Ардуино измерение емкости конденсатора. Измерение емкости конденсатора с помощью Arduino: пошаговая инструкция

Как измерить емкость конденсатора с помощью Arduino. Какие компоненты потребуются для сборки измерителя емкости. Как подключить схему для измерения емкости на Arduino. Как написать скетч для расчета емкости конденсатора. Какие формулы используются для вычисления емкости.

Необходимые компоненты для измерения емкости конденсатора на Arduino

Для сборки простого измерителя емкости конденсаторов на основе Arduino потребуются следующие компоненты:

• Плата Arduino (Uno, Nano или другая)
• Макетная плата
• Резистор 10 кОм
• Резистор 220 Ом
• ЖК-дисплей 16×2
• Соединительные провода
• Измеряемый конденсатор

Основой измерителя служит плата Arduino, которая будет управлять процессом измерения и производить необходимые расчеты. ЖК-дисплей используется для отображения результатов измерения. Резисторы нужны для создания RC-цепи, на основе которой и происходит определение емкости конденсатора.

Принцип измерения емкости конденсатора

Измерение емкости конденсатора основано на определении времени его заряда через резистор. При подаче напряжения на RC-цепь конденсатор начинает заряжаться. Время заряда зависит от емкости конденсатора и сопротивления резистора.

Для расчета емкости используется формула:

C = t / (R * ln(3))

Где:

• C — емкость конденсатора в фарадах
• t — время заряда конденсатора до 63% от напряжения питания
• R — сопротивление зарядного резистора в омах
• ln(3) — натуральный логарифм числа 3

Arduino подает напряжение на RC-цепь, измеряет время заряда конденсатора до определенного уровня и на основе этого времени рассчитывает емкость по приведенной формуле.

Схема подключения измерителя емкости на Arduino

Схема подключения компонентов для измерения емкости конденсатора на Arduino выглядит следующим образом:

1. Резистор 10 кОм подключается между пином 8 Arduino и одним выводом измеряемого конденсатора.
2. Резистор 220 Ом подключается между пином 9 Arduino и тем же выводом конденсатора.
3. Второй вывод конденсатора подключается к земле (GND).
4. Аналоговый пин A0 Arduino подключается к точке соединения резисторов и конденсатора.
5. ЖК-дисплей подключается к Arduino по стандартной схеме (4-битный режим).

Такая схема позволяет Arduino заряжать конденсатор через резистор 10 кОм, разряжать через 220 Ом и измерять напряжение на конденсаторе через аналоговый вход.

Написание скетча для измерения емкости

Основные этапы работы скетча для измерения емкости конденсатора:

1. Инициализация пинов и переменных
2. Разряд конденсатора
3. Начало заряда конденсатора
4. Измерение времени заряда до порогового значения
5. Расчет емкости по формуле
6. Вывод результата на дисплей

Вот пример базового скетча для измерения емкости:

#include <LiquidCrystal.h>

const int chargePin = 8;
const int dischargePin = 9;
const int analogPin = A0;

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {
  pinMode(chargePin, OUTPUT);
  pinMode(dischargePin, OUTPUT);
  digitalWrite(chargePin, LOW);
  digitalWrite(dischargePin, LOW);
  
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Capacitance:");
}

void loop() {
  // Разряд конденсатора
  digitalWrite(chargePin, LOW);
  digitalWrite(dischargePin, HIGH);
  delay(100);
  
  // Начало заряда  
  digitalWrite(dischargePin, LOW);
  digitalWrite(chargePin, HIGH);
  unsigned long startTime = micros();
  
  // Измерение времени заряда
  while(analogRead(analogPin) < 648) {} // 63% от 1023
  unsigned long elapsedTime = micros() - startTime;
  
  // Расчет емкости
  float capacitance = (float)elapsedTime / 10000.0; // упрощенная формула
  
  // Вывод на дисплей
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(capacitance);
  lcd.print(" uF       ");
  
  delay(1000);
}
 

Этот базовый скетч можно дополнить и улучшить для повышения точности измерений и удобства использования.

Калибровка и повышение точности измерений

Для повышения точности измерений емкости конденсатора на Arduino можно выполнить следующие действия:

• Использовать более точные резисторы (с погрешностью 1% и меньше)
• Провести калибровку с помощью эталонных конденсаторов известной емкости
• Увеличить количество измерений и усреднить результат
• Использовать внешний источник опорного напряжения
• Учитывать паразитную емкость схемы

Калибровка позволит скорректировать результаты измерений и повысить их точность. Для этого можно измерить несколько конденсаторов с известной емкостью и внести поправочные коэффициенты в формулу расчета.

Диапазон измеряемых емкостей

Диапазон емкостей, которые можно измерить с помощью Arduino, зависит от нескольких факторов:

• Номиналов используемых резисторов
• Быстродействия микроконтроллера
• Точности АЦП Arduino

С базовой схемой обычно удается измерять емкости в диапазоне от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Для расширения диапазона можно использовать несколько измерительных каналов с разными резисторами.

Вывод результатов измерения

Результаты измерения емкости конденсатора можно выводить различными способами:

• На ЖК-дисплей (как в базовом примере)
• В монитор порта Arduino IDE
• На OLED или TFT дисплей
• На семисегментный индикатор

При выводе результатов важно правильно форматировать значения, выбирая подходящие единицы измерения (пФ, нФ, мкФ) в зависимости от диапазона измеренной емкости.

Возможные улучшения измерителя емкости

Базовую схему измерителя емкости на Arduino можно улучшить и дополнить:

• Добавить кнопки управления для выбора режимов
• Реализовать автоматическое переключение диапазонов
• Добавить измерение ESR конденсатора
• Реализовать подключение к компьютеру для логирования данных
• Сделать портативный вариант с батарейным питанием

Такие улучшения позволят сделать измеритель емкости более функциональным и удобным в использовании.

Arduino измерение емкости конденсатора

Этот измеритель емкости может измерять емкость конденсаторов с разрешением 1 пФ в нижнем конце диамазона. Реальная точность не известна, но линейная ошибка лежит в пределах максимум 0. Наибольшие затруднения возникают при измерении электролитических конденсаторов большой емкости. Измеритель емкости работает в режиме автоматического выбора пределов измерения , либо в нижнем или верхнемдиапазоне емкостей принудительно.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Измеритель емкости и индуктивности на Arduino Uno
• Измерение емкости конденсаторов с помощью Arduino
• Arduino:Основы/Измерение емкости и константы времени RC
• Измерение емкости конденсаторов на Ардуино
• C-метр за 5 минут
• Измеритель индуктивности и емкости на Arduino

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Проверка деталей на плате без выпаивания с Тестером транзисторов ESR LCR T4 T3 прошивка 1,12К рус

Измеритель емкости и индуктивности на Arduino Uno

В данном материале мы научимся использовать Arduino для измерения емкости конденсаторов. Это может пригодиться, если конденсатор не имеет маркировки, ну и просто для общего развития.

Емкость — это способность объекта накапливать электрический заряд. Разумно предположить, что таким объектом выступает конденсатор. Конденсатор, который запасает данный заряд в электрическом поле между двумя проводящими обкладками, называется конденсатор с пластинчатыми обкладками. Не токопроводящий материал, который располагается между этими двумя обкладками, называется диэлектриком.

Диэлектрики изменяют величину заряда, которую может хранить конденсатор, и фактически, определяют, для каких целей конденсатор будет использоваться впоследствии напр. Равенство для определения емкости конденсатора с пластинчатыми обкладками выражается следующим образом:.

В - Напряжение конденсатора во время разряда, напряжение резистора или ток конденсатора во время заряда или разряда.

Tau может быть упрощена из более сложного выражения показано на рисунке выше для представления времени, которое требуется для заряда конденсатора через резистор, для достижения Данная величина может быть измерена по времени, которое потребуется, чтобы конденсатор достиг значения Микроконтроллер Arduino будет запрограммирован на величину времени, которое потребуется для достижения конденсатором величины Далее будет использоваться выражение для Tau для вычисления величины емкости, поскольку значение номинала резистора нам известно.

Подключение компонентов в данном проекте не представляет особых трудностей. Просто выполняйте подключение компонентов, согласно схемы. После надлежащей сборки схемы, загрузите код в ваш микроконтроллер Arduino. Код имеет комментарии, что позволяет облегчить понимание всего процесса измерения. Первая величина показывает, какое время требуется конденсатору для достижения величины Вторая величина — это измеренная емкость в "нано" или "пико" фарадах.

Программа циклически тестирует конденсатор, поэтому измеренные значения могут незначительно отличаться.

Лучше всего использовать усредненное измеренное значение. Оригинал статьи. Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел. Для добавления Вашей сборки необходима регистрация. Оставить комментарий. Обнаружен блокировщик рекламы. Сайт Паяльник существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений.

Как это сделать? Главная Arduino. Призовой фонд на октябрь г. Тестер компонентов LCR-T4. Набор начинающего радиолюбителя.

Arduino UNO. Шаг 1: Что такое емкость? Шаг 2: Как измерить емкость? А - Напряжение конденсатора во время заряда В - Напряжение конденсатора во время разряда, напряжение резистора или ток конденсатора во время заряда или разряда. Шаг 5: Загрузка кода и тестирование После надлежащей сборки схемы, загрузите код в ваш микроконтроллер Arduino. Главную часть кода Arduino можно загрузить отсюда. Оригинал статьи Теги: Перевод.

Вознаградить Я собрал 0 0 x. Оценить Сбросить. Комментарии 5 Я собрал 0 Подписаться OK. Semen Собрал, работает. Для конденсаторов емкостью менее 1мкФ резистор 10к следует увеличить до к с соответствующими правками в скетче. С большИми емкостями проблема - ЭПС сильно искажает показания. Connector Собрал по данной схеме на Arduino nano, все работает с минимальной погрешностью, но кондер V mf он не смог определить Может из за большой емкости заряженности? Саня Первое показание было второе третье Почему так?

Как исправить? Stan47 Не вникая в суть статьи видны некоторые неточности. У диэлектриков не магнитная проницаемость, а диэлектрическая. На графике заряда и разряда конденсатора график разряда упирается в "0", а теоретически конденсатор не может быть разряжен до нуля и заряжен до напряжения источника даже за бесконечное время. Свойство экспоненты. Собрал не работает конденсаторы проверил - целые. Испытывал электролитические конденсаторы емкостью 10 и мФ. Скетч компилируется, ошибок не выдает, загружается, но на мониторе порта ничего не показывает.

Параметры на мониторе менял-бестолку. Ардуино рабочая, через монитор порта программа на других схемах показывал значения. Жаль, что не вышло. Добавить комментарий. В чем измеряется напряжение? Для выбора нескольких файлов использйте CTRL. Я согласен с правилами публикации комментариев Оставить комментарий. Raspberry Pi 2.

Измерение емкости конденсаторов с помощью Arduino

Занялся с другом недавно проектом, работа которого заключается в измерении ESR, ёмкости и температуры кондёра. В идеале измеренные показания читаются еср-метром, передаётся на арду, а она в свою очередь отправляет данные на комп по вайфаю. Железо практически собрано, прога готова, но столкнулись с проблемой, что оба не знаем, как перехватить сигнал измерений с ESR-метра и отправить его на ардуину. Как я понял, те четыре проводочка, которые к дисплею идут, они передают сигнал по типу юсб, и инфа идёт уже для кодировки матрицы?

Этот измеритель емкости и индуктивности позволит вам измерять емкость на микроконтроллере в диапазоне измерений от pF до uF.

Arduino:Основы/Измерение емкости и константы времени RC

Я хотел использовать Arduino в качестве устройства измерения емкости для коаксиального провода. Я начал измерять емкость провода с помощью цифрового мультиметра UT58B. Таковы результаты:. Теперь я хотел использовать Arduino для измерения емкости, а затем вычислить длину провода в зависимости от емкости. Я пробовал следовать за a guide , чтобы Arduino смог измерить емкость. Теперь проблема. Должен ли я уменьшить постоянную времени? И насколько мало это могло быть так, чтобы ардуино все еще мог измерить время?

Измерение емкости конденсаторов на Ардуино

Устройство, неисправности, восстановление и ремонт. Этот заряд и измеряется. В моменты нулевого напряжения на выходе DA1 конденсаторы Сх и С4 разряжаются через эмиттерно-базовый переход транзистора VT1. Схема измерительной части устройства очень проста. Предварительно ее работа была проверена экспериментально на макете.

Войти или зарегистрироваться.

C-метр за 5 минут

На микросхеме таймере серии можно собрать простой и точный измерительный прибор. Если известны номиналы сопротивлений и конденсаторов, то частоту генератора на ИМС можно вычислить по формуле:. При проведении измерений устройство необходимо перевести в режим измерения длительности и руководствоваться следующими номиналами резисторов и конденсаторов:. Схематично, в виде блоков прибор показан на первом рисунке ниже. Измеритель состоит из трех блоков. Первый — предназначен для определения номинала емкостей емкостей от 0,5 до мкФ, второй — соответственно от 1 пФ до 0,5 мкФ, третий — источник питания.

Измеритель индуктивности и емкости на Arduino

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день. Войти Чужой компьютер. В гостях у Самоделкина! Проверяем емкость конденсаторов с помощью Arduino.

“Измерение емкости конденсатора с автоматическим выбором диапазона при помощи платформы Arduino”. Работу выполнил: Плотников Егор.

Этот измеритель емкости и индуктивности позволит вам измерять емкость на микроконтроллере в диапазоне измерений от 0. Данные отобразятся на дисплее 16х2, а главным рабочим компонентом будут Ардуино Уно и дисплей. На этом шаге нужно сконцентрироваться на том, что мы собираемся сделать.

Как прозвонить диод, конденсатор и сопротивление мультиметром Andrey Alexeyev. Какой ток утечки у полимерных конденсаторов? А если их немного перегреть при пайке? А как это измерить? Почему я вижу такой хаос в показан.. Ссылка на тестер: ru.

В радиолюбительской практике часто бывает необходимо измерить емкость конденсатора или индуктивность катушки.

Сейчас этот форум просматривают: Sancho и 0 гостей. Русская поддержка phpBB. Please, in order to access our website you need to activate JavaScript in your Browser!!! How to enable JavaScript in your Browser. Поиск Расширенный поиск.

В данном материале мы научимся использовать Arduino для измерения емкости конденсаторов. Это может пригодиться, если конденсатор не имеет маркировки, ну и просто для общего развития. Емкость — это способность объекта накапливать электрический заряд. Разумно предположить, что таким объектом выступает конденсатор.

Измеритель ёмкости и индуктивности – Радиодед

Данный измеритель был разработан по мотивам измерителя емкостей elm-chan’а, но с L-метром. Введен режим измерения индуктивности. Расширен диапазон измерения. В основу работы схемы заложен «генераторный» метод измерения. В качестве генератора используется триггер Шмитта, позволяющий обеспечить работоспособность прибора во всем диапазоне измерений.
Для измерения C и L используются отдельные генераторы, коммутируемые в зависимости от требуемого режима работы. Выходы генераторов поступают на вход ICP микроконтроллера ATtiny2313, тактируемого от кварцевого резонатора 10МГц.

 

Принципиальная схема измерителя индуктивности и ёмкости:

Переключение режимов переключателем «C/L».
Компенсация паразитных параметров осуществляется кнопкой «>0<«. 2-1], но в данном приборе это не реализовано
Во всех выражениях принято
Cx(Lx)- значение измеряемого параметра
Co(Lo)- значение эталонного элемента при измерении
No-целое число периодов генерации с не подключенными опорными элементами за время измерения
Nx-целое число периодов генерации с подключенным измеряемым компонентом за время измерения
no-целое число периодов Fo за время прохождения No
Nx-целое число периодов Fo за время прохождения Nx

Схема собрана на макете. Сначала использовал микросхему триггеров Шмитта CD4093, но ее нагрузочная способность оказалась слабая. Прикупил MC74AC132 и с ней результаты меня удовлетворили.
Сейчас процедура калибровки осуществляется так — берется любой компонент (конденсатор, индуктивность) с заранее измеренными значениями, которые забиваются в программу. Далее, нажимается кнопка «>0<» и, после появления индикации 0.00P(uH), отпускается.
При этом, в EEPROM контроллера заносится полученное значение 65536*65536*no/No. К соответствующим входным гнездам подключается элемент, который будет принят за эталон и величина его должна быть известна. Записывается показания прибора и рассчитывается корректирующий коэффициент. Эталонное значение, забитое в программу умножается на полученный корректирующий коэффициент и вновь забивается в программу. Таким
образом корректируются паразитные параметры схемы. Скорее всего, процедуру калибровки придется повторить 2 или 3 раза. Очень желательно считать полученные значения из EEPROM и записать в текст программы.

 

Диапазон измерений:

C 0.00 … 9.99 pF
10.0 … 99.9 pF
100 … 999 pF

1.00 … 9.99 nF
10.0 … 99.9 nF
100 … 999 nF
1.00 … 9.99 uF
10.0 … 99.9 uF
100 … 999 uF
1000 … 9999 (uF)

L 0.00 … 9.99 uH
10.0 … 99.9 uH
100 … 999 uH

1.000 … 9.999 (mH)
10.00 … 99.99 (mH)
100.0 … 999.9 (mH)
1000 … 9999 (mH)

 

Процедура калибровки:

Лучше показать на конкретном примере. Эталонный конденсатор емкостью 669pF

— после программирования контроллера (FLASH и EEPROM) и отключения программатора, чтобы не было дополнительных нагрузок, дать поработать схеме минут 10. В это время можно проверить реакцию на органы управления и индикацию
— убеждаемся, что к входным гнездам канала «С» ничего не подключено
— нажимаем кнопку «>0<«. После появления моргающей индикации «0.00P», кнопку отпускаем
— к входным гнездам канала «С»подключаем эталонный конденсатор
— показания записываем. В моем случае было «531P»
— находим поправочный коэффициент 669:531=1,2598870056497175141242937853107
— открываем исходник и видим, что в EEPROM по метке E_CONST_Co записано 6080*1000
— умножаем 6080*1000*1,2598870056497175141242937853107=7660112,99~7660113==0074 E251
— подключаем программатор, считываем EEPROM
— полученное при нажатии кнопки «>0<«, значение E_CONST_C переносим в исходник. Также переносим полученное значение E_CONST_Co=0074 E251
— компилируем исходник
— записываем полученные . hex и .eep в контроллер
— проверяем.

Наверняка, придется повторить эту процедуру для получения более точного результата.
Должен предупредить, что ожидать выдающихся результатов от этой схемы не нужно. Если допускается точность во всем диапазоне измерений в пределах 3…5%, то вполне пойдет. Для получения более точных результатов в более узком диапазоне, нужно калибровать эталонными элементами, попадающими в этот диапазон. Большое значение имеет конструктивное оформление.

 

Внешний вид прибора:

Замечания и предложения приветствуются.

 

Скачать прошивку

Обсудить на форуме

 

Автор: Александр Кленин, [email protected]

Просмотров всего: 4 315, сегодня: 5

Измерение емкости с помощью Arduino - Инженерные проекты

Подразделения:

Программное обеспечение:

Приветствую вас, приветствую вас в нашем новом проекте. В этом проекте мы собираемся сделать очень полезный и интересный электронный инструмент, который нам, инженерам или ремонтникам, нужен в повседневной жизни. Мы используем конденсатор в большинстве наших проектов для различных целей, таких как фильтры или источники питания. В большинстве случаев у нас нет возможности измерить емкость конденсатора в нашем цифровом мультиметре. Итак, на этот раз мы нашли решение. Следовательно, мы создадим собственный инструмент для измерения емкости, используя Arduino.

Вместо того, чтобы инвестировать в новое электронное оборудование, мы будем использовать плату Arduino и некоторые основные компоненты для измерения емкости. Чтобы сделать этот проект, мы должны иметь некоторые практические знания о конденсаторе. Здесь мы не будем подробно обсуждать работу конденсаторов, а поговорим кратко, чтобы было легко понять принцип работы нашего проекта.

Конденсатор представляет собой электронный компонент, который в основном накапливает энергию при приложении к электрическому полю. Он имеет две параллельные клеммы, соединенные двумя параллельными проводящими пластинами, разделенными диэлектрическим материалом. Диэлектрические материалы представляют собой электрические изоляторы (сопротивляющиеся прохождению тока), которые можно поляризовать при приложении электрического поля. Когда мы подключаем батарею к конденсатору, то из-за разности потенциалов между двумя противоположно заряженными пластинами конденсатора создается электрическое поле, и таким образом конденсатор накапливает энергию.

Программное обеспечение для установки

Чтобы сделать этот проект, нам потребуется установить некоторое программное обеспечение. Поскольку мы будем делать наш проект в симуляции, для этого мы установим программное обеспечение для моделирования Proteus, а для кодирования мы будем использовать Arduino IDE.

Кратко о Proteus, это инструмент, используемый для моделирования и проектирования электронных схем. Здесь мы можем проектировать различные типы электронных схем и запускать симуляцию. Хотя в Proteus очень большая база данных по электронным компонентам, все же нам нужно установить некоторые библиотеки, которые мы будем использовать в этом проекте.

• Arduino UNO - Нам нужно установить библиотеку для Arduino UNO.
• ЖК-модуль - Нам необходимо установить библиотеку для ЖК-модуля.

Вы можете загрузить весь этот проект, например Proteus Simulation и Arduino Code, нажав кнопку ниже:

Измерение емкости с помощью Arduino

Обзор проекта

В этом проекте мы будем использовать следующие компоненты:

• Arduino UNO - Мы будем использовать его в качестве основного контроллера для этого проекта. Он рассчитает емкость конденсатора.
ЖК-модуль
• 16x2 — мы будем использовать его для отображения результатов измерения емкости и некоторых сообщений, связанных с пользователем.
• Резисторы и конденсаторы. Мы будем использовать резисторы для создания RC-цепи, необходимой для измерения емкости.

Теперь поговорим о работе этого проекта. Емкость любого конденсатора - это количество заряда, хранящегося в этом конденсаторе, и его единицей измерения является Фарадей (Ф). Для измерения емкости воспользуемся некоторыми основными свойствами конденсатора.

Таким образом, когда мы подключаем источник питания с резистором к клеммам конденсатора, для полной зарядки потребуется определенное время. И когда мы подключаем к нему в качестве нагрузки любой разряжающий резистор, то для полной разрядки потребуется определенное время. И это время зарядки и разрядки будет пропорционально емкости конденсатора и зарядного резистора в RC-цепи.

Мы будем использовать формулу постоянной времени для расчета емкости. Постоянная времени любого конденсатора известна как время, необходимое конденсатору для зарядки на 63 процента приложенного напряжения, или время, необходимое конденсатору для разрядки до 33 процентов накопленного напряжения.

Здесь

T (тау) = постоянная времени (секунды)

R = сопротивление (Ом)

C = емкость (фарады) заряд конденсатора до 63 процентов приложенного напряжения, и мы измерим время, необходимое конденсатору для достижения этой точки. Зная номинал резистора и постоянную времени, используя эти два значения, мы можем рассчитать емкость:

Требуемые компоненты

• Ардуино УНО
• ЖК-модуль 16x2
• Резистор 10 кОм
• Резистор 220 Ом
• Неизвестный конденсатор (введите диапазон)

Сведения о компонентах

1. Arduino UNO

• Arduino UNO — это плата разработки с открытым исходным кодом, которая будет использоваться для измерения емкости.
• Он поставляется с 14 контактами цифрового ввода/вывода и 6 контактами аналогового ввода/вывода.
• Он имеет 1 аппаратный UART, 1 SPI и 1 I2C, которые мультиплексированы с контактами GPIO.
• Цифровые контакты могут использоваться для ввода и вывода цифровых данных. В этом проекте мы использовали цифровые контакты для зарядки конденсатора.
• Аналоговые контакты имеют 10-битное разрешение АЦП (аналого-цифрового преобразователя) в диапазоне значений от 0 до 1023.
• Аналоговые контакты могут использоваться для ввода и вывода. В этом проекте мы использовали аналоговые контакты в качестве входных данных для измерения напряжения разряда и заряда.

Примечание: Всякий раз, когда вы загружаете код на Arduino UNO, отсоединяйте любой провод, который подключен к контактам Rx(D0) и Tx(D1), иначе при загрузке кода будет выдана ошибка.

2. ЖК-модуль

• ЖК-дисплей расшифровывается как «жидкокристаллический дисплей», и его дисплей выполнен с использованием жидкокристаллической технологии.
• Чтобы узнать больше о том, как работает ЖК-дисплей, перейдите по этой ссылке Работа с ЖК-дисплеем.
• В этом проекте мы использовали ЖК-дисплей 16x2.
• ЖК-модуль работает в двух разных режимах данных: 8-битном и 4-битном режиме.
• Мы использовали 4-битный режим, что означает, что мы можем отправлять 4-битные данные за один цикл на ЖК-модуль.
• Мы использовали ЖК-модуль для отображения пользовательской информации, такой как значение емкости и приветственное сообщение.

3. Резисторы и конденсаторы

• Резисторы, как следует из названия, представляют собой электронные компоненты, управляющие протеканием тока в цепи.
• Ток, протекающий в любой цепи, обратно пропорционален сопротивлению.
• Они используются в основном во всех типах электронных схем для ограничения тока, делителя напряжения и в некоторых фильтрах помех.
• Доступны различные типы резисторов в зависимости от номинального тока, материалов изготовления и варианта использования.
• Хотя мы делаем этот проект в моделировании, если вы хотите сделать этот проект с использованием реальных компонентов, для этого мы будем использовать сквозные резисторы из углеродного состава.
• Конденсаторы — это электронные компоненты, способные накапливать энергию.
• Когда мы подключим любой аккумулятор к клеммам конденсаторов, он начнет заряжаться.
• Мы можем хранить большое количество заряда в течение очень короткого периода времени в конденсаторах.

Принципиальная схема и работа

Теперь у нас есть список всех необходимых компонентов. Приступаем к их подключению.

• Убедитесь, что у нас правильная версия Proteus и установлены все необходимые библиотеки, которые мы будем использовать в этом проекте.
• Теперь приступим к созданию нового проекта в Proteus.
• Импортировать перечисленные компоненты в рабочую область Proteus.

• Теперь мы импортировали все компоненты в рабочую область.

• Сначала подключите зарядный резистор 10 кОм к цифровому выводу 8 Arduino UNO, а затем подключите разрядный резистор 220 Ом к цифровому выводу 9 Arduino UNO.
• Мы будем использовать контакт D8 для зарядки конденсатора и контакт D9 для разряда конденсатора.
• Теперь подключите конденсатор, который мы хотим измерить, между этими двумя резисторами и соедините другой вывод конденсатора с землей.
• Подключите аналоговый контакт Arduino UNO к клемме разрядного резистора, и этот аналоговый контакт будет A0 на Arduino UNO.
• После этого мы закончили нашу RC-схему.
• Давайте подключим ЖК-модуль к Arduino UNO, поскольку мы используем ЖК-модуль в 4-битном режиме, поэтому нам нужно подключить только четыре контакта данных к Arduino UNO.
• Соедините контакт D4 с контактами D7 ЖК-модуля с контактами D2 и D5 Arduino UNO.
• При их подключении помните, что они должны подключаться в одинаковом порядке.
• Соедините контакт RS с контактом D6 и контакт Enable с контактом D7 Arduino UNO.
• Соедините контакт RW с землей, которая включает режим записи в ЖК-модуле.
• Подключите источник питания 5 В к контактам Vdd и Gnd ЖК-модуля.
• Теперь мы подключили все компоненты.
• Прежде чем перейти к части кодирования, еще раз проверьте свои подключения.

При работе с реальными компонентами убедитесь, что вы подключили подсветку ЖК-модуля и правильно установили контрастность, иначе на ЖК-модуле ничего не будет видно.

Код Arduino для измерения емкости —

Загрузка и включение библиотек

• Для этого проекта потребуется библиотека для ЖК-модуля.
• Перед тем как писать, мы должны скачать и подключить все необходимые библиотеки.
• Мы можем загрузить библиотеку для ЖК-модуля по этой ссылке. Библиотека ЖК-модуля.
• Чтобы включить библиотеку, перейдите в Sketch >> Include Library >> Manage Libraries… Используя это, мы можем добавлять библиотеки напрямую, выполнив поиск в окне.
• Или, если вы скачали библиотеку по ссылке, у вас будет zip-файл для библиотеки. В этом случае следуйте по этому пути: Sketch >> Include Library >> Add .Zip Library …

• После загрузки библиотеки все готово для запуска нашего кода.
• Во-первых, включите заголовок библиотеки ЖК-дисплея в начале, создайте объект для него и объявите все контакты, которые используются для модуля ЖК-дисплея.

Объявление переменной

• Теперь мы объявим все переменные и выводы, которые мы собираемся использовать в этом проекте.
• Объявите контакт зарядки, разрядки и аналоговый контакт для измерения зарядного напряжения как 8,9 и A0 соответственно.
• Объявите переменные для хранения времени начала и окончания, а также переменную для хранения продолжительности.
• Объявите функцию «measure()», которая будет считывать аналоговые значения.

• После объявления мы определим функцию «measure()».
• Мы определили это в конце кода.

• Эта функция будет считывать аналоговые значения с контакта и возвращать значения для них.

• Здесь мы объявили и определили функцию отдельно, но мы можем определить функцию, не объявляя ее, но это не очень хорошая практика, и иногда это также вызовет ошибки в коде.

Void setup()

• После объявления всех необходимых переменных приступим к написанию функции «void setup()».
• Это встроенная функция в структуру скетча Arduino.
• Мы можем написать любой код без этой функции. Согласно структуре скетча Arduino, эта функция должна быть в коде.
• В этой функции мы запишем режим вывода и инициализацию других периферийных устройств, которые потребуются в коде.
• Эта функция запускается только один раз при запуске кода.
• Итак, в этой функции мы сначала запустим ЖК-модуль и распечатаем инструкции по использованию.
• Затем установите режим пинов и начальное состояние пинов.

Void loop()

• Это также встроенная функция скетча Arduino.
• Согласно структуре скетча Arduino, мы не можем удалить эту функцию из кода, даже если нам нечего в ней писать.
• Эта функция выполняется после функции «void setup()».
• В этой функции мы напишем наш основной код, который мы хотим запускать постоянно.
• Как следует из названия, это будет выполняться в цикле.
• Первоначально, когда конденсатор не подключен, аналоговое значение будет находиться в максимальном диапазоне, то есть от 1010 до 1030.
• Итак, теперь мы будем отображать сообщение «поместите конденсатор», и код будет находиться в цикле while, пока мы не подключим какой-либо конденсатор к цепи.

• Теперь, когда мы подключаем любой конденсатор, вышеуказанное условие будет невыполненным, тогда код будет заходить в следующее бесконечное время и там мы будем писать процесс зарядки и разрядки конденсатора и постоянную времени.
• Сначала мы разрядим весь конденсатор, для этого запустим цикл while и с помощью функции Measure() измерим текущее накопленное напряжение в конденсаторе.

• И когда сохраненное напряжение станет ниже или равным порогу, мы изменим режим контактов, чтобы снова начать зарядку конденсатора и сохранить время начала зарядки.
• Используя функцию Measure(), отслеживайте зарядное напряжение в конденсаторе, и когда накопленный заряд достигает 63 процентов, что составляет 648 из 1023, мы останавливаем зарядку и также сохраняем время остановки зарядки.
• И отображать процент зарядки на ЖК-модуле.

• Теперь рассчитайте общее время, необходимое конденсатору для достижения 63-процентного заряда, и это будет постоянная времени конденсатора.
• Используя формулу постоянной времени, мы можем рассчитать емкость конденсатора, поскольку мы знаем зарядный резистор, подключенный к конденсатору.

• Поскольку мы знаем, что сопротивление зарядного резистора составляет 10 кОм, делим время на сопротивление резистора и получаем емкость.
• И вычисленный результат будет отображаться на ЖК-модуле в течение 3 секунд, после чего код войдет в бесконечный цикл while.
• Теперь мы должны перезагрузить устройство, чтобы измерить любое новое значение конденсатора.

• На этом наша часть кодирования будет завершена, пришло время протестировать наш код со схемой, и теперь мы перейдем к следующему разделу.

Результаты и работа

• Поскольку мы собираемся протестировать наш проект в симуляции Proteus, мы должны включить шестнадцатеричный файл нашего кода в модуль Arduino UNO.
• Первым шагом является создание шестнадцатеричного файла кода.
• Нажмите на модуль Arduino UNO в Proteus, затем перейдите к местоположению сгенерированного шестнадцатеричного файла.

• После добавления кода мы готовы запустить симуляцию и нажать кнопку Play, чтобы начать симуляцию.
• Прежде всего, когда код запустится, на ЖК-модуле мы покажем диапазон емкости, который можно измерить с помощью этого устройства, и сообщение о необходимости установки конденсатора, если он еще не установлен.

• Когда конденсатор будет установлен, начнется процесс разрядки, чтобы устранить любой предварительно накопленный заряд в конденсаторе, таким образом, мы получим более точное значение.

• После 100-процентного разряда начнется процесс зарядки, и он дойдет до 63 процентов хранимого заряда.

• После этого программа рассчитает емкость по формуле постоянной времени, и результат отобразится на ЖК-модуле с сообщением о необходимости перезапустить устройство для повторного измерения.

• После компиляции моделирования нажмите кнопку остановки, чтобы остановить выполнение кода.

Я надеюсь, что мы рассмотрели все вопросы, связанные с этим проектом, такие как принципиальные схемы, коды и моделирование работы. И я думаю, что это будет очень полезный проект для вашей повседневной жизни. Пожалуйста, дайте нам знать, если вы столкнетесь с какими-либо трудностями при создании этого проекта в разделе комментариев ниже.

Мы будем рады услышать, если вы будете использовать этот проект в своих проектах.

Спасибо, что прочитали эту статью. Всего наилучшего и до встречи в следующем проекте.

Daqarta - Многоконтактный измеритель сопротивления/емкости Arduino_RCtime

• Введение
• Особенности
• Эксплуатация
• Калибровка
• Arduino_RCtime Список макросов

Мини-приложение макроса Arduino_RCtime демонстрирует измерение до 6 резисторов или конденсаторов с помощью 0xFC RCtime функция DaqPort Arduino Sketch который включен в Daqarta.

Это автономное мини-приложение не использует пользовательские элементы управления, Многозадачность или макроподпрограммы, как и Мини-приложения DaquinOscope и DC Chart Recorder. Вместо этого вы редактируете переменные в начале кода макроса, чтобы изменять режимы работы, параметры и использование контактов.

Результатом этих упрощений является то, что весь код один список, и его намного проще понять и настроить для ваших собственных целей.

Arduino_RCtime может одновременно измерять сопротивление или емкость на любом или всех цифровых входных контактах Arduino 2-7. Он может использовать любую из 3 схемных конфигураций, обсуждаемых в разделе 0xFC RCtime функция DaqPort Arduino Sketch.

Вы можете запустить Arduino_RCtime в непрерывном режиме, где показания обновляются много раз в секунду, пока вы не нажмете Клавиша SHIFT для завершения операции. Кроме того, вы можете просмотреть одно обновление при каждом запуске Ардуино_RCвремя . Последнее может быть полезно, если вы экспериментируете с различными настройки параметров или ваши собственные модификации.

Обратите внимание, что для измерения сопротивления Arduino_RCtime точность быстро падает ниже 10K. (См. обсуждение и таблица в разделе 0xFC RCtime Эскиз DaqPort Arduino.) Если вам нужно измерить низкие значения, добавьте последовательный резистор 10K или 100K, затем вычтите его значение от заявленного значения.

Мини-приложение макроса Arduino_RCtime включено в Дакарта. Чтобы запустить его, сначала нажмите CTRL+F8 , чтобы открыть Диалоговое окно макроса. Затем прокрутите список макросов вниз и дважды щелкните Arduino_RCtime . (Здесь нет однобуквенный идентификатор для доступа к горячей клавише, как и для мини-приложения вверху списка.)

Однако, прежде чем использовать Arduino_RCtime , вы можете захотеть изменить некоторые параметры, которые установлены в начале макрос. Чтобы отредактировать их, нажмите один раз на Arduino_RCtime , чтобы выбрать его, не запуская, затем нажмите кнопку Изменить кнопка.

(Обратите внимание, что вы можете открыть этот раздел справки, выбрав Arduino_RCtime , как указано выше, затем нажмите «Справка». кнопку под списком, рядом с пунктом «Выполнить». Или, как только у вас есть открыл диалоговое окно «Редактировать», вы можете щелкнуть дубликат «Справка» кнопка вверху справа.)

Настройка по умолчанию предполагает, что вы измеряете сопротивление на только цифровые входные контакты 2 и 3. Чтобы использовать другие контакты, установите соответствующие биты в переменной QP в начале макрос. Обратите внимание, что вы должны использовать все контакты, которые установить в этом растровом изображении; неиспользуемые контакты могут вызвать срабатывание функции RCtime зависнуть в ожидании ответа, который так и не приходит. Так и будет не возвращаться, пока не истечет QT=1000 мс (1 секунда), что является задержкой тайм-аута по умолчанию.

По умолчанию также делаются предположения о цепи конфигурации на каждом выводе, где Rsens — резистивный датчик (или другой измеряемый резистор) и C является фиксированный эталонный конденсатор, который изначально заряжен или разряжается через входной резистор Rin, принимаемый равным 220 Ом. Обратите внимание, что любую схему можно использовать для измерения емкостного сопротивления. датчик с постоянным эталонным резистором. (Подробнее об этом ниже.) По умолчанию предполагается, что каждый активный контакт подключен как Цепь 1:

или Цепь 2 с заземлением Rsens и C :

Если вы предпочитаете, чтобы Rsens на +5 и C были заземлены, измените QG с 0 на 1 и используйте эту схему 3:

Чтобы измерить емкость вместо сопротивления, измените режим переменная QM от 0 до 1.

В режиме непрерывного измерения используется постоянная времени, КК=100 . Вы можете уменьшить это значение, чтобы работать быстрее. ответ, если вы не возражаете против большего джиттера значения. Или вы можете увеличьте значение для более стабильного отображения с вялым отклик.

Если вам не нужны постоянные обновления дисплея, установите QL=1 для один проход. В этом случае указанная выше постоянная времени не имеет эффект.

Размер индикатора дисплея можно изменить во время непрерывной работы с помощью перетащив его правый нижний угол. Размер по умолчанию устанавливается через Mtr0=" . Вы можете установить другое значение по умолчанию как желанный.

Процесс RCtime работает путем измерения времени зарядки или разрядный конденсатор C через резистор Rsens . время пропорционально их произведению, поэтому для того, чтобы измерить один, вы должны сообщить Arduino_RCtime значение другой, который считается постоянным. Для измерения сопротивления, Массив Buf0 содержит постоянные значения конденсатора для контакты со 2 по 7 в Buf0[12] по Buf0[17] и для измерения емкости он держит постоянный резистор значения в Buf0[22] - Buf0[27] .

Обратите внимание, что все резисторы по умолчанию имеют значение 100K, а конденсаторы до 0,001 мкФ. Вы должны убедиться, что значения для контакты, которые вы используете, установлены в соответствии с фиксированными конденсаторами или резисторы, которые вы используете. Нет необходимости использовать все контакты одно и то же значение, и нет необходимости устанавливать значения для неиспользуемых булавки. Для получения дополнительной информации см. Калибровка ниже.

Совет: Обратите внимание, что разрешение таймера Arduino равно 4 микросекунды. Использование большого фиксированного значения сопротивления или емкость увеличит измеряемое время и, следовательно, увеличит решение конечного результата.

Однако , обратите внимание, что 1-секундная задержка тайм-аута по умолчанию может необходимо увеличить, если произведение сопротивления и емкости больше, чем это. (Омы * микрофарады = микросекунды.) Разделите микросекунды на 1000, чтобы получить миллисекунды, затем введите что вместо 9 по умолчанию0348 QT=1000 рядом со стартом.

Аналогично, при использовании конденсаторов большой емкости (микрофарад) может понадобиться увеличить задержку разрядки (или зарядки) по умолчанию с 1 миллисекунды по умолчанию. Значение должно быть не менее пять Rin * C постоянных времени. Преобразовать в миллисекунды и введите это вместо по умолчанию QD=1 рядом с началом.

Когда вы запустите Arduino_RCtime , он покажет значения для всех контакты 2-7, даже те, которые не используются. В нижней части дисплей счетчика, вы также увидите отчет о количестве контактов который не прошел из числа, выбранного с помощью КП . Не удалось контакты могут быть из-за отключения компонента, или значения просто слишком большой для измерения до истечения тайм-аута.

Вы можете откалибровать Arduino_RCtime для вашей системы, если вы иметь компоненты, значения которых известны желаемому точность. Самый простой способ - настроить константу значения, введенные в Buf0 . Например, если вы хотите откалибруйте для измерения сопротивления, начните с отмеченного значение вашего фактического фиксированного конденсатора в соответствующем Buf0[12] от до Buf0[17] расположение вывода откалиброван. Примените известное сопротивление и прочитайте сообщение ценить. Разделите известное значение на сообщенное значение и умножьте соответствующую запись конденсатора Buf0 на это фактор.

Arduino_RCtime работает, измеряя время t до зарядка или разрядка C по Rsens , где t = Rsens * C / K . Здесь K — константа, которая отражает начальное и конечное напряжения. Так как Ардуино логические пороги нарастания и спада различны, K значение отличается в зависимости от схемы, указанной в QG .

Значение K для QG=0 (Контур 1 или Контур 2, используя порог падения) хранится в Buf0[30] , а Buf0[31] хранит K значение для QG=1 (Контур 3, повышение порога). Значения по умолчанию были определены для один тестовый блок Arduino и отразить пороговые значения в типичный диапазон спецификаций. Но так как пороги не гарантировано для любого конкретного устройства, ваше может быть немного разные.

Вам не нужно настраивать их, если вы только измеряете сопротивление, и в этом случае вы можете просто использовать вышеуказанное вместо этого поштырьковая регулировка фиксированного значения конденсатора. Этот требуется только один прецизионный резистор или омметр.

Аналогично, если вы измеряете только емкость и имеете Конденсатор или измеритель с одинарной точностью, вы можете просто отрегулировать фиксированные номиналы резисторов.

Но если у вас есть и известный резистор и известный конденсатор, вы можете установить один как фиксированный и измерить другой с помощью Arduino_RCtime . Если сообщаемое значение отличается от известное значение, используйте коэффициент для настройки соответствующего K значение (вместо фиксированного значения, которое, как вы знаете, является правильным).

Обратите внимание, , что значение K также включает эффект Rsens , действующий в делителе напряжения с Rin на влияет на пусковое напряжение. Этот эффект вызывает серьезные проблемы измерения, когда Rsens ниже примерно 10K. (Видеть обсуждение и таблица в разделе 0xFC RCtime эскиз DaqPort Arduino.)

Дело в том, что если вы собираетесь настроить К , убедитесь, что вы используете высокое значение Rsens . 100 тыс. или лучше больше.

Этот эффект касается не только измерения сопротивления; это также может повлиять на измерения емкости, если вы используете низкое фиксированное сопротивление.

 ;<Справка=h5925   QP=b00001100  ;Биты 2 и 3 установлены для использования контактов  QG=0  ;Конфигурация 0=R земля, C +5. 1=C земля, R +5  QM=0  ;режим 0=R, 1=C измерение  QT=1000  ;Задержка ожидания 1000 мс = 1 с  QD=1  ;Задержка разрядки/зарядки = 1 мс  QC=100  ;Постоянная времени счетчика  QL=0  ;0 = непрерывный, иначе один проход  Mtr0=" ;Начальный размер шрифта счетчика  Buf0="<=(0)"  ;Очистить значения Buf0  Сила7=  ;Очистить текст Str7  ;Фиксированные значения C для измерения R:  Buf0[12]=0,001  ;Фиксированный C для контакта 2  Buf0[13]=0,001   Buf0[14]=0,001   Buf0[15]=0,001   Buf0[16]=0,001   Buf0[17]=0,001  ;Фиксированный C для контакта 7  ;Фиксированные значения R для измерения C:  Buf0[22]=100k  ;Фиксированный R для контакта 2  Buf0[23]=100k   Buf0[24]=100k   Буф0[25]=100к   Buf0[26]=100k   Buf0[27]=100k  ;Фиксированный R для контакта 7  Buf0[30]=1,15  ;Значение K по умолчанию для R земля, C +5)  Buf0[31]=1,33  ;по умолчанию для C земля, R +5  K=Buf0[30 + QG]  ;фактический K в использовании  Str7[0]="0. 0"  ;только целочисленный формат для R  Str7[10]="0.6"  ;6 знаков после запятой для C  Str7[100]="Сопротивление, Ом"   Str7[120]="Емкость, мкФд"   Posn#0="Ardu"  ;Указать только Arduino  Posn#1=0  ;Количество устройств, 0 = найдено первым  @_ComDev_Scan  ;Найти и открыть порт COM-устройства  QM=QM & 1  ;Разрешить только 0 или 1  QG=QG и 1   IF.QL=0  ;Непрерывный цикл?  Mtr0="<<Нажмите SHIFT, чтобы выйти из Arduino_RCtime"  ;Mtr название цикла  ДРУГОЕ.  ;иначе только однопроходный  Mtr0="<  КОНЕЦ.   Mtr0="Ожидание RCtime..."   Порт=$(hF0) + "W" + $w(-QT)  ;Время ожидания = QT мсек (1 сек)  WHILE.Key?$=0  ;Ждать клавиши SHIFT
;RCtime на контактах 3 и 4, R gnd, чтение мкс, задержка 1 мс (QD)  Port=$(hFC) +$(QP + 2*QG) + $w(-QD)  ;Вызов RCtime в DaqPort  U0=Порт?5  ;U0=время, также устанавливает Порт?c  UC=Порт?c  ;Число каналов сверху Порт?5  ИП=0   WHILE. UI= ;Для всех используемых контактов:  Port#D1=h80 + UI  ;Битовая комбинация  UI  th hit  Q0=Порт?2   UN=log2(Q0)  ;Макс. отрицательный, если Q0=0  ЕСЛИ.UN=<0   ООН=0   КОНЕЦ.   Port#D1=h90 + UI  ;Получить время для этого контакта  U0=Порт?4  ;Значение времени, мкс  IF.QM=0  ;Измерить R?  X=U0 * K / Buf0[UN+10]  ;Найти R = время * K / C_fixed  ДРУГОЕ.  ;иначе измерить С  X=U0 * K / Buf0[UN+20]  ;Найти C = время * K / R_fixed  КОНЕЦ.   A=Buf0[UN]  ;Предыдущее значение с постоянной времени QC  IF.A=0  ;Исходное значение?  A=X  ;Инициализировать с помощью X  ДРУГОЕ.  ;Иначе применить постоянную времени с новым X  А=А - (А/КК) + (Х/КК)   КОНЕЦ.