Circuito de Medidor de Capacitância Digital com Arduino

Neste post, construiremos um circuito de medidor de capacitância digital usando o Arduino que pode medir a capacitância de capacitores que variam de 1 microfarad a 4000 microfarad com precisão razoável.

Introdução

Medimos o valor dos capacitores quando os valores escritos no corpo do capacitor não são legíveis, ou para descobrir o valor do capacitor antigo em nosso circuito que precisa ser substituído mais cedo ou mais tarde e existem vários outros motivos para medir a capacitância.

Para encontrar a capacitância, podemos medi-la facilmente usando um multímetro digital, mas nem todos os multímetros possuem a função de medição de capacitância, e somente multímetros caros possuem essa funcionalidade.

Então, aqui está um circuito que pode ser facilmente construído e usado.

Estamos direcionando capacitores com um valor superior a 1 microfarade a 4000 microfarads que são propensos a perda de capacidade devido ao envelhecimento, principalmente capacitores eletrolíticos, que consistem em eletrólitos líquidos.

Antes de entrar em detalhes do circuito, vamos ver como podemos medir a capacitância com o Arduino.

A maioria dos medidores de capacitância do Arduino é baseada na propriedade constante de tempo de RC. Então, qual é a constante de tempo de RC?

A constante de tempo do circuito RC pode ser definida como o tempo que o capacitor leva para atingir 63,2% da carga total. Zero volts é carga de 0% e 100% é a carga de tensão total do capacitor.

O produto do valor da resistência em ohms e o valor do capacitor em farads fornece tempo constante.

T = R x C

T é a constante de tempo

Reorganizando a equação anterior, obtemos:

C = T / R

C é o valor desconhecido da capacitância.

T é a constante de tempo do circuito RC, que é 63,2% do capacitor de carga total.

R é uma resistência conhecida.

O Arduino pode detectar a tensão através de um pino analógico e o valor conhecido da resistência pode ser inserido manualmente no programa.

Aplicando a equação C = T / R no programa, podemos encontrar o valor desconhecido da capacitância.

Agora você já teria uma idéia de como podemos encontrar o valor da capacitância desconhecida.

Neste post, propus dois tipos de medidores de capacitância, um com uma tela LCD e outro com um monitor serial.

Se você é um usuário frequente deste medidor de capacitância, é melhor usar o design da tela LCD e, se você não é um usuário frequente, é melhor usar o design do monitor serial, pois economizará alguns dólares na tela LCD.

Agora vamos ao diagrama de circuitos.

Medidor de capacitância baseado em monitor serial:

circuito de medidor de capacitancia digital com arduino projetos

Como você pode ver, o circuito é muito simples, são necessários apenas alguns resistores para encontrar a capacitância desconhecida. O 1K ohm é o valor conhecido da resistência e a resistência de 220 ohm usada para descarregar o capacitor enquanto o processo de medição está em andamento. aumentando e diminuindo a tensão no pino A0 conectado entre os resistores de 1K ohm e 220 ohm. Esteja ciente da polaridade se estiver usando capacitores polarizados como eletrolíticos.Programa:
//-----------------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------------------//

Faça o upload do código acima para o Arduino com configuração completa de hardware, inicialmente não conecte o capacitor. Abra o monitor serial; diz “Por favor, conecte o capacitor”.

Agora conecte um capacitor, sua capacitância será mostrada como ilustrado abaixo.

Também exibe o tempo necessário para atingir 63,2% da tensão de carga total do capacitor, que é exibida como tempo decorrido.

Medidor de capacitância digital com Arduino

Diagrama do circuito do medidor de capacitância baseado em LCD:

O esquema acima é a conexão entre o LCD e o Arduino. O potenciômetro de 10K é fornecido para ajustar o contraste da tela. O restante das conexões é auto-explicativo.

1590356434 211 circuito de medidor de capacitancia digital com arduino projetos

O circuito acima é exatamente o mesmo que o design baseado em um monitor serial; você só precisa conectar a tela LCD.

Programa de medidor de capacitância baseado em LCD:

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

Com a instalação do hardware concluída, carregue o código acima. Inicialmente não conecte o capacitor. O visor mostra “Conecte o capacitor!” agora você conecta o capacitor. O visor mostrará o valor do capacitor e o tempo decorrido para atingir 63,2% do capacitor de carga total.

Protótipo do autor:

1590356434 104 circuito de medidor de capacitancia digital com arduino projetos


FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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