如何选择 Arduino 电容表的电阻值

电器工程 Arduino 电容器 电容
2022-01-28 23:15:34

我正在研究一个 Arduino 电容表的例子,我看到的例子给出了 RC 电路的已知电阻为 10 kΩ。据我了解,我们可以使用“任何”已知的阻力。通常选择 10 千欧是否有原因?

两个都使用 10 千欧的例子: https ://www.circuitbasics.com/how-to-make-an-arduino-capacitance-meter/

这是对 Quora 问题的回答,该问题还使用 10 kΩ 电阻和 9 V 电池的电容: 如何确定未知电容器的电容?

还有其他的。

3个回答

通常希望使电阻最大化,以便能够测量相对较小的电容值。

ATmega328P 数据表

“ADC 针对输出阻抗约为 10 kΩ 或更小的模拟信号进行了优化。

.. 然后继续描述对采样时间的影响。漏电流也是一个潜在的问题。

这并不意味着经过仔细分析,在某些特定情况下不能使用更少或更多的阻力,但这是一个合理的起点。

例如,要测量 10,000 µF 电容器,10 kΩ 可能太大(\$\tau\$ = 100 秒)。但是,如果电阻太低,则 GPIO 引脚的输出电阻将开始影响时间常数。

只是 10 kΩ 对电压/电流和电容(或:电荷,这只是电容·电压)和使用的时间尺度有意义。这设定了数量级。您需要意识到,只有在测量设备(此处为微控制器的 ADC)对观察到的现象影响很小的情况下,您测量事物的方式才有效。选择一个更大的电阻,与通过电阻相比,大量的放电电流将流过 ADC。选择一个小得多的,您的微控制器将太慢而无法测量较小电容器的放电时间。

为什么正好是10 kΩ?这有点武断。

有“一系列首选数字”,从中获取诸如电阻值之类的东西。1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8 和 8.2 倍任何 10 的幂都很容易买到(称为 E12 系列)。其他值也确实存在,但比较少见。

由于这是一种测量设备,因此您需要购买具有极小误差的指定电阻的电阻器 - 高达 5% 的误差是“标准”电阻器,但您可以获得误差小于 0.1% 的电阻器规格。然而,这些都是“特殊用途”,而且价格更高,而且不具备任何价值。

您会发现 1.0·10⁴ Ω 是首选数字,您可以获得标称值为 10 kΩ 的精密电阻器。

数字工程师倾向于使用 10 kΩ 来完成并非绝对需要不同东西的每项工作。10 kΩ 电阻器将在 5 V 时消耗 50 µA 或在 3.3 V 时消耗 33 µA,这提供了可接受的功耗和合理的抗干扰能力。

您可能还会注意到,数字工程师使用 10 或 100 nF 的去耦电容,其中 33 或 47 nF 就可以了。