原文：https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-capacitance-meter-circuit

当我们遇到先前设计的电路板时，或者我们从旧电视或计算机中取出一块电路板进行维修时。有时我们需要知道板上特定电容器的电容以消除故障。然后，我们面临着从板上获取电容器的准确值的问题，特别是如果它是表面贴装器件。我们可以购买用于测量电容的设备，但是所有这些设备都很昂贵，并不适合所有人。考虑到这一点，我们将设计一个简单的Arduino电容表 来测量未知电容器的电容。

该仪表可以容易地制造并且还具有成本效益。我们将使用Arduino Uno，施密特触发门和555 IC计时器制造电容表。

所需组件：

555定时器IC
IC 74HC14施密特触发门或非门。
1KΩ电阻器（2个），10KΩ电阻器
100nF电容器，1000µF电容器
16 * 2液晶屏
面包板和一些连接器。

电路说明：

下图显示了使用Arduino的电容表的电路图。电路很简单，LCD与Arduino相连以显示测得的电容器电容。方波发生器电路（在稳定模式下为555）连接到Arduino，在这里我们已经连接了需要测量其电容的电容器。施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)（IC 74LS14）用于确保仅将矩形波馈送到Arduino。为了滤除噪声，我们在电源两端增加了两个电容器。

该电路可以准确地测量10nF至10uF范围内的电容。

基于555定时器IC的方波发生器：

首先，我们将讨论基于555 Timer IC的方波发生器，或者我应该说555 Astable Multivibrator。我们知道，电容器的电容不能在数字电路中直接测量，换句话说，UNO处理数字信号，因此不能直接测量电容。因此，我们使用555方波发生器电路将电容器连接到数字世界。

简而言之，计时器提供方波输出，其频率直接影响与其相连的电容。因此，首先我们获得方波信号，该信号的频率代表未知电容器的电容，然后将该信号馈送到UNO以获取适当的值。

不稳定模式下的常规配置555，如下图所示：

输出信号频率取决于RA，RB电阻和电容器C。

频率（F）= 1 /（时间段）= 1.44 /（（RA + RB * 2）* C）。

在此，RA和RB是电阻值，C是电容值。通过将电阻和电容值放在上述公式中，我们可以得出输出方波的频率。

我们将连接1KΩ作为RA和10KΩ作为RB。所以公式变成

频率（F）= 1 /（时间段）= 1.44 /（21000 * C）。

通过重新排列我们拥有的条款，

电容C = 1.44 /（21000 * F）

在我们的程序代码（请参阅下文）中，为了准确获取电容值，我们通过将获得的结果（以法拉为单位）乘以“ 1000000000”来计算以nF为单位的结果。另外，由于RA和RB的精确电阻分别为0.98K和9.88K，因此我们使用了“ 20800”而不是21000。

因此，如果我们知道方波的频率，就可以得到电容值。

施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)：

由计时器电路生成的信号并不完全安全，无法直接提供给Arduino Uno。考虑到UNO的敏感性，我们使用施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)。施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)是数字逻辑门。

该门根据输入电压电平提供输出。施密特触发器具有THERSHOLD电压电平，当施加到栅极的INPUT信号的电压电平高于逻辑门的THRESHOLD时，OUTPUT变为高电平。如果INPUT电压信号电平低于THRESHOLD，则门的OUTPUT将为LOW。因此，我们通常不会单独获得施密特触发器，因此在施密特触发器之后总是有一个非门。施密特触发器的工作原理在这里进行了说明：施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)

我们将使用74HC14芯片，该芯片中有6个施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)。这些六个门在内部进行了连接，如下图所示。

倒立施密特触发器门(Schmitt Trigger Gate)的真值表是在下面的图显示，与此我们必须为在其端子反相的正和负的时间段的UNO编程。

将定时器电路产生的信号连接到ST门，在输出端会有倒相时间的矩形波，可以安全地给UNO。

Arduino测量电容：

Uno有一个特殊的函数***pulseIn****，*它使我们能够确定特定矩形波的正态持续时间或负态持续时间：

Htime = pulseIn（8，HIGH）;
Ltime = pulseIn（8，LOW）;

所述pulseIn功能措施，其高或低电平存在于乌诺的PIN8的时间。pulseIn功能以微秒为单位测量此高时间（Htime）和低时间（Ltime）。当我们将Htime和Ltime加在一起时，我们将得到Cycle Duration(周期持续时间)，通过反转它，我们将得到Frequency。

一旦有了频率，就可以使用前面讨论的公式来获得电容。

摘要和测试：

因此，总而言之，我们将未知电容器连接到555定时器电路，后者会生成一个方波输出，该输出的频率与电容器的电容直接相关。该信号通过ST门提供给UNO。UNO测量频率。在已知频率的情况下，我们对UNO进行编程，以使用前面讨论的公式来计算电容。

让我们看看我得到的一些结果，

当我连接1uF电解电容器时，结果为1091.84 nF〜1uF。用0.1uF的聚酯电容器得到的结果为107.70 nF〜0.1uF

然后我连接了0.1uF的陶瓷电容器，结果为100.25 nF〜0.1uF。此外，使用4.7uF电解电容器的结果为4842.83 nF〜4.8uF

这样便可以简单地测量任何电容器的电容。

代码

#include <LiquidCrystal.h>LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7);int32_t Htime;
int32_t Ltime;
float Ttime;
float frequency;
float capacitance;void setup()
{pinMode(8,INPUT);            //pin 8 as signal inputlcd.begin(16, 2);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("capacitance =");
}
void loop()
{for (int i=0;i<5;i++)        //measure time duration five times{Ltime=(pulseIn(8,HIGH)+Ltime)/2;        //get average for each cycleHtime=(pulseIn(8,LOW)+Htime)/2;}Ttime = Htime+Ltime;frequency=1000000/Ttime;capacitance = (1.44*1000000000)/(20800*frequency);   //calculating the Capacitance in nFlcd.setCursor(0,1);lcd.print(capacitance);lcd.print(" nF   ");delay(500);
}