מד קיבול דיגיטלי

הפרויקט המוצע: מד-הקיבול מבוסס על הרעיון של אספקת זרם קבוע ממקור זרם, ומדידת הזמן הדרוש לטעון את הקבל הנמדד לרמת מתח ידועה. ישנה נוסחה שמקשרת בין קיבול הקבל, לבין הזמן הנדרש לטעינתו אל ערך מתח מסוים כשהטעינה מתבצעת בזרם קבוע. אם מודדים את הזמן, ניתן להסיק ממנו את קיבול הקבל.

 

Capacitors meter

עקרון הפעולה:
יש מקור-זרם קבוע שמחובר בטור לקבל הנבדק, מקור-מתח קבוע המשמש כייחוס וניתן לכיוונון עדין בכדי לכייל את המכשיר, טרנזיסטור המשמש כמתג אלקטרוני ומחובר דרך נגד קטן על-פני הקבל הנבדק ,תצוגה ומיקרובקר שמבקר על פעולת הרכיבים. מחברים את הקבל הנבדק אל המודד. המערכת מבצעת מדידה מחזורית כל-הזמן. בתחילת מחזור מדידה, המיקרובקר גורם לטרנזיסטור להכנס לרוויה. הטרנזיסטור שמחובר על-פני הקבל הנבדק דרך נגד קטן, מייצר "קצר" בעל התנגדות נמוכה על-פני הקבל וגורם לפריקתו המהירה.
[יש לוודא שבמצב שהטרנזיסטור ברוויה, לא תהיה צריכת זרם גבוהה הנגרמת מכך שמקור-הזרם יזרים זרם ישירות לאדמה, דרך הטרנזיסטור שברוויה!]

המיקרובקר מפסיק את הרוויה של הטרנזיסטור ("המפסק פתוח") ואז הקבל הנמדד מתחיל להטען דרך מקור-הזרם שמחובר אליו באופן טורי. המיקרובקר מפעיל טיימר ומודד את הזמן שעובר.
תוך כדי שהקבל הנבדק נטען ממקור-הזרם הקבוע, המתח על-פניו הולך וגדל. המתח מושווה כל-הזמן למתח הייחוס (המתקבל ממקור-המתח הקבוע) בעזרת משווה-מתח. מוצא משווה-המתח מחובר אל אחת ממבואות ה-IO של הבקר.
הבקר בודק כל-הזמן את מוצא המשווה (על-ידי Polling או פסיקה, צריך לחשוב בתכנון) וברגע שהמתח על-פני הקבל הנבדק גדול יותר ממתח הייחוס, משתנה מוצא משווה-המתח, הבקר מזהה את השינוי ועוצר את הטיימר. עתה, הערך הקיים בטיימר, הוא יחסי לזמן שנדרש למערכת לטעון את הקבל למתח הייחוס הקבוע. ניתן להמיר את הערך הזה לקיבול של הקבל בעזרת טבלת-המרה או שיטה דומה. לאחר ההמרה יש לכתוב את ערך הקבל בתצוגה ולהתחיל מחזור-מדידה חדש.

רכיבים עיקריים: מיקרובקר, תצוגת LCD אלפא-נומרית, טרנזיסטור מתאים, משווה-מתח, לחצנים.

שיקולי תכנון: כדאי לבחור מיקרובקר שמכיל משווה-מתח בתוכו, על-מנת לחסוך רכיב על הלוח.

שיפורים אפשריים: הוספת שינוי אוטומטי של תחום-המדידה, כי אי-אפשר למדוד גם קבלים גדולים וגם קטנים עם אותו מנגנון מדידת-זמן. שינוי תחומי מדידה הוא בעיקרון שינוי זרם הטעינה אל הקבל וניתן לעשות זאת בעזרת אוסף של נגדים שונים אותם ממתגים בעזרת "מתגים אלקטרוניים" בהתאם לתחום המדידה הרצוי.

הקלות אפשריות: אין. הפעולה הבסיסית של מד-הקיבול זקוקה לכל המרכיבים שתוארו.

הפרויקט נשמע מעניין, אבל תרצו ליווי מקצועי?  ==> צרו קשר