如何用微控制器测量电容

微控制器广泛用于测量各种物理变量。测量中涉及的技术对于单个变量类型可能有所不同，并且主要基于要测量的变量的特性。本教程介绍了一些使用微控制器测量电容器电容的方法。该技术利用电容器本身的特性，因此具有通用性，可以在任何微控制器中轻松实现。

基于RC时间常数

我们知道电容器两端的电压不是瞬间建立的。电容器的充电和放电以指数方式发生，并且取决于电容器所连接的电阻。当电容器（C）通过串联电阻（R）从电源电压（Vin）充电时，电容器两端的瞬时电压由下式给出：

此处，？ = RxC，称为时间常数。如果你把t =？在上式中，您得到

vo（t = RC）= 0.63 Vin。因此，在t = RC时，电容器两端的电压约为电源电压的63％。

现在，如果您能以某种方式测量电容器两端的电压达到电源电压的63％之前的时间，那么只要知道电阻R即可轻松找到电容值。时间间隔的测量可以通过使用微控制器的内置定时器模块来完成。您需要告诉微控制器何时启动和何时停止定时器。定时器应在开关S闭合后立即启动，并且必须在电容器电压达到0.63 Vin时停止。现代微控制器配备了一个或多个模拟比较器模块。您可以使用电位计将比较器的参考引脚设置为0.63 Vin，然后将电容器两端的电压馈入比较器的另一个输入。当电容器电压超过0.63 Vin时，比较器输出翻转，这可以中断微控制器以停止定时器。 Noppharat Tawanron在他的网站上已经用PIC单片机演示了该技术。

基于振荡电路

电容是确定频率的主要组成部分。许多振荡电路，例如使用555定时器IC的不稳定多谐振荡器。下面所示的555定时器电路的振荡频率由下式给出：假设R1 = R2 = 10K，则得出C = 48000/f，其中f以Hz为单位，C为在nF中。这样，可以通过测量555输出的频率间接估算电容。您可以在软件中创建一个10毫秒的窗口，并使用定时器模块（用作计数器）在该窗口中计算输出脉冲数。假设，如果在10 ms的窗口中到达N个脉冲，则C = 480/N，nF。如果得到N = 48，则测得的电容将为10 nF。

请记住，这两种方法都依赖于所用电阻值的准确性。

责任编辑：wv