Hallo commiunity,
Ich möchte gerne ein paar Vorschläge zur Realisierung eines Projektes
einholen bzw. Vergleichen.
Ich soll ein Gerät bauen welches Kapazitäten zwischen 1nF und 100nF
misst und als analoge Spannung ausgibt. Denn das Ergebnis soll auf der
7-Segmebt Anzeige eines DVMs angezeigt werden.
Beispiel:
470nF Kondensator - - > Ausgabe: 470mV
Natürlich war ich nicht ganz untätig und hab mich über Kapazität
Messungen (LC Meter,...) erkundigt. Diese Vorhaben funktionieren jedoch
mit uC und rechnen die Ladezeit des Kondensator aus und geben den Wert
meist digital aus.
Natürlich bräuchte ich nur einen D/A Wandler dahinter schalten aber ich
wollte mal euch eben fragen ob das ganze auch einfacher aufzubauen geht?
Ich dachte auch schon an einen Integrierer.... Der Kondensator in der
Rückkopplung verändert die Amplitude der Ausgangsspannung. Lege ich die
Eingangsspannung auf 0V so bleibt der Pegel erhalten und man könnte ihn
auslesen...
Also, nun ja ich wäre für jede Hilfe dankbar die mir einfache(re)
Möglichkeiten zur Realisierung eines "C/A Wandlers" aufzeigt.
Liebe grüße, ML
schau dir mal die CTMU bei PICs an, z.B. PIC24FV32KA301:
http://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en539441
Das gibt es auch für die 8 und 32 bitter.
Das Verfahren funktioniert so, dass man den Kondensator über eine
bestimmte Zeit mit einem konstanten Strom lädt und dann die Spannung
misst.
Die CTMU ist direkt zur Messung der Kapazität geeignet - von <10pF bis
µF. nF werden sehr gut gehen.
Für hohe Genauigkeit muss man natürlich einen Abgleich durchführen, d.h.
die Stromquelle kalibrieren und die parasitären Kapazitäten abgliechen.
Ich hab mir damit ein pF-Capmeter gebaut, das zuverlässig auch 10pF und
darunter misst, mittels der 550nA-Stromquelle. Das können die meisten
Multimeter nicht so gut.
Mir dient das Ding dazu, verschiedene SMD-Kondensatoren zuverlässig
unterscheiden zu können.
Was das Verfahren NICHT kann, ist die Kapazität bei bestimmten
Frequenzen messen oder den ESL/ESR. Es kommt halt drauf an, was du
brauchst.
ML Azubi 3 LJ schrieb:> Also, nun ja ich wäre für jede Hilfe dankbar die mir einfache(re)> Möglichkeiten zur Realisierung eines "C/A Wandlers" aufzeigt.
Läuft z.B. so:
Ein Rechteckgenerator, an dessen Ausgang einen Kondensator in Serie mit
einem Widerstand.
Die über dem Widerstand abfallende gemittelte Spannung ist dem C-Wert
proportional. Passend abgeglichen/gewählt werden daraus z.B. 470nF ==
470mV.
so einfach waren früher(tm) Kapazitätsmessgeräte aufgebaut .-)
ML Azubi 3 LJ schrieb:> Kapazität in analoge Spannung umwandeln
Dazu brauchst Du nur einen konstanten Wechselstrom durch den Kondensator
schicken und schon liegt an ihm eine kapazitätsabhängige Spannung. :-)
ML Azubi 3 LJ schrieb:> Ich dachte auch schon an einen Integrierer
Kann man machen. Einfach definierte Zeit aufladen lassen und die
Spannung ist danach direkt deine anzuzeigende Spannung.
Dann Kondensator wieder entladen und das Spiel von vorne.
Dazu musst du aber den Analogwert für die Anzeige (ICL7106?) halten,
braucht also noch ein sample&hold.
Das war früher durchaus die übliche Methode, die Kapazität eines
Kondensators anzuzeigen. Gerade wenn man nur ein paar Prozent
Genauigkeit braucht, kann den Takt ein NE555 vorgeben
ML Azubi 3 LJ schrieb:> Ich soll ein Gerät bauen welches Kapazitäten zwischen 1nF und 100nF> misst und als analoge Spannung ausgibt.
Die Impulsdauer eines Monoflops ist proportional zur Kapazität des
zeitbestimmenden Kondensators. Wenn man ein Monoflop regelmäßig triggert
und das Ausgangssignal mittelt, dann ist die Spannung proportional zur
Impulsdauer.
Ergo: Rechteckgenerator -> Monoflop (mit C_x) -> Tiefpaß, fertig.
Axel Schwenke schrieb:> Die Impulsdauer eines Monoflops ist proportional zur Kapazität des> zeitbestimmenden Kondensators.
Aber nicht unbedingt linear, denn es lädt sich mit RC Kennlinie und
nicht mit Integratorkennlinie.
MaWin schrieb:> Axel Schwenke schrieb:>> Die Impulsdauer eines Monoflops ist proportional zur Kapazität des>> zeitbestimmenden Kondensators.>> Aber nicht unbedingt linear, denn es lädt sich mit RC Kennlinie und> nicht mit Integratorkennlinie.
Solange sich nur die Größe des Kondensators ändert, ist es vollkommen
egal ob der Kondensator mit konstantem Strom geladen wird oder nicht.
Die nichtlineare Aufladekurve schlägt sich im Vorfaktor nieder, der
unabhängig von der Kapazität ist.
MaWin schrieb:> Einfach definierte Zeit aufladen lassen und die> Spannung ist danach direkt deine anzuzeigende Spannung
Dumm nur: je grösser die Kapazität, desto niedriger die erreichte
Spannung.
Georg
Harald Wilhelms schrieb:>> Kapazität in analoge Spannung umwandeln>> Dazu brauchst Du nur einen konstanten Wechselstrom durch> den Kondensator schicken und schon liegt an ihm eine> kapazitätsabhängige Spannung. :-)
Stimmt. Dummerweise ist die Spannung proportional 1/C, und
nicht proportional C.
Man kann aber eine konstante Wechselspannung an C_x anlegen
und den fließenden Strom mittels I/U-Wandler messen. Die
Ausgangsspannung des I/U-Wandlers ist proportional zur
Kapazität.
Das Prinzip enthält aber mindestens einen Fallstrick...
Georg schrieb:> Dumm nur: je grösser die Kapazität, desto niedriger die erreichte> Spannung.
Schade dass es keine OPV Schaltung gibt die eine Spannung von der
anderen abzieht... -_-"
Gerald M. schrieb:> Georg schrieb:>> Dumm nur: je grösser die Kapazität, desto niedriger die>> erreichte Spannung.>> Schade dass es keine OPV Schaltung gibt die eine Spannung> von der anderen abzieht... -_-"
Auch wenn ich jetzt den Witz kaputtmache: Die Schaltung
gibt es sehr wohl.
Allerdings benötigt man eine, die den Kehrwert bildet.
(Die gibt es auch, aber das wird ETWAS aufwändiger.)
Possetitjel schrieb:> Stimmt. Dummerweise ist die Spannung proportional 1/C, und> nicht proportional C.
Ja, bei Gleichstrom und Widerständen klappt das besser. :-)
M.W. arbeiten fast alle käuflichen Widerstandsmessgeräte und
Multimeter so. Wie bei Billigmultimetern die Kapazitäts-
messung gemacht wird, weiss ich auch nicht. Digitale
Zeitmessung halte ich eher für unwahrscheinlich, weil sie
einen höheren Aufwand (zusätzlicher µP) erfordert.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> Possetitjel schrieb:>>> Stimmt. Dummerweise ist die Spannung proportional 1/C, und>> nicht proportional C.>> Ja, bei Gleichstrom und Widerständen klappt das besser. :-)
Richtig.
Die Kapazität ist halt "falschrum" definiert; sie entspricht
ja einem frequenzabhängigen Leitwert, keinem Widerstand.
> Wie bei Billigmultimetern die Kapazitätsmessung gemacht> wird, weiss ich auch nicht. Digitale Zeitmessung halte> ich eher für unwahrscheinlich, weil sie einen höheren> Aufwand (zusätzlicher µP) erfordert.
Nö, glaube ich nicht. Die Zwei-Flanken-Umsetzer machen
ja sowieso eine (ratiometrische) Zeitmessung. Die
Ablaufsteuerung dafür ist ja schon verdrahtet.
Ich habe noch nicht drübernachgedacht, wie normale DMMs
die Kapazität messen, aber wahrscheinlich wird einfach
mit Konstantstrom geladen/entladen und die notwendige
Zeit zum Erreichen einer vorgegebenen Spannung gemessen.
Possetitjel schrieb:> Ich habe noch nicht drübernachgedacht, wie normale DMMs> die Kapazität messen, aber wahrscheinlich wird einfach> mit Konstantstrom geladen/entladen und die notwendige> Zeit zum Erreichen einer vorgegebenen Spannung gemessen.
Nun, die etwas teureren sind ja heutzutage mehr Computer als
Messgerät. Da lässt sich das ja einfach implementieren. Die
billigen arbeiten zum grossen Teil aber wohl immer noch mit
dem ICL7106 o.ä. IC. Und bieten trotzdem teilweise schon
Kapazitätsmessung. Und der 7106 will eine Spannung am Eingang
sehen.
