সহজ অটোরঞ্জ ক্যাপাসিটর পরীক্ষক / ক্যাপাসিট্যান্স মিটার আরডুইনো এবং হাতে: 4 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

হ্যালো!

এই পদার্থবিজ্ঞান-ইউনিটের জন্য আপনার প্রয়োজন:

* 0-12V সহ একটি পাওয়ার সাপ্লাই

* এক বা একাধিক ক্যাপাসিটার

* এক বা একাধিক চার্জিং প্রতিরোধক

* একটি স্টপওয়াচ

* ভোল্টেজ পরিমাপের জন্য একটি মাল্টিমিটার

* একটি arduino ন্যানো

* 16x2 I²C ডিসপ্লে

* 220, 10k, 4.7M এবং 1Gohms 1 gohms প্রতিরোধক সহ 1 / 4W প্রতিরোধক

* ডুপন্ট তার

ধাপ 1: ক্যাপাসিটার সম্পর্কে সাধারণ তথ্য

ক্যাপাসিটর ইলেকট্রনিক্সে খুব গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।এগুলি ফিল্টার, ইন্টিগ্রেটর ইত্যাদি হিসাবে চার্জ সংরক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয় কিন্তু গাণিতিকভাবে ক্যাপাসিটরের মধ্যে অনেক কিছু আছে। সুতরাং আপনি ক্যাপাসিটার এবং সেগুলো দিয়ে সূচকীয় ফাংশন অনুশীলন করতে পারেন। কাজ যদি একটি প্রাথমিকভাবে চার্জ না করা ক্যাপাসিটর একটি প্রতিরোধকের মাধ্যমে একটি ভোল্টেজ উৎসের সাথে সংযুক্ত থাকে, তাহলে ক্যাপাসিটরের চার্জ ক্রমাগত প্রবাহিত হয়। Q = C * U (C = ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স) সূত্র অনুযায়ী বর্ধিত চার্জ Q এর সাথে, ক্যাপাসিটর জুড়ে ভোল্টেজ Uও বৃদ্ধি পায়। যাইহোক, চার্জিং কারেন্ট কমছে এবং দ্রুত চার্জ করা ক্যাপাসিটরের চার্জ পূরণ করা আরও কঠিন হয়ে উঠছে। ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ U (t) নিম্নলিখিত সূত্র মেনে চলে:

U (t) = U0 * (1-exp (-k * t))

U0 হল বিদ্যুৎ সরবরাহের ভোল্টেজ, t হল সময় এবং k হল চার্জিং প্রক্রিয়ার গতির পরিমাপ। কে কোন আকারের উপর নির্ভর করে? স্টোরেজ ক্যাপাসিটি যত বড় হবে (অর্থাৎ ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স সি), ধীর গতিতে এটি চার্জ পূরণ করে এবং ধীর ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায়। বড় সি, ছোট কে। ক্যাপাসিটর এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের মধ্যে প্রতিরোধও চার্জ পরিবহনকে সীমাবদ্ধ করে। একটি বড় প্রতিরোধ R একটি ছোট কারেন্ট I এর কারণ এবং তাই প্রতি সেকেন্ডে কম চার্জ ক্যাপাসিটরের দিকে প্রবাহিত করে। বড় R, ছোট k। কে এবং আর বা সি এর মধ্যে সঠিক সম্পর্ক হল:

k = 1 / (R * C)।

ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ U (t) এভাবে সূত্র U (t) = U0 * (1-exp (-t / (R * C))) অনুযায়ী বৃদ্ধি পায়

ধাপ 2: পরিমাপ

শিক্ষার্থীদের একটি টেবিলে সময় ভোল্টেজ ইউ প্রবেশ করতে হবে এবং তারপর সূচকীয় ফাংশন আঁকতে হবে। যদি ভোল্টেজ খুব দ্রুত বৃদ্ধি পায়, তাহলে আপনাকে আর রেজিস্ট্যান্স বাড়াতে হবে।

যদি কেউ U0, রেজিস্ট্যান্স R এবং ভোল্টেজ U (t) একটি নির্দিষ্ট সময় t পরে জানে, তাহলে ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স C এর হিসাব করা যাবে। এর জন্য একজনকে সমীকরণ লগারিদম করতে হবে এবং কিছু রূপান্তরের পরে আমরা পাই: C = -t / (R * ln (1 - U (t) / U0))

উদাহরণ: U0 = 10V, R = 100 kohms, t = 7 সেকেন্ড, U (7 সেকেন্ড) = 3.54V। তারপর C এর ফলাফল C = 160 μF।

কিন্তু ক্যাপাসিটি সি নির্ধারণ করার জন্য একটি দ্বিতীয়, সহজ পদ্ধতি আছে।

U (t) = U0 * (1-exp (-R * C / (R * C)) = U0 * (1-exp (-1)) = U0 * 0.632

এটার মানে কি? শিক্ষার্থীদের অবশ্যই সময় নির্ধারণ করতে হবে যার পরে ভোল্টেজ U (t) U0 এর ঠিক 63.2%। বিশেষ করে, উপরের উদাহরণের জন্য, সময় চাওয়া হয় যার পরে ক্যাপাসিটরের জুড়ে ভোল্টেজ 10V * 0.632 = 6.3V হয়। 16 সেকেন্ড পরে এই অবস্থা। এই মানটি এখন t = R * C: 16 = 100000 * C. সমীকরণে ertedোকানো হয়েছে।এটি ফল দেয়: C = 160 μF।

ধাপ 3: আরডুইনো

অনুশীলন শেষে, ক্ষমতাটি আরডুইনো দিয়েও নির্ধারণ করা যেতে পারে। এটি পূর্ববর্তী পদ্ধতি অনুসারে ঠিক ক্ষমতা C গণনা করে। এটি একটি পরিচিত রোধক R এর মাধ্যমে 5V দিয়ে ক্যাপাসিটরের চার্জ করে এবং ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ = 5V * 0.632 = 3.16V এর পরে সময় নির্ধারণ করে। আরডুইনো ডিজিটাল-টু-এনালগ কনভার্টারের জন্য, 5V 1023 এর সমান। অতএব, আপনাকে এনালগ ইনপুটের মান 1023 * 3.16 / 5 = 647 না হওয়া পর্যন্ত অপেক্ষা করতে হবে। এই সময়ের সাথে, ক্ষমতা C গণনা করা যেতে পারে। যাতে খুব ভিন্ন ক্যাপাসিট্যান্স সহ ক্যাপাসিটারগুলি পরিমাপ করা যায়, 3 টি ভিন্ন চার্জিং প্রতিরোধক ব্যবহার করা হয়। প্রথমত, 647 পর্যন্ত চার্জিং সময় নির্ধারণ করতে একটি কম প্রতিরোধের ব্যবহার করা হয়। যদি এটি খুব ছোট হয় তবে পরিমাপের শেষে 1 Gohms প্রতিরোধের অনুসরণ করা হয়। C- এর মানটি সঠিক ইউনিটের (µF, nF বা pF) ডিসপ্লেতে প্রদর্শিত হয়।

ধাপ 4: উপসংহার

এই ইউনিটে শিক্ষার্থীরা কী শিখবে? আপনি ক্যাপাসিটার, তাদের ক্যাপাসিট্যান্স সি, সূচকীয় ফাংশন, লগারিদম, শতাংশ গণনা এবং আরডুইনো সম্পর্কে জানতে পারবেন। আমি অনেক চিন্তা করি.

এই ইউনিট 16-17 বছর বয়সী ছাত্রদের জন্য উপযুক্ত। আপনি অবশ্যই ইতিমধ্যেই সূচকীয় ফাংশন এবং গণিতে লগারিদম দিয়ে গেছেন। আপনার ক্লাস এবং ইউরেকাতে এটি চেষ্টা করে মজা করুন!

আপনি যদি ক্লাসরুম বিজ্ঞান প্রতিযোগিতায় আমাকে ভোট দেন তাহলে আমি খুব খুশি হব। এটার জন্য অনেক ধন্যবাদ!

আপনি যদি আমার অন্যান্য পদার্থবিদ্যা প্রকল্পে আগ্রহী হন, এখানে আমার ইউটিউব চ্যানেল:

আরও পদার্থবিদ্যা প্রকল্প: