پروژه آموزشی خازن سنج ۱nF الی ۱F با میکروکنترلرهای AVR و بسکام Bascom

در ابتدا می خواهیم توضیحاتی در مورد عملکرد یک خازن سنج بدهیم. مدارات خازن سنج از روش های مختلفی جهت اندازه گیری ظرفیت خازن کمک می گیرند. یکی از روش ها، استفاده از زمان شارژ و یا دشارژ خازن موردنظر می باشد که ما در این بحث به این مورد می پردازیم.

مقدمه

زمانی که اختلاف پتانسیلی به دو سر خازن اعمال می شود، خازن شروع به شارژ شدن کرده و پس از مدت زمانی که «زمان شارژ» نامیده می شود، ولتاژ دو سر خازن برابر با ولتاژ مرجع می شود. در بازه زمانی شارژ خازن، می توان یک زمان را اختیار کرد و با در اختیار داشتن میزان ولتاژ خازن در آن لحظه و ولتاژ مرجع — که مقدار ثابتی است —، ظرفیت خازن را طبق فرمول زیر بدست آورد:

Vc: مقدار ولتاژ لحظه ای خازن در حین شارژ شدن (متغیر)

Vs: ولتاژ مرجع (ثابت)

t: زمان (متغیر)

R: مقدار مقاومت سری شده با خازن (ثابت)

C: ظرفیت خازن

همانطور که بدیهی است، هر چه ظرفیت خازن بیشتر باشد، زمان شارژ آن بیشتر خواهد بود و برعکس. در نتیجه بایستی در بعضی از مواقع، سرعت شارژ خازن را افزایش و یا کاهش دهیم تا بتوانیم زمان آن را اندازه گیری کنیم. برای مثال؛ خازن های با ظرفیت کم، به سرعت شارژ می شوند و اندازه گیری زمان شارژ آن در محدوده دقت اندازه گیری وسیله اندازه گیری ما نمی باشد؛ در نتیجه بایستی سرعت شارژ را با افزایش مقدار مقاومت، کمتر کنیم تا این مشکل برطرف شود. در طرف مقابل، خازن های با ظرفیت بالا، با سرعت کمی شارژ می شوند؛ در بعضی اوقات زمان بسیار زیادی را صرف می کنند تا شارژ شوند که این مشکل را می توان با کاهش مقدار مقاومت، برطرف نمود.

 

شرح پروژه

در این پروژه آموزشی از میکروکنترلرهای AVR جهت اندازه گیری زمان (تایمرها) و ولتاژ (ADC) لحظه ای خازن در حین شارژ شدن و در نتیجه اندازه گیری ظرفیت خازن کمک گرفته ایم. از یک منبع جریان (شکل ۱) کمک گرفته شده است تا بتوان سرعت شارژ خازن ها را کنترل کرد. شدت جریان عبوری از شاخه های شماره ۱ و ۲ برابر بوده و با کنترل کردن شدت جریان شاخه شماره ۱، جریان شاخه شماره ۲ را کنترل می کنیم. برای نمونه از این مجموعه در پروژه فعلی استفاده کرده ایم (شکل ۲).

شکل (۱): منبع جریان
شکل (۲)

یک عدد کلید فشاری در مدار تعبیه شده است که با فشردن آن عملیات اندازه گیری شروع می شود. در برنامه سه محدوده بندی در نظر گفته شده است که توسط کلید فشاری Range قابل تغییر است. در هر محدوده بندی پارامترهای متمایزی در برنامه تعریف شده است؛ از جمله: مقدار مقاومت در حال استفاده، حد ولتاژ خازن و … .

  • محدوده بندی های در نظر گرفته شده در این مدار:

۱- محدوده (۱): خازن های ۱۰mF و بیشتر

۲- محدوده (۲): خازن با ظرفیت بین ۱۰uF الی ۱۰mF

۳- محدوده (۳): خازن با ظرفیت بین ۱nF الی ۱۰uF

شرح کار مدار

هنگام فشردن کلید Test، در ابتدا برنامه به تنظیم نمودن پارامترهای اندازه گیری می پردازد. سپس به یکی از ترانزیستورهای محدوده بندی کننده دستور منطقی ۱ ارسال کرده و ترانزیستور مربوطه، مقاومت مناسب جهت اعمال محدوده بندی را وارد مدار کرده و شارژ خازن شروع می شود. حال تایمر و قسمت ADC میکروکنترلر فعال شده و شروع به اندازه گیری زمان و ولتاژ خازن می کنند. زمانی که ولتاژ فعلی خازن به «ولتاژ حد» رسید، عملیات اندازه گیری متوقف می شود. حال مقدار Vc برابر «ولتاژ حد»، t برابر زمان اندازه گیری شده توسط میکروکنترلر، R مقدار مقاومت محدوده بندی و Vs برابر ولتاژ مرجع مدار است که همان ۵ ولت می باشد. حال برنامه با جایگذاری این مقادیر در فرمول یاد شده، اقدام به محاسبه تقریبی خازن می کند.

شماتیک مدار

شکل (۳): شماتیک مدار (جهت بزرگ نمایی بر روی عکس کلیک کنید.)

تصاویری از شبیه سازی مدار

شکل (۴): اندازه گیری خازن ۲۲ میلی فاراد در محدوده بندی شماره ۱
شکل (۵): اندازه گیری خازن ۱۰۰۰ میکروفاراد در محدوده بندی شماره ۲
شکل (۶): اندازه گیری خازن ۲۲ نانوفاراد در محدوده بندی شماره ۳

بخش دانلود

بخش دانلودتوضیحات

شامل موارد زیر:

  • فایل شبیه سازی Proteus
  • سورس کد کامل برنامه به زبان بیسیک
  • کد هگز مخصوص پروگرام کردن میکروکنترلر

توجهات:

  • برای تهیه این پروژه آموزشی زحمت فراوانی کشیده شده است؛ لذا، کپی برداری ممنوع می باشد!
  • این پروژه صرفا جنبه آموزشی دارد!

مشترک شوید
اطلاع از
guest
30 دیدگاه
جدیدترین
قدیمی ترین بیشترین رای
Inline Feedbacks
View all comments
fariba mozaffari
fariba mozaffari
کاربر سایت
دوشنبه، ۱۴ مرداد ۱۳۹۸ ۱۸:۱۸:۳۴
امتیاز :
     

سلام.pcb مدار دارین؟

علیرضا
علیرضا
کاربر سایت
شنبه، ۱۷ آذر ۱۳۹۷ ۰۰:۰۳:۴۴

با سلام و تشکر بابت ارائه این مطلب

Saeed 98
Saeed 98
کاربر سایت
چهارشنبه، ۱۶ آبان ۱۳۹۷ ۲۳:۳۴:۵۰

سلام اگه میشه ای سی استفاده شده رو به مگا۸ تغییر بدین یا خود برنامه رو بزارین تا خودمون این کار رو انجام بدیم با این وضع قیمت ها اصلا به صرفه نیست از مگا۳۲ استفاده کرد

Hajar
Hajar
میهمان
سه شنبه، ۱۰ مهر ۱۳۹۷ ۱۶:۴۱:۳۵

سلام من پروژه کارشناسیم یه قسمتایش شبیه این پروژس اجازه دارم ازش استفاده کنم؟

Ajudani
Ajudani
کاربر سایت
سه شنبه، ۱۵ خرداد ۱۳۹۷ ۱۸:۰۳:۰۶

Hi,
and thanks alot!

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
پنجشنبه، ۳ خرداد ۱۳۹۷ ۲۲:۲۹:۲۷

سلام خسته نباشین
یه سوال داشتم
تواین مدار میشه از کریستال خارجی واسه افزایش زمان اندازگیری استفاده کرد؟اچنین چیزی نمیشه؟

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
چهارشنبه، ۲ خرداد ۱۳۹۷ ۲۳:۵۷:۰۷

سلام
باتشکر از ادمین عزیز
مدار کاملا درس کار کرد.ایشالله بعد از تکمیل فیلترینگ ورودی مدار فایلPCBمیفرستم براتون اگه خواستین در سایت قرار بدین

Hadiyusefzade
Hadiyusefzade
کاربر سایت
چهارشنبه، ۲ خرداد ۱۳۹۷ ۱۵:۲۸:۵۰

سلام منpcbاین مدار طراحی کردم متاسفانه نتونستم جواب بگیرم

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۱۲:۱۸:۲۸

سلام
فرستادم براتون. نمیدونم اومد یانه؟

Hadiyusefzade
Hadiyusefzade
کاربر سایت
در پاسخ به  مدیر سایت
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۱۹:۰۴:۲۸

ممنون تشکر

Hadiyusefzade
Hadiyusefzade
کاربر سایت
در پاسخ به  Hadiyusefzade
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۲۱:۳۲:۰۶

یه چیز دیگه من اینو با کریستال خارجی۱۶مگ راه اندازی کردم بازم نتونستم جواب بگیرم

Hadiyusefzade
Hadiyusefzade
کاربر سایت
در پاسخ به  Hadiyusefzade
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۲۲:۵۵:۴۷

من مدار ترانزیستوری جریان هم بستم متاسفانه بازم اش همون کاسه

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
در پاسخ به  مدیر سایت
پنجشنبه، ۲۷ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۰۰:۰۴:۵۲

چشم
فقط یه سوال این پروژه کاملا عملیه؟چون اینو به عنوان پروژه پایانامه برداشتم

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۱۰:۳۸:۵۶

اگه امکان داره ادرس ایمیل بدین تا بفرستم اونجا

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۱۰:۲۴:۵۲

سلام
من رو لینک کلیک کردم اما متاسفانه وارده جایی نمیشه
من همین الان با فرکانس داخلی پروگرم کردم بازم هم قضیه پیش اومد

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
چهارشنبه، ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۰۰:۱۱:۱۵

سلام
ببخشین یه سوال دیگه داشتم من اینو تو برد بورد ساختم.من فقط کلیدای سویچ نصب کردم متاسافنه رو ال سی دی مینویسه c=0.0000vازاین قسمت دیگه نمیره پایه های انلوگ چک کردم همشون وصلن.فقط یه چیزه دیگه موقع پروگرم کردم باید از گزینه خاصی استفاده کنم واسه راه اندازی پاییه انلوگ دیجیتال؟همونAREF
AVCC

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
دوشنبه، ۲۴ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۰۰:۱۰:۲۰

سلام من تصمیم گرفتم این مداررو برود برد بسازم فقط یه مشکل هس اینه که۱۰ میکرو فاراد محاسبه نمیکنه ۲۰ به بالارو محاسبه میکنه مشکلش چیه؟

hadiyusefzadeh
hadiyusefzadeh
کاربر سایت
دوشنبه، ۱۰ اردیبهشت ۱۳۹۷ ۲۳:۵۰:۱۱

چطوری میشه دانلود کرد مدار خازن سنج؟؟؟

این وبسایت جهت تقویت در خدمات، از کوکی های مرورگر شما استفاده می کند. قبول کردن

2
0
همین حالا دیدگاه خود را به اشتراک بگذارید!x
()
x