Hallo,
stehe zur Zeit vor folgendem Problem und zwar möchte ich einen
Feuchtesensor (kapazitiv) auswerten. Hab mir gedacht dass ich das mit
einem LC-Meter wie es folgender Link zeigt
http://www.spettel.de/ralf/index_reload.html?http://www.spettel.de/ralf/projekte/lc-meter/
bewerkstelligen könnte. Also über einen Oszillator mit nachgeschaltetem
Mikrocontroller der dann über 2-fache Frequenzmessung die kapazität und
somit die Feuchtigkeit bestimmt.
Gibts Ideen und Anregungen oder Stimmen die die Machbarkeit anzweifeln?
MFG, Schorsch
also die kapazitiven Feuchtemesser die ich bisher ausgewertet habe habe
ich über Frequenzmessung ausgewertet.
Der Gedanke dieser Sensoren ist doch das man eine Schwingfrequenz hat,
und die Feuchtigkeit ändert die Dielektrizitätskonstante, worauf sich
die Frequenz verschiebt.
Hab ich vor ein paar Jahren mal mit nem 8535 er Atmel gebaut.
Komparatoreingang benutzen und in vorgegebener Zeit die Interrupts
zählen, fertig.
Das Problem wird eher die Kennlinie der Teile. Ich weiß nicht welchen
Sensor du hast, bei Conrad git's (gab's jedenfalls mal) fürs C-Control
eine Kennlinie für einen kapazitiven Feuchtesensor zum Download.
Schorsch wrote:
> bewerkstelligen könnte. Also über einen Oszillator mit nachgeschaltetem> Mikrocontroller der dann über 2-fache Frequenzmessung die kapazität und> somit die Feuchtigkeit bestimmt.>> Gibts Ideen und Anregungen oder Stimmen die die Machbarkeit anzweifeln?
Frequenzmessung ist viel zu umständlich.
Eine Kapazität kann ganz einfach über die Aufladezeit bestimmt werden.
Viele MCs haben deshalb einen Komparator eingebaut, dann brauchst Du nur
noch nen Widerstand zum Aufladen und fertich.
Die Aufladezeit ist exakt linear zur Kapazität.
Peter
@ Peter
"Frequenzmessung ist viel zu umständlich.
Eine Kapazität kann ganz einfach über die Aufladezeit bestimmt werden."
Ist das nicht praktisch das gleiche? Ausserdem steht da die Frage, ob
der Controller dirket am Feuchtesensor sitzt. Wenn ja, ist die
Frequenzwandlung unnötig. Wenn nein, dann ist die Frequenzwandlung vor
Ort am Sensor sinnvoll, den das FM Digitalsignal kann einfach und
störunempfindlich über lange Strecken übertragen werden.
MfG
Falk
Bei dem Sensor handelt es sich um einen MK33-G der von 260pF-340pF geht.
Jetzt hab ich nur das Problem dass man das Teil nur von 1kHz bis 100kHz
betreiben soll. Und bei der geringen Frequenz bräuchte ich relativ große
Werte für C und L, jetzt stellt sich die Frage ob das Ding dann noch
schwingt weil ne große Spule mit hoher Güte wird wohl schwer werden.
MFG, Schorsch
Wozu brauchst du ne Spule? Es geht wunderbar mit nem RC-Oszillator.
Entweder wie von Peter vorgeschlagen über die Ladezeit und ne
Timermessung direkt am Controller, oder mittels 74HC14 als RC-Oszillator
(Wenn der Messwert über ne längere Leitung übertragen werden muss.
MfG
Falk
Hm .. bei den ganzen Auf- und Entlade Geschichten seh ich auch noch
folgendes Problem, und zwar verträgt der Sensor nur Wechselspannung ohne
DC Anteil.
Laut Datenblatt: "Signal Form: alternating signal without DC bias"
wies aussieht bleibt mir da wirklich nur noch der Schwingkreis mit der
Spule, oder hat noch jemand ne andere Idee?
MFG, Schorsch
Ähhh, warum einfach wenns auch umständlich geht?
Man kann jegliches DC blocken, indem einfach ein sehr grosser C in Reihe
geschalten wird. Sagen wir 100nF. Dann klappts auch mit nem
RC-Oszillator.
MfG
Falk
Die Feuchtesensoren die ich hatte ( Streufeldkondensatoren)- da musste
man nur einen Konstantstrom anlegen, Das schwingen macht der Sensor
selber, weil die Kapazität ist er schon ....
Man muß dann nur noch die Frequenz abggreifen.
Das ist übrigens der Weg den der Hersteller kommerzieller Feuchtefühler
und Messgeräte gegangen ist, kann also nicht so verkehrt sein.
Nicht zu vergessen das die meist integrierte Temperaturmessdiode noch
berücksichtigt wird....
Wenn ich mir so nen dicken fetten Brummer davorknüppel bleibt aber die
Änderung der Gesamtkapazität mit dem kleinen Feuchtesensor fast
unbemerkt. Hab dann ~300pF in Reihe mit nem 100nF. Da werd ich dann
Probleme bei der Erfassung der Frequenzänderung bekommen, oder nicht?
MFG, Schorsch
Hoi,
also die Methode mit dem 74HC14 klappt ganz gut, jetzt stellt sich die
Frage wäre der Aufbau mit dem 555-Timer vielleicht noch nen tick besser?
Hat da jemand Erfahrung?
MFG, Schorsch
Naja, 555 ist die Luxusversion vom 74xx14. Da sind die Triggerpegel
genauer definiert, somit ist auch die Ausgangsfrequenz genauer definiert
(zwischen verschiedenen ICs). Bei einem Einzelstück dürfte das aber egal
sein.
MfG
Falk
Hoi, nochmal ne Frage und zwar gibts schaltungstechnisch ne Möglichkeit
den Oszillator zu stabilisieren? Irgendwie jittert der mir noch zu viel
:-/ ...
MFG, Schorsch
Schon versucht, jittert noch .. moment ich sehs mir mal an ..
Bei einer Frequenz von ~22,5Khz jittert das Teil etwa um 200 Hz maximal
(mit 560pF, Kondensator), jetzt ist das Problem dass ich durch den
Feuchtesensor einen bestimmten Frequenzhub vorgegeben habe der leider
nicht so übermäßig groß ist, deswegen sollte der Jitter auch möglichst
klein sein.
MFG, Schorsch
Na Momnet mal,
"MK33-G der von 260pF-340pF geht"
Das ist bei mir ein Verhältnis von 1,3 , und da C dirket in die Frequenz
eingeht kommt auch ein Frequenzverhältnis von 1,3 (Max/Min) raus. Das
sollte dicke reichen.
Und nun zu deinem bemängeltem 200Hz bei 22,5 kHz. Das sind 1%, für einen
einfachen RC-Oszillator ist das schon ganz gut. Obs der 555 besser
machen würde weiss ich nicht, vermutlich nicht. Ausserdem, den Jitter
kannst du durch eine längere Torzeit reduzieren. 5s würde ich mal so Pi
mal Daumen probieren. Du misst doch nicht die Feuchte im Sekundentakt,
oder?
MFG
Falk
Der Jitter bleibt auch mit einem 555er. Aber letztendlich musst du die
Feuchtigkeit eh runden. Und genauer als 5% (wenn überhaupt) wird das
sicher nicht werden, da dürfte der Jitter auch nicht gross stören.
Der Jitter lag irgendwie am Aufbau, da ich parallel dazu noch die 74HC14
Lösung hat, kann mir zwar nicht erklären woran das da genau lag aber
jetzt da ich die Ub vom 74HC14 weggenommen habe funktioniert auch das
bestens.
MFG, Schorsch
Saudummerweiße hab ich jetzt noch das Problem dass mir die Frequenz sich
nicht linear mit dem angeschlossenen C ändert.
Selbst in einem kleinem Bereich 250p - 330p hab ich 3-4% Abweichung also
nen Knick in der Geraden wenn ich f über C auftrage (C nachgemessen mit
RLC-Messbrücke von Fluke).
Eigentlich wollte ich also mit einem vorher gemessenen C und der damit
entstehenden Frequenz eine Konstante finden mit der ich dann allein über
die Frequenz die Kapazität ausrechnen könnte.
im Stil von C=k/(R*f)
das k hätte ich vorher mit einem bekannten Kondensator bestimmt
Aber selbst bei 3-4% Abweichung bekomme ich dann bei den Feuchtesensoren
übelste Ungenauigkeiten von mehreren 10% ..
MFG, Schorsch
So, jetzt hab ich also herausgefunden, dass sich die Frequenz über der
Kapazität bei diesem System potentiell ändert also mit einer Formel von
der Art f=aC^-b (a und b Konstanten). Zur Berechnung von a und b hab
ich mir gedacht ich könnte das bestimmen über zwei bekannte Kapazitäten
also 2 Punkte im Graphen. Jetzt ist es nur so dass zur bestimmung von b
ein logarithmus nötig wäre, und das ist ja bei Mikrocontrollern nicht so
leicht zu bewerkstelligen, oder hat jemand ne Idee?
Die Formeln für a und b wären:
b=log(c2/c1)Zahl(f1/f2)
a=f2*c2^b
Somit hätte ich dann eine gute potentielle Trendlinie bzw. Formel mit
der ich aus allen gemessenen Frequenzen die Kapazitäten bestimmen
könnte.
Aber das mit dem Algorithmus hm ...
Das Problem ist dass die Zuleitung und somit die Charakteristik des
Systems nicht immer gleich ist, sonst könnte ich a und b von vornherein
als feste größen berechnen.
Was heisst
"Das Problem ist dass die Zuleitung und somit die Charakteristik des
Systems nicht immer gleich ist, sonst könnte ich a und b von vornherein
als feste größen berechnen.
"
Meinst du damit, dass die Leitungslänge zwischen Sensor und uC variiert?
Kein Problem, setz den 555 einfach DIREKT an den Sensor, das digitale
FM-Signal ist extrem störtolerant.
MfG
Falk
Den Chip direkt an den Sensor zu setzen wird nicht optimal sein, da die
Tests in Temperaturkammern laufen, sprich -40 bis über 100°C, das wird
nicht vernünftig ablaufen, deswegen möchte ich nur dass der Sensor vor
Ort rumsaust.
MFG, Schorsch
@Falk
Mit der Messung mit den zwei bekannten Kondensatoren an der Zuleitung
könnte ich diese Einflüsse schön minimieren. Nur hab ich eben das
Problem dass ich für die Formel f=aC^-b eben nen Logarithmus berechnen
müsste um auf b bzw. a zu kommen und das mag der Mikrocontroller wohl
eher nicht, oder doch?
mfg, Schorsch
Alles eine Frage der Genauigkeit. Wie genau sollst denn werden? Ich geh
mal davon aus, dass mehr als 8 Bit unrealistisch sind. Was spricht gegen
eine Tabelle mit 256 Einträgen?
MfG
Falk
Du denkst an eine Darstellung des Logarithmuses als Tabelle, könnte
natürlich von der Genauigkeit her reichen.
Daran hab ich jetzt noch garnicht gedacht. Dann könnte ich die Werte
natürlich auch per Excel ausrechnen lassen und dann die 256 Werte im uC
hinterlegen.
Der Frequenzwert ist ja auch abhängig von der Zuleitung die ich verwende
und da das mit mehreren Sensoren geschehen soll wird die Zuleitung nicht
immer gleich ausfallen. Sonst hätte ich das Problem ja garnicht, will
durch Kalibrierung den Einfluss von verschiedenen Messleitungslängen
wegbekommen können, deswegen dieser Kopfstand.
MFG, Schorsch
Ja und? Dann schreib deine Kalibrierwerte in die Exeltabele, lass alles
nochmal durchrechnen und schreib die (kalibrierte) Tabelle in den uC.
Die Tabelle ist Kalibirung + nichtlineare Umrechung in einem.
MfG
Falk
