微控制器廣泛用于測量各種物理變量。測量中涉及的技術(shù)對于單個變量類型可能有所不同，并且主要基于要測量的變量的特性。本教程介紹了一些使用微控制器測量電容器電容的方法。該技術(shù)利用電容器本身的特性，因此具有通用性，可以在任何微控制器中輕松實(shí)現(xiàn)。

基于RC時間常數(shù)

我們知道電容器兩端的電壓不是瞬間建立的。電容器的充電和放電以指數(shù)方式發(fā)生，并且取決于電容器所連接的電阻。當(dāng)電容器（C）通過串聯(lián)電阻（R）從電源電壓（Vin）充電時，電容器兩端的瞬時電壓由下式給出：

此處，？ = RxC，稱為時間常數(shù)。如果你把t =？在上式中，您得到

vo（t = RC）= 0.63 Vin。因此，在t = RC時，電容器兩端的電壓約為電源電壓的63％。

現(xiàn)在，如果您能以某種方式測量電容器兩端的電壓達(dá)到電源電壓的63％之前的時間，那么只要知道電阻R即可輕松找到電容值。時間間隔的測量可以通過使用微控制器的內(nèi)置定時器模塊來完成。您需要告訴微控制器何時啟動和何時停止定時器。定時器應(yīng)在開關(guān)S閉合后立即啟動，并且必須在電容器電壓達(dá)到0.63 Vin時停止?，F(xiàn)代微控制器配備了一個或多個模擬比較器模塊。您可以使用電位計(jì)將比較器的參考引腳設(shè)置為0.63 Vin，然后將電容器兩端的電壓饋入比較器的另一個輸入。當(dāng)電容器電壓超過0.63 Vin時，比較器輸出翻轉(zhuǎn)，這可以中斷微控制器以停止定時器。 Noppharat Tawanron在他的網(wǎng)站上已經(jīng)用PIC單片機(jī)演示了該技術(shù)。

基于振蕩電路

電容是確定頻率的主要組成部分。許多振蕩電路，例如使用555定時器IC的不穩(wěn)定多諧振蕩器。下面所示的555定時器電路的振蕩頻率由下式給出：假設(shè)R1 = R2 = 10K，則得出C = 48000/f，其中f以Hz為單位，C為在nF中。這樣，可以通過測量555輸出的頻率間接估算電容。您可以在軟件中創(chuàng)建一個10毫秒的窗口，并使用定時器模塊（用作計(jì)數(shù)器）在該窗口中計(jì)算輸出脈沖數(shù)。假設(shè)，如果在10 ms的窗口中到達(dá)N個脈沖，則C = 480/N，nF。如果得到N = 48，則測得的電容將為10 nF。

請記住，這兩種方法都依賴于所用電阻值的準(zhǔn)確性。

責(zé)任編輯：wv