Medidor de capacidades

1 Introduction section to the performed project 4

1.1 General introduction 4
1.2 The project 5
1.2.1 Idea principal: 5
1.2.2 Frecuencia conocida, capacidad desconocida 5
1.2.3 Medida de frecuencia mediante un microcontrolador 7
1.2.4 Configuración de salidas 8
1.2.5 Conclusión de funcionamiento 9

2 Theoretical operation of the designed system 10

3 All theelectronic schemes 11

3.1.1 Selector 11
3.1.2 Timer 555 11
3.1.3 CMOS 8-bit microcontroller 12
3.1.4 BCD TO 7-SEGMENT DECODER/DRIVER 13

4 Calculations and/or justification of the values of all the components used in the design 14

4.1 Cálculo para el funcionamiento del 555 14
4.2 Oscilador para el microcontrolador 15
4.3 visualización dinámica 16

5 Simulationresults obtained with the PSpice program, commenting them in detail. 17

5.1 Esquema del capacímetro 17
5.2 Circuito de pistas 18
5.3 Vista del circuito impreso 19

6 Experimental results (with graphs, tables, etc.) obtained in the laboratory that corroborates the operation of the capacitance-meter system, commenting them in detail 20

7 Complete listing of all the components used inthe circuit 22

8 Economic budget of the implemented prototype 23

9 Final conclusions and commentaries 24

10 Used and consulted bibliographical references 25

Introduction section to the performed project

1 General introduction

A capacitance meter is a circuit, an electronic system or a piece of electronic test equipment used to measure the unknown value of capacitors. Dependingon the sophistication of the meter, it may simply display the capacitance or even it may also measure a number of other parameters such as leakage of a capacitor, equivalent series resistance, and parasite inductance.

In the simplest version of the capacitance meter, as we can appreciate in figure 1, it consists of a first block, which we will call conversion block, that obtains a voltage orcurrent at its output terminal v1(t) that is function (preferably a linear relation) of the unknown capacitance. Therefore, measuring the value of this electrical magnitude, we can determine with more o less accuracy the value of the aforementioned unknown capacitor.

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Fig. 1: Design

2 The project

In this report the main features of electronic instrumentation are exposed tobuild a digital capacitance meter of wide range (1nF to 1000μF) basing their operation on the measure of trasient response of a R-C network.

1 Idea principal:

El proyecto del capacímetro se puede dividir en tres fases, la primera es la de generador de impulsos que se efectúa mediante un temporizador 555, la segunda es la de procesado de información que se realiza mediante un 8051 yfinalmente la visualización que se realiza mediante displays.

2 Frecuencia conocida, capacidad desconocida

Se desea obtener la capacidad de un condensador mediante frecuencia. De entre las diferentes soluciones se ha escogido la del temporizador 555 astable, ya que utiliza una frecuencia de oscilación que podemos conocer mediante un 8051 fijando las resistencias Ra y Rb, también permite una lectura(carga y descarga del condensador) periódica.

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Fig. 2: Astable 555
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Fig. 3 : oscillation frequency

Frecuencia de oscilación de esta configuración: F = 1,44 / [ (RA + 2RB) CX ].

Para obtener la salida en Vout el 555 dispone de una báscula RS la cual memoriza el nivel alto de tensión que se produce en el comparador conectado a “Set” VC = 2/3E (Comienza transitoriode descarga). Esta memorización se mantiene hasta que VC = 1/3E, tensión en la cual se genera un nivel alto a la salida del comparador conectado a “Reset”, que hace memorizar un nivel bajo al biestable ( Comienza el transitorio de carga ).

La carga o descarga del condensador se realiza mediante un biestable y un transistor interno del 555. En el transitorio de carga la corriente circula...