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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zu kapazitiven Sensoren


Autor: Ausgeloggt (Gast)
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Hallo,

ich hier eine Webseite, die bischen was über kapazitive Sensoren 
erläutert:
http://www.planetanalog.com/showArticle.jhtml?arti...

Dort gibt es einmal die Variante, dass ein Kondensator mit Konstantstrom 
aufgeladen wird und die Zeit gemessen wird, wie lang das dauert.

Dann als zweite Möglichkeit gibt es noch die Erregung per 250kHz 
Rechtecksignal und die Digitalisierung mit 16Bit ADC.

Dort heißt es dann:"A better method for measuring capacitance, shown in 
Figure 5, employs a high-resolution 16-bit analog-to-digital converter 
(ADC) and a 250-kHz excitation source."

Meine Frage lautet nun, warum die zweite Methode "besser" sein soll.

Von der Umsetzung ist es doch viel schwieriger einen 16Bit ADC zu 
verwenden als einen hohen Takt für die Zeitmessung ...

Kann mir da jemand weiterhelfen?

Vielen Dank!

Grpße
Ausgeloggt

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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So wie es scheint gibt es nur einen klitzekleinen Unterschied im 
Messverfahren:

  Bei der Messung der Kondensatorspannung mittels Konstantstrom (Methode 
1) ist die Messdauer direkt proportional zur Kondensatorspannung. Was 
man mit dem Single-/Dual-Slope-ADC-Messverfahren vergleichen kann.

  Bei der Messmethode des AD7142 (Methode 2) kommt ein Sigma-Delta-ADC 
zum Einsatz, der im Prinzip auch nichts anderes als ein Integrator ist. 
Mal vorsichtig umschrieben, ist er ein getakteter, addierender 
Bit-Stream-Wandler.
  Die Frage ist nur wie der AD7142 die kapazitive Änderung intern 
detektiert. Was genau er also, von wo nach wo, vom Rechtecksignal 
integriert gibt leider auch das Datenblatt nicht wieder.
  Es könnte aber durchaus der Spannungs- oder Stromabfall bzw. -anstieg 
des Rechtecksignales hinter dem Kondensator sein. Meine Vermutung ist, 
das eine Messung mit dem Ablauf der High- und/oder Low-Zeit des 
Rechtecksignales abgeschlossen ist. Bei gegebenem Quellwiderstand der 
Rechteckquelle ergeben sich entsprechende Lade-Entladekurven. Da der 
AD7142 noch div. Register für 'Averaging', 'Offset' und 'Gain' besitz, 
kann man u.a. auch den Quellwiderstand verändern, usw., um eben im 
interessanten Bereich des Wandlers zu bleiben, d.h. da wo man die 
Thresholds gesetzt hat.

  Alles in allem stellt der AD7142 ohne Frage eine hochintegrierte 
hochgenaue Universallösung für kapazitive Sensoren da, während man mit 
der Methode 1 noch viel zusätzliche Elektronik herumbauen muß und evtl. 
nicht die hohe Auflösung von 16-Bit erreicht.
  Übrigens ein Sigma-Delta-ADC lässt sich recht einfach mit 2 OpAmps und 
ein paar Widerständen und einem Kondensatoren realisieren. Wieviele 
"0"-en und "1"-en der Wandler über einen bestimmten Zeitraum, und 
abhängig von der Eingangsspannung, ausgibt, ist mit recht einfachen 
Mitteln mit Mikrocontrollern völlig unkompliziert lösbar. Allerdings hat 
ein Mikrocontroller auch mit dem Single- oder Dual-Slope-Verfahren keine 
Probleme. ;-)

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Raimund Rabe wrote:
>   Übrigens ein Sigma-Delta-ADC lässt sich recht einfach mit 2 OpAmps und
> ein paar Widerständen und einem Kondensatoren realisieren. Wieviele
> "0"-en und "1"-en der Wandler über einen bestimmten Zeitraum, und
> abhängig von der Eingangsspannung, ausgibt, ist mit recht einfachen
> Mitteln mit Mikrocontrollern völlig unkompliziert lösbar. Allerdings hat
> ein Mikrocontroller auch mit dem Single- oder Dual-Slope-Verfahren keine
> Probleme. ;-)

Kann man das irgendwo genauer nachlesen?

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Einen kleinen Vorgeschmack (aber zum Mitdenken) kann man im Anhang 
finden (Teil 1).

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Einen kleinen Vorgeschmack (aber zum Mitdenken) kann man im Anhang 
finden (Teil 2).

Reicht das für'n Anfang???

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Danke! Wenn ich Fragen habe, melde ich mich.

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