使用arduino的电容表

当我们遇到先前设计的电路板时，或者我们从旧电视或计算机中取出一块电路板进行维修时。有时我们需要知道板上特定电容器的电容以消除故障。然后，我们面临着从板上获取电容器的准确值的问题，特别是如果它是表面安装器件。我们可以购买用于测量电容的设备，但所有这些设备都很昂贵，并不适合所有人。考虑到这一点，我们将设计一个简单的Arduino电容表来测量未知电容器的电容。

该仪表可以容易地制造并且还具有成本效益。我们将使用Arduino Uno，施密特触发门和555 IC计时器制造电容表。

所需组件：

555定时器IC
IC 74HC14施密特触发器门或非门。
1KΩ电阻器（2个），10KΩ电阻器
100nF电容器，1000µF电容器
16 * 2 LCD，
面包板和一些连接器。

电路说明：

下图显示了使用Arduino的电容表的电路图。电路很简单，LCD与Arduino相连以显示测得的电容器电容。方波发生器电路（在稳定模式下为555）连接到Arduino，在这里我们连接了需要测量电容的电容器。施密特触发器门（IC 74LS14）用于确保仅将矩形波馈入Arduino。为了滤除噪声，我们在电源两端增加了两个电容器。

该电路可以准确地测量10nF至10uF范围内的电容。

基于555定时器IC的方波发生器：

首先，我们将讨论基于555 Timer IC的方波发生器，或者我应该说555 Astable Multivibrator。我们知道，电容器的电容不能在数字电路中直接测量，换句话说，UNO处理数字信号，并且不能直接测量电容。因此，我们使用555方波发生器电路将电容器连接到数字世界。

简而言之，计时器提供方波输出，其频率直接影响与其相连的电容。因此，首先我们得到方波信号，该信号的频率代表未知电容器的电容，并将该信号馈送到UNO以获取适当的值。

不稳定模式下的常规配置555，如下图所示：

输出信号频率取决于RA，RB电阻和电容器C。

频率（F）= 1 /（时间段）= 1.44 /（（RA + RB * 2）* C）。

在此，RA和RB是电阻值，C是电容值。通过将电阻和电容值放在上述公式中，我们可以得出输出方波的频率。

我们将连接1KΩ作为RA和10KΩ作为RB。所以公式变成

频率（F）= 1 /（时间段）= 1.44 /（21000 * C）。

通过重新安排我们的条款，

电容C = 1.44 /（21000 * F）

在我们的程序代码（请参阅下文）中，为了准确获得电容值，我们通过将获得的结果（以法拉为单位）乘以“ 1000000000”来计算以nF为单位的结果。另外，由于RA和RB的精确电阻分别为0.98K和9.88K，因此我们使用了“ 20800”而不是21000。

因此，如果我们知道方波的频率，就可以得到电容值。

施密特触发器门：

由计时器电路生成的信号并不完全安全，无法直接提供给Arduino Uno。考虑到UNO的敏感性，我们使用施密特触发器门。施密特触发器门是数字逻辑门。

该门根据输入电压电平提供输出。施密特触发器具有THERSHOLD电压电平，当施加到栅极的INPUT信号的电压电平高于逻辑门的THRESHOLD时，OUTPUT变为高电平。如果INPUT电压信号电平低于THRESHOLD，则门的OUTPUT将为LOW。因此，我们通常不会单独获得施密特触发器，因此在施密特触发器之后总是有一个非门。施密特触发器的工作原理在此处进行了说明：施密特触发器门

我们将使用74HC14芯片，该芯片中有6个施密特触发器门。这些六个门在内部进行了连接，如下图所示。