Medidor de Capacitancia Autoranging DIY (10 pF–10 µF) – Fácil Construcción con Arduino

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Sobre el Proyecto

Los multímetros digitales simples no miden capacitancia; para ello se necesita un multímetro avanzado y caro o un módulo dedicado. En este proyecto construimos un medidor de capacitancia Arduino con función Auto-Ranging. Mide desde 10 pF hasta 10,000 µF (10 mF). La medición es automática: basta conectar el capacitor a los bornes de medida. El dispositivo tiene dos rangos: nF y µF. Primero se activa el rango nF; si la capacitancia es demasiado grande, conmuta a µF.

Principio de Funcionamiento

Cada medidor de capacitancia usa un circuito RC con resistencias conocidas y capacitor desconocido. El Arduino mide la tensión en el capacitor y registra el tiempo que tarda en alcanzar un cierto porcentaje de su tensión de carga completa (constante de tiempo τ = R·C). Conociendo la resistencia, el programa calcula la capacitancia desconocida. El capacitor bajo prueba se carga a través de una de las resistencias. El Arduino inicia la carga según la capacidad estimada. Al encender, se realiza una calibración a cero (no debe haber capacitor conectado). Todos los capacitores deben pre-descargarse.

La precisión es ± unos pocos por ciento, dependiendo principalmente de la tolerancia de las resistencias usadas y la estabilidad de la tensión de alimentación. Finalmente, el dispositivo se aloja en una caja adecuada, convirtiéndose en otra herramienta útil para tu laboratorio.

Código

Código Arduino (C/C++)

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // RS,E,D4,D5,D6,D7

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // LCD 16x2
  pinMode(A0, INPUT);
}

unsigned long time0, time1, time2;
float c, null0;
byte kn, mk, i;

void loop() {
  lcd.setCursor(15, 0);
  lcd.print("*");
  
  if (mk == 0) {
    pinMode(8, OUTPUT);
    pinMode(7, INPUT);
    digitalWrite(8, HIGH);
  }
  if (mk == 1) {
    pinMode(7, OUTPUT);
    pinMode(8, INPUT);
    digitalWrite(7, HIGH);
  }
  
  time0 = micros();
  while (analogRead(A0) < 644) {
    time2 = micros() - time0;
    if (time2 >= 1000000 && mk == 0) {
      mk = 1;
      time0 = 100000000;
      break;
    }
  }
  
  time1 = micros() - time0;
  while (analogRead(A0) > 0) {
    pinMode(7, OUTPUT);
    pinMode(8, OUTPUT);
    digitalWrite(7, LOW);
    digitalWrite(8, LOW);
  }
  
  if (mk == 1 && time1 < 1000) mk = 0;
  
  lcd.setCursor(1, 0);
  c = time1;
  c = c / 1000 - null0;
  c = abs(c);
  
  if (time1 >= 10000000) {
    lcd.setCursor(1, 0);
    lcd.print(" TEST uF ");
  } else {
    lcd.print(c);
    if (mk == 0) lcd.print(" nF ");
    if (mk == 1) lcd.print(" uF ");
  }
  
  if (i == 0) {
    i++;
    null0 = c + 0.02;
  }
  delay(100);
}

Esquemático