DIY Autoranging Condensatiemeter (10 pF–10 µF) – Simpele Arduino Bouw

Onderdelen en Benodigdheden

Benodigde Tools en Machines

Apps en Online Diensten

Over dit Project

Eenvoudige digitale multimeters (DMM's) kunnen geen capaciteit meten. Om de capaciteit te bepalen, heb je of een geavanceerde, dure DMM nodig, of een speciale capaciteitsmodule.

In dit project bouw ik een eenvoudige Arduino Condensatiemeter met Auto-Ranging functie. Het kan capaciteit meten van 10 pF tot 10.000 µF. De meting gebeurt in automatische modus: het genoeg om de condensator aan de meetcontacten te koppelen. Het apparaat heeft twee bereiken: "nF" en "µF". Bij het meten wordt eerst het "nF"-bereik geactiveerd; is de capaciteit te groot, dan schakelt het over naar het "µF"-bereik.

Elke condensatiemeter heeft een RC-schakeling met bekende weerstandswaarden en een onbekende condensatorwaarde. De Arduino meet de spanning over de condensator en noteert de tijd die het duurt om een bepaald percentage van de maximale ladingsspanning te bereiken (de tijdconstante). Omdat de weerstand bekend is, kunnen we de formule in een programma gebruiken om de onbekende capaciteit te berekenen. De te testen condensator wordt geladen via één van de weerstanden. De Arduino initieert het laden volgens de capaciteit. In de condensatiemeter wordt bij elke inschakeling een nulkalibratie uitgevoerd; daarom mag er bij inschakeling geen condensator aan de meetcontacten zitten. Ook moeten alle condensatoren vooraf ontladen zijn.

De nauwkeurigheid is +/- een paar procent en hangt voornemelijk af van de tolerantie van de gebruikte weerstanden en de stabiliteit van de voedingsspanning.

Tot slot wordt het gehele apparaat in een geschikte behuizing geplaatst en is het een handig extra instrument in je lab.

Code

Arduino Code

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // RS, E, D4, D5, D6, D7

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // LCD 16x2
  pinMode(A0, INPUT);
}

unsigned long time0, time1, time2;
float c, null0;
byte kn, mk, i;

void loop() {
  lcd.setCursor(15, 0);
  lcd.print("*");
  
  if (mk == 0) {
    pinMode(8, OUTPUT);
    pinMode(7, INPUT);
    digitalWrite(8, HIGH);
  }
  if (mk == 1) {
    pinMode(7, OUTPUT);
    pinMode(8, INPUT);
    digitalWrite(7, HIGH);
  }
  
  time0 = micros();
  while (analogRead(A0) < 644) {
    time2 = micros() - time0;
    if (time2 >= 1000000 && mk == 0) {
      mk = 1;
      time0 = 100000000;
      break;
    }
  }
  
  time1 = micros() - time0;
  while (analogRead(A0) > 0) {
    pinMode(7, OUTPUT);
    pinMode(8, OUTPUT);
    digitalWrite(7, LOW);
    digitalWrite(8, LOW);
  }
  
  if (mk == 1 && time1 < 1000) mk = 0;
  
  lcd.setCursor(1, 0);
  c = time1;
  c = c / 1000 - null0;
  c = abs(c);
  
  if (time1 >= 10000000) {
    lcd.setCursor(1, 0);
    lcd.print(" TEST uF ");
  } else {
    lcd.print(c);
    if (mk == 0) lcd.print(" nF ");
    if (mk == 1) lcd.print(" uF ");
  }
  
  if (i == 0) { i++; null0 = c + 0.02; }
  delay(100);
}

Schema's