Kapazität messen im eingebautem Zusatnd?

[Kim (Gast)]

Hallo Leute,

Ich bin zurzeit in meinem 3. Ausbildungsjahr als Elektroniker für Geräte 
und Systeme.

Zurzeit muss ich ein Gerät bauen das die Kapazität von Kondensatoren im 
Bereich 1nF-1uF bis zu max 5% Toleranz misst. Der Kondensator soll im 
eingebautem Zustand gemessen mit dem Multimeter von Keithley 2701. 
Ausgewertet wird es dann über das Excel Add on.

Ich hab dem der mir die Aufträge gegeben hat paar vorschläge gegeben die 
er ablehnte und dazu sagte das es einfacher ginge.

über den Blindwiderstand. an Wechselstrom etc.

Da Halbleiter in der zu prüfenden Schaltung eingebaut sind musste ich eh 
vom Wechselstromkreis zum Gleichstromkreis wechseln.

Ich weis soweit das ich es Per Lade-Entladekurve machen muss und dies 
über mehrere Zyklen.

Hat  jemand eine Idee/Tipp. bin ´zurzeit sprachlos und weis nicht wie 
ich dies umsetzen soll.

mfg Kim

[Steffen (Gast)]

Du solltest nicht mehr als einige 100mV an die Kondensatoren legen um 
keine der Halbleiter leitend zu machen.

Die meisten großen LCR Meter haben einen Referenzwiderstand und 
bestimmen durch eine Messung am DUT und an diesem Widerstand so Betrag 
und Phase. Alles andere kann man dann ausrechnen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Kim schrieb:
> Zurzeit muss ich ein Gerät bauen das die Kapazität von Kondensatoren im
> Bereich 1nF-1uF bis zu max 5% Toleranz misst. Der Kondensator soll im
> eingebautem Zustand gemessen

Das funktioniert nicht zuverlässig. Wenn man den Rest der Schaltung 
nicht genau kennt, dann kann man den Wert des Kondensators im 
eingebauten Zustand nicht messen.

Noch nicht mal, wenn man die Impedanz zwischen den beiden Anschlüssen 
mißt und alles vernachlässigt, was nicht kapazitiv ist, kann man sicher 
sein daß man damit die Kapazität des Kondensators gemessen hat. Denn es 
könn(t)en ihm ja weitere Kondensatoren direkt oder weniger direkt 
parallel geschaltet sein.

Entweder fehlen hier wichtige Teile der Aufgabenbeschreibung; etwa zu 
den weiteren vorhandenen Bauteilen. Oder die Aufgabe ist schlicht nicht 
lösbar. Vergleichbar: "Fangen Sie ein rosa Einhorn!"

[EMU (Gast)]

Kim schrieb:
> Ich weis soweit das ich es Per Lade-Entladekurve machen muss und dies
> über mehrere Zyklen.

Ein solches Gerät gab es einmal bei ELV, allerdings wurden die 
Kondensatoren nicht in der Schaltung gemessen

http://www.elv.de/Digitales-Kapazit%C3%A4tsme%C3%9Fger%C3%A4t-DCM-7001/x.aspx/cid_726/detail_34015

[Kim (Gast)]

Ich hab die Schaltung vor mir vom DUT. Es ist nur 1 Kondensator 
eingebaut  ich stell sie nachher online bei uns spinnt grad der Drucker 
zum einscannen.

[Kim (Gast)]

So das wäre der Schaltplan des DUT UND der Aufgabenbeschreibung mein 
Teil vom Projekt wäre die Kapazitätsmessung

[Gästchen (Gast)]

Das geht, brauchst aber sogenanntes Guarding. Das ist nicht immer 
möglich, wiel das von der Schaltung abhängt. Zum Beispiel kann man 
direkt parallel geschaltete Kondensatoren nicht auseinanderhalten.

Wie das ungefähr gemacht wird, kann man hier nachlesen:
http://www.edn.com/design/test-and-measurement/4382129/ICT-resistance-testing

Der generelle Suchbegriff wäre Guarding, im Zusammenhang mit ICT. Das 
wird beim ICT-Test von Baugruppen gemacht.

Jeder Entwickler sollte sich mal damit beschäftigen, damit man mal 
sieht, was außenherum um sieine Platine noch für Aufwand nötig ist :-)

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Gästchen schrieb:
> Das geht, brauchst aber sogenanntes Guarding. Das ist nicht immer
> möglich, wiel das von der Schaltung abhängt. Zum Beispiel kann man
> direkt parallel geschaltete Kondensatoren nicht auseinanderhalten.

Und genau den Fall haben wir hier schon. C9+R12 genauso wie C5+R6 und 
C4+R5 hängen jeweils zwischen KL30 und KL31.

Auch wenn man die beiden Enden von C9 über DUT1/Pin16 und DUT1/Pin15 
direkt kontaktiert, kann man die Kapazität von C9 nicht messen, weil der 
andere Krempel parallel geschaltet ist.

Die gemessene Impedanz wäre C9 || (R12 + ((C5+R6) || (C4+R5))

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Hi Kim,
willkommen im Unterforum für Hausaufgabenbetreuung. ;)

Ohne Deine Schaltungsunterlagen wäre Gästchens Vorschlag ein allgemeiner 
Ansatz.
Ein Blick auf Deine Schaltungsunterlagen zeigt Dir aber, wie Du das 
Testgerät bauen kannst, dass jeweils nur das zu messende Bauteil wirksam 
ist.

Klassisch würde ich da nun ein Relais-Array erwarten. Habe ich was von 
Multiplexereinschüben gelesen? ;)

Zur Auffrischung - hier ist die Liste der Klemmenbezeichnungen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Klemmenbezeichnung

Es ist nur zwei Stellen, an denen man wissen muss, wie der Keithley 2701 
misst. Die Handbücher zu 2701, 7700, 7706 sind im Web verfügbar.

Frage, wichtig für die weitere Diskussion hier: wie würde Dein Aufbau 
aussehen, wenn Du die Kapazität eines einzelnen 100nF Kondensators 
messen müsstest? Am besten Skizze. Welche Signalform würde dann am 
Kondensator anliegen?

Grüße,
 marcus

[Kim (Gast)]

Marcus H. schrieb:
> Hi Kim,
> willkommen im Unterforum für Hausaufgabenbetreuung. ;)
>
> Ohne Deine Schaltungsunterlagen wäre Gästchens Vorschlag ein allgemeiner
> Ansatz.
> Ein Blick auf Deine Schaltungsunterlagen zeigt Dir aber, wie Du das
> Testgerät bauen kannst, dass jeweils nur das zu messende Bauteil wirksam
> ist.
>
> Klassisch würde ich da nun ein Relais-Array erwarten. Habe ich was von
> Multiplexereinschüben gelesen? ;)
>
> Zur Auffrischung - hier ist die Liste der Klemmenbezeichnungen:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Klemmenbezeichnung
>
> Es ist nur zwei Stellen, an denen man wissen muss, wie der Keithley 2701
> misst. Die Handbücher zu 2701, 7700, 7706 sind im Web verfügbar.
>
> Frage, wichtig für die weitere Diskussion hier: wie würde Dein Aufbau
> aussehen, wenn Du die Kapazität eines einzelnen 100nF Kondensators
> messen müsstest? Am besten Skizze. Welche Signalform würde dann am
> Kondensator anliegen?
>
> Grüße,
>  marcus



Das Umschalten wird per Multiplexing anhand eines Relais-array Matrix 
stattfinden diese wird aber von meinem Kollegen bearbeitet.
Ich muss die Schaltung zur Messung Entwickeln.

Ich hätte die Idee die Kondensatoren per Konstant Stromquelle (Lineare 
Aufladekurve) auf 5Volt aufzuladen. und danach beim erreichen wieder zu 
entladen. die Aufladung dann per Multimeter auswerten und per Excel Adon 
Programmierung Diese Auszurechnen.

bei Der linearen Aufladen ein Startpunkt Wählen (Wann das Multi Meter 
anfangen soll zu messen)  z.B. 1V und endet bei 5V dann darüber 
zurückrechnen auf die Tau.

Wäre das eine Idee oder denkt ihr das würde auch einfacher gehen.

PS. Bin grad dabei das User Manual durchzulesen (500Seiten).

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Kim schrieb:
> Das Umschalten wird per Multiplexing anhand eines Relais-array Matrix
> stattfinden diese wird aber von meinem Kollegen bearbeitet.
> Ich muss die Schaltung zur Messung Entwickeln.
OK, dann musst Du mit den Kollegen nur abstimmen, wie die Matrix 
auszusehen hat.

> Ich hätte die Idee die Kondensatoren per Konstant Stromquelle (Lineare
> Aufladekurve) auf 5Volt aufzuladen. und danach beim erreichen wieder zu
> entladen. die Aufladung dann per Multimeter auswerten und per Excel Adon
> Programmierung Diese Auszurechnen.
>
> bei Der linearen Aufladen ein Startpunkt Wählen (Wann das Multi Meter
> anfangen soll zu messen)  z.B. 1V und endet bei 5V dann darüber
> zurückrechnen auf die Tau.
>
> Wäre das eine Idee oder denkt ihr das würde auch einfacher gehen.
Mit dem Ansatz bist Du auf einem guten Weg. Wenn zum Zeitpunkt der 
Messung die parallelgeschalteten Widerstände schon bekannt sind, kannst 
Du deren Einfluss berücksichtigen.

> PS. Bin grad dabei das User Manual durchzulesen (500Seiten).
Ich hatte vor meiner ersten Antwort die Handbücher zu Keithley 2701 
(Benutzerhandbuch und Servicehandbuch), 7700, 7706 quergelesen.  Der 
Trick ist, sich schnell eine Übersicht zu verschaffen, was die Werkzeuge 
können und dann zu entscheiden, welche Messmethode anzuwenden ist. Das 
hat ca. 5..10min gedauert.
Und aufgrund dessen war ich auf Deinen Vorschlag zur Kapazitätsmessung 
gespannt.

Nochmal - Du bist aus meiner Sicht auf einem guten Weg.
So wie Du im Moment hier mitspielst, finden sich hier bestimmt Leute, 
die Deine konkreten Schaltungsvorschläge kommentieren.

[Henrik V. (henrik_v)]

Man hätte ja die Wahl zwischen (etwas) mehr Aufwand in der Messschaltung 
(bekannte Stromquelle) und weniger rechnen, oder einfache Schaltung 
(bekannter Widerstand) und etwas mehr in Excel rechnen.

Netterweise spielt die Messzeit ja keine Rolle, im der späteren Praxis 
wäre das dann eine weitere Anforderung :)

Schick wäre es wenn das Keithley auf Spannungsreihenmessung eingestellt 
werden könnte, bei gleichzeitigem Anlegen der internen Stromquelle.

[Kim (Gast)]

Nach etwas Nachforschen bin ich nun auf den weg es über die Periode zu 
machen um ein stabiles Signal zu erzeugen für 1sek.

Das Signal wäre dann ein Rechtecksignal. Integrierte Bauteile der 
Schaltung wären meine Überlegungen mit Komperator rs-ff zum speichern 
des Signals bis es entladen wäre dann auf den Reset.

Mein Problem ist nur das ich des irgendwie nicht hinbekommen, das sich 
der Kondensator entlädt. Als Tipp habe ich erhalten den komperator mit 4 
widerständen (2 potis) und 2 Integrierten Bauteile zu umschalten irgend 
einer eine Idee?