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Forum: HF, Funk und Felder Kapazitiver Sensor mit 2 Antennen und Operationverstärker


Autor: Manuel M. (vikingosegundo)
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Hi,

ich möchte einen kapazitiven Sensor bauen. Dieser soll berührungslos 
arbeiten. Sein Ausgabewert soll höher sein, wenn das erfasste Objekt (im 
Normalfall Finger) näher kommt.
Ich möchte dabei das Field-Coupling verwenden: Eine Antenne sendet ein 
Referenzsignal aus und eine andere Antenne fängt dieses Signal auf. 
Kommt nun der Finger ins Spiel, absorbiert er Teile des elektrischen 
Feldes, die empfangende Antenne "bekommt weniger ab". Dieses "Weniger" 
wird gemessen.

Soweit die Theorie, leider habe ich keinerlei Erfahrung in 
Signalverarbeitung.

Das Referenzsignal soll von einem Oszillator generiert werden. Es wird 
nicht abgeschirmt in einen Operationsverstärker eingespeist, der von ihm 
das empfangende verstärkte Signal abzieht. Nun müsste ja eigentlich das 
vom Finger erzeugte Differenzsignal vorliegen, das in einem weiteren 
Verstärker auf 0 bis 5V verstärkt wird.

Zu den Dimensionen: Die Antennen sollen einfacher Kupferdraht sein, die 
sich mit der Distanz von vllt. 1 mm im rechten Winkel kreuzen. Wenn man 
einen Finger in etwa 30cm triggern könnte wäre das extra-Klasse, zu 
Beginn wäre ich wohl mit 10 cm auch zufrieden. der Sensor sollte maximal 
5V ausgeben, da er an ein Arduino-Board angeschlossen werden soll.

Ist das so sinnvoll, oder in der Praxis nicht machbar? Welche Bausteine 
kann ich verwenden? Oder kennt Ihr einen besseren Weg?

Dieser Sensor soll n-fach in einer Medieninstallation zum Einsatz 
kommen. Daher sollte er möglichst günstig sein.

danke!

Autor: Eddy (Gast)
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Du willst mit so einer kleinen Antenne ein Objekt in der Größe eines 
Fingers in der Entfernung von 10 bis 30cm detektieren können...

Dazu würden sich Richtantennen eignen.
Aber günstig wird die Lösung meiner Meinung nicht. Oder was sagen die 
HF-Experten hier?

Wie wäre es mit einem IR-Sensor (pyroelektrisch).
Wenn es im Normalfall ein Finger ist oder besser noch eine Hand würde 
die Erkennung damit klappen.
pyroelektrische Sensoren werden z.B. in IR- Bewegungsmelder eingesetzt.

Vorteil:
günstig, im Gegensatz zur Antennen,Auswerteelektronik

Nachteil:
Objekt muss wärmer sein als Umgebung/Sensor.
Eventuell Sensor mit zusätzlicher Optik notwenig um 
Detektionsempfindlichkeit zu senken (Sichtfeld des Sensors wird 
eingeengt) --> Sensor mit Optik teurer
Diese IR-Sensoren detektieren nur Temperaturänderungen,d.h. eine 
Bewegung

Autor: Eddy (Gast)
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Och jetzt beim 2. Mal...*G* Ok, 1mm bezieht sich auf den Abstand beider 
Antennen...

Eine Frage: Oben schreibst du, der Sensor soll kapazitiv sein und unten 
steht was von 5V max. Ausgangssp. des Sensors?! Entweder oder...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Soll das dynamisch oder auch statisch funktionieren? Man vermeidet alle 
Probleme mit Offset, Drift usw., wenn der Taster nur auf "schnelle" 
Annäherung reagiert.

Autor: Manuel M. (vikingosegundo)
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> Eine Frage: Oben schreibst du, der Sensor soll kapazitiv sein und unten
> steht was von 5V max. Ausgangssp. des Sensors?! Entweder oder...

Bevor das Signal an den Mikrokontroler weitergegeben wird, soll es 
weiterverarbeitet werden, um den kompletten Wertebereichs des Chips zu 
verwenden

Also so:
                     [~] Oszillator
                     |
    -----------------+
    |                |
    |                |<-Referenzsignal
    |                |
    |                |
----+---|>--[        ?       ]-----|>---μC
    |   Amp      Verabeitung       Amp
    |                |
----+---|>--[        ?       ]-----|>---μC
    |                |
----+---|>--[        ?       ]-----|>---μC
    |                |
----+---|>--[        ?       ]-----|>---μC
    |                |
----+---|>--[        ?       ]-----|>---μC

Autor: Neubi (Gast)
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... wird auf jedenfall ein spannendes und sehr komplexes unterfangen

cypress semiconductors vertreibt einen ASIC mit ähnlicher funktionsweise 
(nur 1 "antenne") - http://www.cypress.com/capsense/?app=0
vielleicht kannst du da etwas abschaun ...


gruß
Neubi

Autor: Stefan Schütte (Gast)
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Moin,

in der ELRAD gab es 'mal einen Bauvorschlag für einen kapazitiven
Näherungsschalter mit einer "Antenne".
Da wurde ein Oszillator durch Annäherung an die "Antenne" verstimmt.
Die Frequenz des "Näherungsoszillators" wurde verglichen mit einem
Referenzoszillator und Abweichungen als Annäherung interpretiert.
Vielleicht hilft's
Stefan

Autor: Stephan_M (Gast)
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Und wo gibt es diese ANleitung?

lg >Stephan

Autor: Stefan Schütte (Gast)
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Tach,

das war in der Elrad 07/84.
Beim Nachsehen habe ich aber festgestellt, dass meine Beschreibung
nicht ganz richtig war.
Bei Interesse: Mail
Bess demnähx
Stefan

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