حساب سعة المكثف باستخدام الأردوينو


s l300 15ba48ae b0b8 4506 8ea2 49a92bc464ef large

مقدمة

سنقوم في هذه التجربة ببناء مشروع اردوينو بسيط لقياس سعة المكثف من القيمة 1uF إلى 4700uF.

مقياس المكثف هو جهاز يستخدم لقياس سعة المكثف. يوجد في الأسواق عدة أجهزة لقياس المكثف لكن مع ذلك سنقوم بتصميم جهازنا الخاص بإستخدام لوحة الاردوينو.

أجهزة القياس الكهربائية البسيطة لا يمكنها قياس سعة المكثف ولإيجاد سعة المكثف يجب استخدام اجهزة قياس متقدمة ومرتفعة السعر.

الأدوات المستخدمة

Screen Shot 1439 04 02 at 11.43.03 PM

الأداة العدد ملاحظات
اردوينو اونو 1
شاشة عرض LCD 16ْ*2 1
مقاومة متغيرة 1
مقاومة ( ) 1
مقاومة () 1
مصدر طاقة 1
مكثف للأختبار 1 اختار سعة المكثف اختيارية ويمكن تغييرها للاختبار
أسلاك توصيل (ذكر -ذكر) حسب الحاجة
لوحة توصيل 1

الجزء النظري

المكثف

هو أحد المكونات الرئيسية في الدوائر الكهربائية، وهو قطعة مكونة من لوحين موصلين للكهرباء وبينهما عازل وتقوم بتخزين الطاقة الكهربائية أو الشحنة الكهربائية لفترة من الزمن على شكل مجال كهربائي، وكما هو موضح في الصورة التالية فإن المكثف بعد أن يقوم بتخزين الشحنات الكهربائية على أطرافه  نستطيع اعتباره مصدر للطاقة، ولكنه سرعان ما يقوم بتفريغ الشحنات الكهربائية التي قام بتخزينها.

cap1

مرحلة الشحن للمكثف

وهي المرحلة التي يقوم المكثف فيها بتخزين الشحنات الكهربائية على أطرافه، وتستغرق هذه المرحلة من الوقت خمسة أضعاف الوقت الثابت حتى يستطيع المكثف شحن جهد البطارية:

5 * t = 5 * R * C

مرحلة تفريغ المكثف

وهي المرحلة التي يقوم المكثف فيها بتفريغ الشحنات الكهربائية من أطرافه، وتستغرق هذه المرحلة من الوقت خمسة أضعاف الوقت الثابت حتى يستطيع المكثف تفريغ الشحنات التي جمعها إلى:

5 * t = 5 * R * C

الوقت الثابت هو حاصل ضرب سعة المكثف في المقاومة  ويساوي:

t = R * C

وهو الوقت الذي يحتاجه المكثف حتى يقوم بتخزين قيمة جهد يساوي 63.2 % من قيمة البطارية

C = t / R

** حيث أن:

t = الزمن الثابت بوحدة ثانية (s)

R = قيمة المقاومة بوحدة أوم ()

C = قيمة المكثف بوحدة فاراد (F)

الصورة التالية توضح الوقت الثابت لشحن المكثف

Capture

يقوم مبدأ عمل هذا المشروع على قياس الوقت الثابت الذي يستغرقه المكثف للشحن، وبما أن المقاومة قيمتها معلومة، فتبعًا لقانون سعة المكثف فإننا نقوم بقسمة الوقت الذي تم حسابه على المقاومة الثابتة (10 كيلو أوم) من خلال الكود البرمجي وبهذا يتم حساب السعة للمكثف وعرضها على شاشة LCD.

خطوات التوصيل

اتبع الصورة التالية لتتمكن من توصيل الدائرة

capacitor bb

*ملاحظه: يجب عليك الانتباه عندما تريد قياس سعة المكثف من دائرة كهربائية، حيث أن المكثف في حالة التشغيل قد يقوم بتخزين الشحنات حتى بعد إزالة مصدر الطاقة. انتظر حتى تفريغ المكثف ومن ثم قم بقياسه.

الكود البرمجي

نحتاج إلى تحميل المكتبة (LiquidCrystal.h) ليعمل الكود بدون أخطاء

قم بنسخ الكود ولصقه في برنامج الاردوينو وشاهد إنجازك !

الكود البرمجي

النتيجة

Arduino Capacitance Meter Circuit 1 Image 6 760x440

فيديو للتجربة

المصدر

مصدر التجربة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *