Ich habe eine Frage und leider noch keine zufriedenstellende Antwort gefunden: Ich möchte einen AD7745 verwenden, um Hohlräume in GFK-Material zu finden. Es handelt sich dabei um einen Kapazitätssensor mit einem Messbereich von 13 bis 21pF. Die Aufgabenstellung sieht so aus, das ich zuerst eine 1cm dicke GFK-Platte habe und dahinter befinden sich entweder Holzstege, Aluminiumstreifen oder eben ein Hohlraum. Ich brauche nun ein PCB-Design, bei dem ich zwischen 2 Strukturen, wenn die Platine auf dem GFK (er~4,5) aufliegt und sich dahinter ein Hohlraum befindet, (er=1) der Sensor eine Kapazität von 13pF zwischen den Strukturen misst. Andere Materialien als Luft müssten die Kapazität dann erhöhen (er>1). Mein Problem ist nun die Berechnung der Kapazität. Alle bislang gefundenen Publikationen behandeln nur einen simplen Plattenkondensator mit gegenüberliegenden Platten. Kennt jemand die Formel für die Kapazität eines Kondensators mit nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum?
>Kennt jemand die Formel für die Kapazität eines Kondensators mit >nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum? Ansys kann dir das berechnen. Dürfte aber nicht so ganz trivial sein. Vom Gefühl her würde ich sagen, das dass Material auf der Rückseite der Platine ebenfalls von Bedeutung sein könnte. Regensensoren in Auto-Frontscheiben funktionieren meines Wissens nach teilweise auch so (Wassertropfen auf Sensor verändert die Kapazität). Vielleicht hilft dir das bei der Suche nach weiterer Literatur zu dem Thema... Grüße, Alex
>Kennt jemand die Formel für die Kapazität eines Kondensators mit >nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum? Ja. Das ist die "komplizierte" Formel der Reihenschaltung von Kapazitäten. Bei dir sieht es eben so aus: | ======= ======= GFK - Platine ======= C1 ------------------------------- | | ????????? => ======= C? ======= ------------------------------- | GFK - Platine | ======= ======= ======= C1 |
Das da mehrere Kapazitäten eine Rolle spielen ist schon klar, aber wie berechne ich konkret die Koppelkapazität zwischen den beiden Strukturen?
>Koppelkapazität zwischen den beiden Strukturen?
??? Hä?
Es gibt keine. Das kannst du als drei Kapazitäten ansehen.
Die beiden "äußeren" sind deine GFK-Platine und bekannt.
DIe mittlere ist unbekannt und kann bei Kenntnis der beiden anderen,
sowie der Gesamtkapazität ermittelt werden...
Wo ist jetzt das PRoblem?
Das Problem liegt eben bei der Koppelkapazität. Ich weiß die Gesamtkapazität ja nicht und suche eine Formel dafür, um mir die Kapazitätsstrukturen auf der Leiterplatte anzupassen, DAMIT ich eine Gesamtkapazität von 13pF habe Die beiden Äußeren hätten z.B. bei einer Flächen von je 1cm² auf 1,5mm FR4 mit einer Massefläche auf der Rückseite je 2,5pF + Zuleitungen. Aber wie berechne ich die Kapazität ZWISCHEN den beiden Platten unter der Voraussetzung, das 1cm GFK direkt draufliegt?
Diese Konstruktion ist ein aufgeklappter 2-Plattenkondensator. Es gibt nicht nur einen einzigen Plattenabstand sondern einen minimalen und einen maximalen Abstand und es muß über ihre Abstände integriert werden weil das elektrische Feld nicht homogen ist.
eben. Das wird sicher sehr komplizierte Feldlinien ergeben... Für eine halbwegs genaue Rechnung empfehle ich daher Ansys.
Ich hab das Problem mal in AMS simuliert. Nicht wirklich zufriedenstellend, aber ich bin auf einen ungefähren Abstand der beiden Platten von etwa 1cm bei 0,5cm² "Sensorfläche" je Pad gekommen. Alles weitere werde ich bei Gelegenheit mit ein paar geätzten Antennen ausprobieren. Danke an alle, die die Problemstellung gelesen haben und nicht nur überhebliche Kommentare gepostet haben.
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