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Kontinuierliche Kapazitätsmessung |
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BID = 598126
Meissmax
Gerade angekommen
Beiträge: 1
Wohnort: Graz
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Guten Morgen,
Ich habe ein Problem mit der Schaltung zu folgender Aufgabenstellung:
Zu messen ist ein Kondensator der sich durch Druck ständig verändert (Dielektrikum wird gestaucht), ausgewertet werden die Ergebnisse von einem Mikrocontroller, für den ich das verwertbare Signal liefern muss.
Informationen die ich soweit rechnerisch gewonnen habe:
C = εo * εr * A/d
I = U/Rc
Rc = 1/(ωC)
εo = 8,85 * 10^-12
εr (Silikon Kautschuk als Dielektrikum) = ca. 3
f = 1 MHz
U = 10V
A = 0,01m^2
d = 0,001m - 0,0005m
Durch die Belastung sollte sich d zwischen 0,001m und 0,0005m bewegen (Also 1 - 0,5mm) somit sollte es sich um einen Strom zwischen 16,69mA bis 33,38mA handeln den ich zu messen habe...
Messen wollte ich mit einem Shunt den ich in Serie zur zur messenden Kapazität schließe, und dann dort die Spannungsänderung messen... (Mit der ich dann ja wieder auf die Stromänderung und somit die Belastung des Kondensators schließen kann)
Jetzt habe ich aber das Problem das Signal für den Mikrocontroller verwertbar zu machen da es sich ja noch immer um einen Sinus handelt, und außerdem noch Verstärkung fehlen dürfte...
Ich dachte an eine Längsdiode und eine Kapazität um den Sinus zu glätten (Mit Parallelwiderstand damit sich der Kondensator auch wieder entladet), allerdings weiß ich nicht wie ich diese Dimensionieren soll (Und hab auch nichts passendes gefunden) und wie ich das mit der Verstärkung anstellen soll...
Bin leider teilweise ein geistiges "Nackerbatzi" (Steirische Mundart :)) und mir fehlen daher sicherlich einige grundlegende Kenntnisse, aber ich bin sicher für einen klügeren Kopf als den meinen ist das schnell durchdacht.
Würde mich über Hilfestellung freuen 
(Oder vielleicht kennt ja jemand eine/n Homepage/Thread/Beitrag wo jemand mit einem ähnlichen Problem zu kämpfen hatte, hab selbst leider nichts gefunden)
Mfg Meissmax
Ps: Anbei meine ersten Gedankengänge, grob zu "Papier" gebracht... (Hmmmm Bild will nicht, folgt sobald wie möglich)
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Meissmax am 26 Mär 2009 11:26 ] |
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BID = 598129
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Zuerst einmal willkommen im Forum, Meissmax!
Zitat :
| εr (Silikon Kautschuk als Dielektrikum) = ca. 3
f = 1 MHz |
Bei diesem Material hast du bestimmt bei 1MHz schon nennenswerte Dieelektrische Verluste, die durch Füllstoffe noch verschlechtert werden können.
Vermutlich wirst du daran aber nichts ändern können.
Zitat :
| | somit sollte es sich um einen Strom zwischen 16,69mA bis 33,38mA handeln den ich zu messen habe... |
Das ist ungünstig.
Besser du verwendest den Kondensator als frequenzbestimmendes Element in einem RC- oder LC-Oszillator.
Rechne aber in jedem Fall damit, dass du auch einen erheblichen Temperatureinfluss hast. |
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BID = 598139
bastitechnik
Gelegenheitsposter
Beiträge: 84
Wohnort: Moormerland
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Ob das mit dem Kondensator funktioniert kann ich dir nicht sagen.
Aber ich habe hier ein Beispiel für Signalaufbereitung.
Oben links befindet sich ein Verstärker. Den Faktor müsstest du selber errechnen.
Rechts ist ein Präzisionsgleichrichter aufgebaut. Eventuell könnte man noch einen kleinen Elko parallel zu Ausgang schalten, falls die Spannung nicht glatt genug ist. Mit den Bauteilwerten müsstest du aber rumspielen
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BID = 598144
hajos118
Schreibmaschine
Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein
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Also wenn ich die Aufgabe =
dauernd die Kapazität messen
und die Messumgebung =
Auswertung durch Mikrocontroller
mir ansehe, würde ich folgenden Aufbau überdenken:
1: Zu messender Kondensator wird auf definierte Spannung geladen
2: Kondensator entlädt sich über definierten Widerstand
3: Nach geeigneter Zeit wird die Spannung über dem Kondensator gemessen
oder
4: die Spannung wird so lange überwacht, bis 1/2 (1/3, 1/4) der Ladespannung erreicht wurde.
Aus der Spannung (nach 3) sollte sich die Kapazität berechnen lassen, vorausgesetzt die Zeitkonstante aus R (=konstant) und C (=variabel in bestimmten Grenzen) sind auf die Zeit abgestimmt.
Bei Messung nach 4) kann man aus der abgelaufenen Zeit die Kapazität berechnen.
Vorteil:
Fast alles lässt sich schon mit einem µC und etwas Hühnerfutter erledigen.
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Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!
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BID = 598146
GeorgS
Inventar
Beiträge: 6450
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Hallo
womit willst du denn eine Silikongummischicht
von 1 dm² und 1 mm Dicke auf 0,5 mm zusammendrücken?
Ist dir klar, daß dabei die Fläche sich verdoppelt?
Das würde eine riesige hydraulische Presse erfordern
und das Gummi würde dabei durch die Scherspannungen
zermatscht.
Was soll das Ganze werden?
Georg
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Dimmen ist für die Dummen
[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am 26 Mär 2009 13:20 ]
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BID = 598149
Ltof
Inventar
Beiträge: 9369
Wohnort: Hommingberg
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Was ich noch nicht verstanden habe: muss die Kapazität "irgendwie" gemessen werden oder ist der 1MHz-Sinus zwingender Bestandteil des Systems?
Mit einem µC eine Kapazität zu messen, geht auch erheblich einfacher. Eigentlich braucht man nur den µC und einen Widerstand. Entweder es wird die Zeit gemessen, um die Kapazität bis zu einer Schwelle umzuladen oder man lädt ihn für eine bestimmte Zeit um und misst die Spannung.
(mein Beitrag hat sich gerade mit dem von Hajos überschnitten)
Gruß,
Ltof
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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)
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BID = 598150
hajos118
Schreibmaschine
Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein
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Hab' nochmal das Ganze durchgerechnet (überschlagsmäßig) und komme auf Kapazität von ca. 200 pF (kann mir das jmd. bestätigen?)
Damit tut man sich mit der von mir vorgeschlagenen Messmethode aber schon ziemlich schwer ..., sorry!
Vmtl. werden sich die auftretenden Kapazitäten der µC Eingänge des ADC schon in nicht zu vernachlässigender Größenordnung bewegen.
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BID = 598152
Ltof
Inventar
Beiträge: 9369
Wohnort: Hommingberg
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Bin gerade zu faul nachzurechnen. Wenn das so wenig ist, muss eben noch ein geeigneter Spannungsfolger nachgeschaltet und die Umladung entsprechend hochohmig gemacht werden.
Bei den PIC-Brennern von Microchip liegt immer ein Dokument "Tips'n Tricks" oder ähnlich dabei. In TIP#13 ist beschrieben, wie man einen resistiven Sensor auswertet. Das sind einfache RC-Beschaltungen am µC. Ob der R oder der C die Variable ist, ist letztendlich wurscht.
Nachtrag: das Dokument heißt "DS40040B" 
Gruß,
Ltof
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 26 Mär 2009 13:55 ]
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BID = 598205
Bartholomew
Inventar
Beiträge: 4681
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Zitat :
hajos118 hat am 26 Mär 2009 13:16 geschrieben :
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Also wenn ich die Aufgabe =
dauernd die Kapazität messen
und die Messumgebung =
Auswertung durch Mikrocontroller
mir ansehe, würde ich folgenden Aufbau überdenken:
1: Zu messender Kondensator wird auf definierte Spannung geladen
2: Kondensator entlädt sich über definierten Widerstand
3: Nach geeigneter Zeit wird die Spannung über dem Kondensator gemessen
oder
4: die Spannung wird so lange überwacht, bis 1/2 (1/3, 1/4) der Ladespannung erreicht wurde. |
Klingt mir nach einem Monoflop mit 555: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0310121.htm
Der µC startet den Puls und misst die Dauer.
Als Faustformel gilt: t=1,1*R*C.
Da t~C, macht ein ungenauer Koeffizient von 1,1 nichts.
Edit: Moment, 200pF sagt Hajos? Hmm, das wird interessant...
Gruß, Bartho
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Bartholomew am 26 Mär 2009 18:04 ]
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BID = 598234
Ltof
Inventar
Beiträge: 9369
Wohnort: Hommingberg
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Zitat :
Bartholomew hat am 26 Mär 2009 18:02 geschrieben :
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Klingt mir nach einem Monoflop mit 555
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Wozu?
Ein Komparator reicht dafür. Den haben viele µCs schon an Bord.
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