اندازه گیری ظرفیت خازن توسط آردوینو

جمعه, 01 مرداد 1395 11:31
این مورد را ارزیابی کنید
(11 رای‌ها)

در این پروژه ظرفیت خازن را از سه طریق اندازه گیری خواهید کرد. خازن ها در اندازه ها و فرم های مختلف با نوشته های متفاوتی بر روی آنها در دسترس هستند، که تشخیص ظرفیت آنها از طریق این مشخصات گاهی سخت می باشد. زمانی که مولتی متر برای اندازه گیری ظرفیت در اختیار ندارید، این پروژه بسیار مفید خواهد بود. در این پروژه از برد آردوینو استفاده شده است. در صورتی که به آردوینو علاقه‌مند هستید، می‌توانید آموزش کامل آردوینو (مبتدی و پیشرفته) را مطالعه کنید.

بعد از مشخص شدن ظرفیت خازن ها شما می توانید این مقادیر را روی آنها یادداشت کنید تا در موقع نیاز، سریع خازن مورد نظر خود را بیابید.

در ادامه خواهید دید که نمی توان از یک مدار برای اندازه گیری خازن هایی با ظرفیت متفاوت، با دقت مناسب استفاده کرد. مداری که برای اندازه گیری ظرفیت خازن ها در رنج 1000 میکرو فاراد استفاده می شود، نمی تواند خازن هایی در رنج نانو و یا پیکو فاراد را با دقت مناسب اندازه گیری کند. بنابراین در این پروژه از سه مدار متفاومت استفاده شده که قابلیت اندازه گیری ظرفیت خازنی از 10 پیکو فاراد تا 3900 میکرو فاراد را دارند.

رنج های مختلف از خازن ها توسط این سه مدار اندازه گیری شده و نتایج خطاها در شکل زیر آمده است:

 

این نمودار نشان می دهد که هر کدام یک از این مدارها قابلیت اندازه گیری چه رنجی از خازن ها را با دقت مناسب دارد. در ادامه هر کدام از مدارها به طور جداگانه توضیح داده خواهند شد. اما در ادامه چگونگی اندازه گیری ظرفیت توسط آردوینو بررسی می شود.

تئوری اندازه گیری ظرفیت خازن توسط آردوینو:

ظرفیت الکتریکی به معنای توانایی یک قطعه برای نگهداری انرژی الکتریکی می باشد. تمامی این سه مدار برمبنای یک ویژگی خازن که همان ثابت زمانی است کار می کنند. ثابت زمانی، مدت زمانی است که طول می کشد تا ولتاژ دو سر خازن به 63.2 درصد مقدار نهایی خود برسد. خازن هایی با ظرفیت بیشتر مدت زمان بیشتری طول می کشد تا شارژ گردند، لذا دارای ثابت زمانی بالاتری می باشند. با توجه به رابطه زیر ثابت زمانی خازن به طور مستقیم با ظرفیت خازن در ارتباط است. از همین رابطه در محاسبه ظرفیت خازن توسط آردوینو استفاده می شود.

TC = R * C

C = TC / R

TC : ثابت زمانی خازن بر حسب ثانیه

R : مقاومت مدار بر حسب اهم

C : ظرفیت خازن برحسب فاراد

 

اندازه گیری ظرفیت خازن در رنج 1 میکرو تا 3900 میکرو فاراد:

مدار این قسمت مطابق شکل زیر می باشد.

 

R1 = 10k ohms

R2 = 220 ohms

کد شماره 1 را بر روی برد خود آپلود کنید. برای نمایش مقادیر خازن خوانده شده توسط آردوینو از نمایشگر سریال استفاده شده است.

 

برای استفاده از نمایشگر LCD کد شماره 2 را روی برد خود آپلود کنید. در این برنامه پین 11 به LCD متصل می شود و به جای آن پین 8 برای اندازه گیری خازن استفاده می شود.

 

اندازه گیری:

اکنون شما می توانید خازن ها را اندازه گیری کنید. یک خازن مجهول را در مداری که در بالاتر گفته شده قرار دهید. توسط نمایشگر سریال مقادیر خوانده شده مربوط به خازن 470 میکرو فارادی را مشاهده می کنید.

ستون اول همان مقدار ثابت زمانی و ستون دوم ظرفیت خازن را نشان می دهد. واحد اندازه گیری به طور اتوماتیک از میکروفاراد به نانوفاراد تغییر خواهد کرد. در صورتی که از LCD استفاده کنید نیز مقادیر ثابت زمانی و ظرفیت خازن نمایش داده می شود.

در صورتی که از مقادیر مختلف مقاومت استفاده کنید، متوجه خواهید شد که مقاومت های بزرگتر باعث افزایش ثابت زمانی و در نتیجه افزایش زمان اندازه گیری آردوینو می شوند.

 

اندازه گیری ظرفیت خازن در رنج 0.0047 میکرو فاراد تا 180 میکرو فاراد:

این یک مدار اندازه گیری ظرفیت خازن با دقت بالا می باشد، که در شکل زیر مشاهده می کنید.

R1 = 10k ohm

R2 = 3.1k ohm

R3 = 1.8k ohm

کد شماره 3 را بر روی برد خود آپلود کنید. این برنامه از نمایشگر سریال برای نمایش ظرفیت خازن استفاده می کند.

 

در صورتی که می خواهید از نمایشگر LCD استفاده کنید، کد شماره 4 را روی برد آپلود کنید. در این برنامه از پین 2 برای LCD استفاده می شود. به جای پین 2 از پین 8 در مدار برای اندازه گیری استفاده کنید.

 

نتایج اندازه گیری برای خازن 10 نانو فاراد را در شکل زیر مشاهده می کنید.

اندازه گیری ظرفیت خازن در رنج 18 پیکو فاراد تا 470 میکرو فاراد:

رنج اندازه گیری این مدار از حالت های قبلی بیشتر بوده و همچنین دقت بالاتری نیز دارد. همان طور که در شکل مشاهده می کنید، در اینجا شما فقط به دو پین از آردوینو احتیاج دارید.

به نحوه اتصال پایه های خازن و آردوینو دقت کنید که حتما پایه مثبت خازن به ورودی آنالوگ A2 متصل شود.

کد شماره 5 برای نمایش نتایج در نمایشگر سریال می باشد.

 

در صورتی که از نمایشگر LCD استفاده می کنید، کد شماره 6 را آپلود کنید.

 

نتایج اندازه گیری شده برای خازن 22 پیکو فاراد را مشاهده می کنید.

واحد اندازه گیری به صورت اتوماتیک بین پیکوفاراد، نانوفاراد و میکروفاراد تغییر خواهد کرد. مقادیر داخل پرانتز نیز نشان دهنده ثابت زمانی برای هر اندازه گیری می باشد.


 

ترجمه شده و تکمیل توسط صنعت بازار | منبع: circuitbasics

خواندن 14771 دفعه

کاربرانی که در این گفتگو شرکت کرده اند

نظرات (21)

  1. حمید

با عرض سلام و تشکر فراوان از مطالب مفید شما در صورت امکان برای تشخیص خازن با ظرفیت ۱۰۰ پیکو تا ۱۰۰۰ پیکو بدون نیاز به ال سی دی فقط تبدیل به جریان میلی آمپر چه مداری مورد نیاز است لطفا راهنمایی بفرمائید.متشکرم

 
  1. پشتیبانی    حمید

سلام حمید عزیز
برای این رینج مدنظر شما شاید مواردی مثل لینک های زیر مناسبتون باشه:
https://b2n.ir/501987
https://b2n.ir/633537
موفق باشید

 
  1. علی

سلام خوبین ممنون به خاطر مطالب مفیدتون یه سوال برای کد پنج ، برای یک خازن پیکو فاراد چرا اولین ولتاژی که میخونیم با A0 برابر با ثابت زمانی است؟

 
  1. ali    پشتیبان

سلام مدار داخلی اردوینو برای خوندن چجوریه چرا مقدار
cap_to _gnd=24.48 هستش؟
این سایتی که گذاشتین خیلی کمکم کرد ممنون ولی مقدار ظرفیتو نگفته فک کنم ممنون میشم کمکم کنید

 
  1. ali    پشتیبان

سلام ممنون منظورم برای بدست آوردن مقدار خازن در حد پیکو فاراد است چرا مقدار بدست اومده تقسیم بر اون مقدار ای که خوانده نشده ضرب در 24.48 باید بشه ضرفیت خازن و 24.48 چی هستش ممنون میشم جواب بدین

 
  1. پشتیبان    ali

۲۴/۴۸ ظرفیت خازن داخل میکروکنترلر و ۳۰۰۰۰ مقدار مقاومت پول‌آپ داخلی آردوینو هست که از اون برای شارژ خازن استفاده میشه. ظرفیت خازن هم به عنوان یک نمونه درنظر گرفته میشه و برای بدست آوردن ظرفیت از خازن داخلی به عنوان مرجع استفاده میشه

 
  1. علی

سلام یه سوال خازن سوخته و ترکیده و هیچی نوشتش معلوم نیست چجوری بفهمم چه خازنی بزارم

 
  1. پشتیبان    علی

از خود خازن دیگه نمی‌تونید چیزی بدست بیارید( مگر با تکیه بر شکل ظاهری و حافظه‌!) در این موارد باید شماتیک مدار رو رسم کنید و با محاسبات تئوری ظرفیت مورد نیاز رو پیدا کنید و خازن مناسب رو قرار بدید.

 
  1. reza soleimani

سلام.
در حالت سوم از چه روشی برای اندازه گیری استفاده شده؟

 
  1. پشتیبان    reza soleimani

سلام. این یک روش ابتکاری بدون استفاده از هرگونه المان خارجی است. نحوه کار این الگوریتم به صورت کامل در لینک زیر توضیح داده شده.موفق و پیروز باشید
http://bit.ly/2x3Vyrk

 
  1. علی

[quote name="بطالبلو"][quote name="علی"]با سلام.<br />ببخشید کد هیچ کدام از این سه تستر وجود ندارد لطفا کد ها رو به همین ایمیل بفرستید.<br />ممنون[/quote]<br />سلام دوست عزیز<br />کدهای این آموزش رو در انتهای متن در قسمت "بارگیری پیوست‌ها:"...

[quote name="بطالبلو"][quote name="علی"]با سلام.<br />ببخشید کد هیچ کدام از این سه تستر وجود ندارد لطفا کد ها رو به همین ایمیل بفرستید.<br />ممنون[/quote]<br />سلام دوست عزیز<br />کدهای این آموزش رو در انتهای متن در قسمت "بارگیری پیوست‌ها:" دانلود کنید و استفاده کنید.<br /><br />موفق باشین :-)[/quote]<br /><br /><br /><br />سلام.<br /><br />ممنون بابت آموزش های بسیار خوبتون.

ادامه مطلب
 
  1. بطالبلو

[quote name="علی"]با سلام.<br />ببخشید کد هیچ کدام از این سه تستر وجود ندارد لطفا کد ها رو به همین ایمیل بفرستید.<br />ممنون[/quote]<br />سلام دوست عزیز<br />کدهای این آموزش رو در انتهای متن در قسمت "بارگیری پیوست‌ها:" دانلود کنید و استفاده...

[quote name="علی"]با سلام.<br />ببخشید کد هیچ کدام از این سه تستر وجود ندارد لطفا کد ها رو به همین ایمیل بفرستید.<br />ممنون[/quote]<br />سلام دوست عزیز<br />کدهای این آموزش رو در انتهای متن در قسمت "بارگیری پیوست‌ها:" دانلود کنید و استفاده کنید.<br /><br />موفق باشین :-)

ادامه مطلب
 
  1. علی

[quote name="علی"]با سلام.<br />ببخشید کد هیچ کدام از این سه تستر وجود ندارد لطفا کد ها رو به همین ایمیل بفرستید.<br />ممنون[/quote]<br />payam7750@gmail.com

 
  1. علی

با سلام.<br />ببخشید کد هیچ کدام از این سه تستر وجود ندارد لطفا کد ها رو به همین ایمیل بفرستید.<br />ممنون

 
  1. بطالبلو

[quote name="محسن"][quote name="پشتیبانی"][quote name="محسن"]سلام <br />ظرفیت خازنی در مقیاس کمتر هم قابل اندازه گیری هست مثلا 2 تا صفحه مجاور هم ؟[/quote]<br />سلام محسن عزیز. متاسفانه متوجه سوالتان نشدم. لطفا دقیق تر بفرمایید.[/quote]<br...

[quote name="محسن"][quote name="پشتیبانی"][quote name="محسن"]سلام <br />ظرفیت خازنی در مقیاس کمتر هم قابل اندازه گیری هست مثلا 2 تا صفحه مجاور هم ؟[/quote]<br />سلام محسن عزیز. متاسفانه متوجه سوالتان نشدم. لطفا دقیق تر بفرمایید.[/quote]<br />سلام <br />منظورم اینه که دوتا صفحه رسانای نزدیک به هم اگه به ولتاژی وصل بشن تشکیل یه خازن رو میدن<br />ایا ظرفیت اینطور خازن ها رو هم می شه اندازه گرفت[/quote]<br /><br />سلام<br />در این پروژه از سه مدار متفاومت استفاده شده که قابلیت اندازه گیری ظرفیت خازنی از 10 پیکو فاراد تا 3900 میکرو فاراد را دارند.

ادامه مطلب
 
  1. محسن

[quote name="پشتیبانی"][quote name="محسن"]سلام <br />ظرفیت خازنی در مقیاس کمتر هم قابل اندازه گیری هست مثلا 2 تا صفحه مجاور هم ؟[/quote]<br />سلام محسن عزیز. متاسفانه متوجه سوالتان نشدم. لطفا دقیق تر بفرمایید.[/quote]<br />سلام <br...

[quote name="پشتیبانی"][quote name="محسن"]سلام <br />ظرفیت خازنی در مقیاس کمتر هم قابل اندازه گیری هست مثلا 2 تا صفحه مجاور هم ؟[/quote]<br />سلام محسن عزیز. متاسفانه متوجه سوالتان نشدم. لطفا دقیق تر بفرمایید.[/quote]<br />سلام <br />منظورم اینه که دوتا صفحه رسانای نزدیک به هم اگه به ولتاژی وصل بشن تشکیل یه خازن رو میدن<br />ایا ظرفیت اینطور خازن ها رو هم می شه اندازه گرفت

ادامه مطلب
 
هیچ نظری در اینجا وجود ندارد
بارگذاری بیشتر ...

نظر خود را اضافه کنید.

ارسال نظر بعنوان یک مهمان
پیوست ها (0 / 3)
مکان خود را به اشتراک بگذارید

محتوای آموزشی استفاده شده در این سایت محافظت شده می باشد و هرگونه کپی برداری از محتواهای تولید شده توسط تیم صنعت بازار موجب پیگرد خواهد بود. استفاده از مطالب صنعت بازار تنها با ذکر منبع به صورت لینک فعال بلامانع است

ما را دنبال کنید:

Copyright © 2017-2018 | Sanatbazar.com