Presné meranie kapacity
Princíp
Ak obvod prechádza z jedného ustáleného stavu, do iného ustáleného stavu, stav obvodu (časový úsek) medzi tými to dvomi ustálenými stavmi sa nazýva prechodný stav (prechodný jav - transient). Tento jav je jedným zo základných operácií v impulzových obvodoch.
| Súbor:Meranie kapacity pomocou PSoC 01.jpg |
| Schéma zapojenia a priebeh nabíjania |
Ak je spínač na obr.1 otvorený (vypnutý), bude sa kondenzátor C nabíjať cez rezistor R a priebeh napätia Vc bude taký, ako vidíte na obr. 1. Vzťah medzi uplynutým časom t a napätím Vc je vyjadrený nasledujúcou rovnicou (1):
[math]{{v}_{C}}=E(1-{{\varepsilon }^{-t\frac{1}{RC}}})[/math]
,kde t je čas v sekundách, R je odpor v ohmoch, C kapacita vo faradoch a epsilon je Napierovo číslo rovnajúce sa cca. 2,72. Keď Vc dosiahne hodnotu Vc1, čas t1 môžeme vyjadriť nasledujúcim vzťahom (2):
[math]{{t}_{1}}=-RC\ln (1-\frac{{{V}_{C1}}}{E})[/math]
Tento vzťah znamená, že čas t1 je úmerný hodnote pripojenej kapacity (kondenzátora) a tým pádom, môžme túto neznámu kapacitu vypočítať z času nabíjania a ostatných parametrov, ktoré sú fixne dané.
Technické parametre:
Meranie kapacity:
- Rozsah: 0-1000pF
- Presnosť: 0.1%(z maximálneho rozsahu)
Meranie teploty:
- Rozsah: -25°C- +125°C
- Presnosť: +/- 0.5°C(10 až 80°C )
- +/- 1°C(-10 až 85°C )
Komunikácia:
- RS232,19200Bd
Rozhrania:
- Tx-Data sériové rozhranie TTL, 19200Bd
- PWM 0 … 100%
- logické výstupy pre stavy <LOW, NORMAL, >HIGH
- analogový výstup 0 … 5V
Princíp merania
Neznáma kapacita Cx je pripojená k meraciemu obvodu pomocou kapacity Cv. Hodnota kapacity Cv je omnoho väčšia ako môže byť maximálna hodnota kapacity Cx.
Princíp meranie je založený na periodickom nabíjaní a vybíjaní kapacity Cx na polovičnú hodnotu napájacieho napätia. Teda doba vybíjania a nabíjania je úmerná kapacite Cx. Doba nabíjania a vybíjania nezávisí od napájacieho napätia, pri splnení podmienky Cv>>Cx je určená len hodnotouCx.
| Súbor:Meranie kapacity pomocou PSoC 01.jpg |
| Zapojenie spínačov |
Riadenie nabíjania a vybíjania kondenzátora sa uskutočňuje pomocou spínačov S1až S4. Spínanie jednotlivých spínačov je vyobrazené na obrázku.
| Súbor:Meranie kapacity pomocou PSoC 02.jpg |
| Spínanie jednotlivých spínačov |
|
| Na obrázku je zobrazené klasické analógové zapojenie kapacitného hladinomera. |
|
| Zapojenie pomocou mikrokontrolera PSoC CY8C27143. |
|
| Bloková schéma |
Zdroj : http://www.discovercircuits.com/PDF-FILES/capgage.pdf
