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### **定义**
**电容**被定义为身体存储电荷的能力。电容的单位是法拉（符号：F），以英国物理学家迈克尔·法拉第的名字命名。1 法拉电容器在充电时具有 1 库仑的电荷，其板之间的电位差为 1 伏。
### **电容测量**
每个Arduino电容计都依赖于电容器的相同基本特性 - **时间常数**。电容器的时间常数定义为**电容器两端的电压在充满电时达到其电压的63.2%所需的时间**。较大的电容器需要更长的时间来充电，因此具有较大的时间常数。Arduino可以测量电容，因为电容器充电所需的时间与其电容直接相关：
TC = R * C
- TC 是电容器的时间常数（以秒为单位）。
- R是电路的电阻（以欧姆为单位）。
- C是电容器的电容（以法拉为单位）1uf = .0000001法拉= 10^-6法拉。
- 示例：1 兆欧 * 1 微法拉 = 1 秒
- 示例：10k 欧姆 * 100 微法拉 = 1 秒
### 电容测量代码算法
1. 将放电引脚设置为 INPUT（因此无法对电容器放电）
2. 将充电引脚设置为输出并使其为高电平
3. 用 *millis（）* 记录开始时间
4. 在环路中反复检查电压，直到达到总电压的63.2%。
5. 电容充电后，从开始时间中减去电流时间，以了解电容器充电所花费的时间。
6. **将时间T（以秒为单位）除以以欧姆为单位的充电电阻R，得到电容C。**
7. 在串行监视器上*打印*该值。
8. 对电容器放电。为此，请执行以下操作：
9. 将充电引脚设置为输入
10. 将放电引脚设置为输出并使其低电平
11. 读取电压以确保电容器完全放电
12. 循环并再次执行
### **电容测量电路**
### 电容测量电路
## **用于电容测量的 Arduino 代码**
```c
/*电容测量
一个电容器通过一个电阻，在一个时间常数内充电，定义为T秒，其中
* c = r * c
* TC =以秒为单位的时间常数周期
* R =电阻(欧姆)
* C =电容，单位为法拉(1微法拉(ufd) = .0000001法拉= 10^-6法拉)
＊
*电容器在一个时间常数的电压定义为充电电压的63.2%。
*/
#define analogPin 0 // analog pin for measuring capacitor voltage
#define chargePin 13 //为电容器充电的引脚-连接到充电电阻的一端
#define dischargePin 11 // 引脚放电电容器
#define resistorValue 10000.0F // 10K将此更改为您正在使用的任何电阻值
// F formatter tells compiler it's a floating point value F格式化器告诉编译器它是一个浮点值
unsigned long startTime;
unsigned long elapsedTime;//决定了给电容器充电的时间
// 电容变量进行初始化
float microFarads; // floating point variable to preserve precision, make calculations浮点变量保持精度，进行计算
float nanoFarads;
void setup(){
pinMode(chargePin, OUTPUT); // set chargePin to output
digitalWrite(chargePin, LOW);
Serial.begin(9600); // initialize serial transmission for debugging
}
void loop(){
digitalWrite(chargePin, HIGH); // set chargePin HIGH and capacitor charging
startTime = millis();//开始计时器
while(analogRead(analogPin) < 648){ // 647是1023的63.2%，相当于满量程电压，直到电容达到总电压的63.2%才退出
}
elapsedTime= millis() - startTime;//决定了给电容器充电的时间
// convert milliseconds to seconds ( 10^-3 ) and Farads to microFarads ( 10^6 ), net 10^3 (1000) 将毫秒换算成秒(10 ^-3)，将法拉换算成微法拉(10 ^6)，比完净10^3 (1000)
microFarads = ((float)elapsedTime / resistorValue) * 1000;
Serial.print(elapsedTime); // 将值打印到串口
Serial.print(" mS "); //打印单位和回车
if (microFarads > 1){//确定单元应该是uf的还是nf的，并相应打印
Serial.print((long)microFarads); // print the value to serial port
Serial.println(" microFarads"); // print units and carriage return
}
else
{
// if value is smaller than one microFarad, convert to nanoFarads (10^-9 Farad).
// This is a workaround because Serial.print will not print floats
//如果value小于1 microFarad，则转换为nanoFarads (10^-9 Farad)。
//这是一个解决方案，因为串行。Print将不会打印浮点数
nanoFarads = microFarads * 1000.0; // multiply by 1000 to convert to nanoFarads (10^-9 Farads)//乘以1000转换为nanoFarads
Serial.print((long)nanoFarads); // print the value to serial port
Serial.println(" nanoFarads"); // print units and carriage return
}
/* dicharge the capacitor */
/*给电容器放电*/
digitalWrite(chargePin, LOW); // set charge pin to LOW 停止充电电容器
pinMode(dischargePin, OUTPUT); // set discharge pin to output 允许电容器放电
digitalWrite(dischargePin, LOW); // set discharge pin LOW
while(analogRead(analogPin) > 0){ // wait until capacitor is completely discharged//等待直到电容器完全放电
}
pinMode(dischargePin, INPUT); // set discharge pin back to input//防止电容器放电
}
```
## **电容测量结果**
- 如果没有电容连接，代码将在此行上等待*" while(analogRead(analogPin) < 648) // 647 是 1023 的 63.2%，对应于满量程电压"*
- 连接测试端子之间的电容，观察串口监视器将显示结果。如果没有电容连接，串行端将不会显示任何内容。
- 该程序将反复测试电容器，并且值可能会略有不同。最好取这些值的平均值。
**注：此传感器对于 1 μF 至 3500 μF 之间的电容值最为精确。**
电容测量结果
无电容
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