Kapazitätsmessgerät mit AVR und LCD Display

posted by: Claudio Hediger

Hobbybastler und Elektroniker haben häufig das Problem, das Sie nicht genau wissen, wie gross die Kapazität eines Kondensators ist. Manchmal möchte man auch selbst einen Kondensator herstellen um diesen z.B. für Hochspannungsanwendungen einsetzen zu können.

Also benötigt man so etwas wie ein Kapazitätsmessgerät.

Viele gängige Multimeter bieten diese Messmöglichkeit bereits an. Das ist natürlich praktisch. Doch wer kein solches Multimeter besitzt, der kann sich so ein Messgerät mit vergleichsweise geringem Aufwand auch selber zusammenbauen.

Alles was man dafür braucht ist ein AVR Mikrocontroller (ATiny 25) ein Schieberegister (74HC164) ein LCD Display und ein bisschen Hühnerfutter.

 

Das Messverfahren

Das hier verwendete Messverfahren, nutzt eine einfache Formel zur Berechnung der Kapazität. Sie lautet t = C * R (t = tau) umgestellt nach C lautet die Formel t / R.

R ist der Ladewiderstand des Kondensators. Tau bestimmt die Zeit nach welcher der Kondensator auch 63% der angelegten Spannung geladen wurde.

Gemessen wird nun also folgendermassen.

Der zu messende Kondensator wird über einen Widerstand mit 5V geladen.
Seine Spannung wird permanent von einem Komparator überwacht. Erreicht der Kondensator die 63% Grenze, in diesem Fall wären das 3.15V, so wird die Zeit die er für das Aufladen benötigt hat abgespeichert.

Nun wird die Zeit durch den Widerstandswert dividiert und schon erhält man den Kapazitätswert.

Dieses Messverfahren ist selbstverständlich nicht für höchste Genauigkeiten geeignet, für den groben Überblick reicht es jedoch allemal.

 

Die Schaltung

Nachfolgend nun die Schaltung des Messgeräts

Auffalend ist natürlich, dass dieses Messgerät mit einem 8Beinigen Mikrocontroller auskommt.

Einziger nachteil, mann muss den Kondensator zuerst entladen und diesen dann an die Messeingänge halten.

 

Die Kalibration

Möchte man nun dieses Gerät nachbauen, so muss man es nach erfolgten zusammenbau zuerst Kalibrieren. Dies tut man indem man mit dem Spindeltrimmer eine Spannung von 3.15V einstellt (bei 5V Ladespannung). Im Code muss man ggf. eine Abweichung des Ladewiderstandes R3 anpassen. (Wichtig: Der Code ist für einen Widerstand von 17kOhm ausgelegt. Ist einfach in den Defines zu ändern!

 

Fotos vom Messgerät