor！”）;

delay（1000）;

}

digitalWrite（chargePin， LOW）;

pinMode（dischargePin， OUTPUT）;

digitalWrite（dischargePin， LOW）;

while（analogRead（analogPin） 》 0） {}

pinMode（dischargePin， INPUT）;

}

//-----------------Program developed by R.Girish------------------//

將上面的代碼上傳到Arduino，完成硬件設(shè)置，最初不要連接電容器。打開(kāi)串行監(jiān)視器;它說(shuō)“請(qǐng)連接電容器”。

現(xiàn)在連接一個(gè)電容器，其電容將顯示如下圖所示。

它還顯示了達(dá)到電容器完全充電電壓的63.2%所需的時(shí)間，該時(shí)間顯示為經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

基于LCD的電容計(jì)的電路圖：

上面的示意圖是LCD顯示器和Arduino之間的連接。提供10K電位器，用于調(diào)整顯示器的對(duì)比度。其余的連接是不言自明的。

上述電路與基于串行監(jiān)視器的設(shè)計(jì)完全相同;您只需要連接LCD顯示器。

LCD電容計(jì)程序：

//-----------------Program developed by R.Girish------------------//

#include《LiquidCrystal.h》

LiquidCrystal lcd（12，11，5，4，3，2）;

const int analogPin = A0;

const int chargePin = 7 ;

const int dischargePin = 6;

float resistorValue = 1000; // Value of known resistor in ohm

unsigned long startTime;

unsigned long elapsedTime;

float microFarads;

void setup（）

{

Serial.begin（9600）;

lcd.begin（16，2）;

pinMode（chargePin， OUTPUT）;

digitalWrite（chargePin， LOW）;

lcd.clear（）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“ CAPACITANCE”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“ METER”）;

delay（1000）;

}

void loop（）

{

digitalWrite（chargePin， HIGH）;

startTime = millis（）;

while（analogRead（analogPin） 《 648）{}

elapsedTime = millis（） - startTime;

microFarads = （（float）elapsedTime / resistorValue） * 1000;

if （microFarads 》 1）

{

lcd.clear（）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Value = ”）;

lcd.print（（long）microFarads）;

lcd.print（“ uF”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“Elapsed：”）;

lcd.print（elapsedTime）;

lcd.print（“ mS”）;

delay（100）;

}

else

{

lcd.clear（）;

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“Please connect”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“capacitor ?。?！”）;

delay（500）;

}

digitalWrite（chargePin， LOW）;

pinMode（dischargePin， OUTPUT）;

digitalWrite（dischargePin， LOW）;

while（analogRead（analogPin） 》 0） {}

pinMode（dischargePin， INPUT）;

}

//-----------------Program developed by R.Girish------------------//

完成硬件設(shè)置后，上傳上述代碼。最初不要連接電容器。顯示屏顯示“請(qǐng)連接電容器?。　爆F(xiàn)在您連接電容器。顯示屏將顯示電容器的值和達(dá)到充滿電電容器的
63.2% 所花費(fèi)的時(shí)間。