Kapazität eines Kondensators mit nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum

Luky S. OP #1064642 
Ich habe eine Frage und leider noch keine zufriedenstellende Antwort 
gefunden:
Ich möchte einen AD7745 verwenden, um Hohlräume in GFK-Material zu 
finden.
Es handelt sich dabei um einen Kapazitätssensor mit einem Messbereich 
von 13 bis 21pF. Die Aufgabenstellung sieht so aus, das ich zuerst eine 
1cm dicke GFK-Platte habe und dahinter befinden sich entweder Holzstege, 
Aluminiumstreifen oder eben ein Hohlraum.
Ich brauche nun ein PCB-Design, bei dem ich zwischen 2 Strukturen, wenn 
die Platine auf dem GFK (er~4,5) aufliegt und sich dahinter ein Hohlraum 
befindet, (er=1) der Sensor eine Kapazität von 13pF zwischen den 
Strukturen misst. Andere Materialien als Luft müssten die Kapazität dann 
erhöhen (er>1).
Mein Problem ist nun die Berechnung der Kapazität. Alle bislang 
gefundenen Publikationen behandeln nur einen simplen Plattenkondensator 
mit gegenüberliegenden Platten.
Kennt jemand die Formel für die Kapazität eines Kondensators mit 
nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum?
Angehängte Dateien:
Antwort Zitieren Bearbeiten Thread verschieben Thread sperren Langsamer Modus Anmeldepflicht aktivieren Anpinnen Thread löschen Thread mit anderem zusammenführen Melden Danke
Alex22 Gast #1064791 
>Kennt jemand die Formel für die Kapazität eines Kondensators mit
>nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum?


Ansys kann dir das berechnen. Dürfte aber nicht so ganz trivial sein.

Vom Gefühl her würde ich sagen, das dass Material auf der Rückseite der 
Platine ebenfalls von Bedeutung sein könnte.

Regensensoren in Auto-Frontscheiben funktionieren meines Wissens nach 
teilweise auch so (Wassertropfen auf Sensor verändert die Kapazität). 
Vielleicht hilft dir das bei der Suche nach weiterer Literatur zu dem 
Thema...

Grüße,
Alex
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Melden Danke
Matthias L. Gast #1064812 
>Kennt jemand die Formel für die Kapazität eines Kondensators mit
>nebeneinanderliegenden Platten und geschichtetem Dielektrikum?

Ja. Das ist die "komplizierte" Formel der Reihenschaltung von 
Kapazitäten.

Bei dir sieht es eben so aus:
                                                 |
     =======                                  =======
    GFK - Platine                             =======  C1
-------------------------------                  |
                                                 |
    ?????????                     =>          =======  C?
                                              =======
-------------------------------                  |
    GFK - Platine                                |
     =======                                  =======
                                              =======  C1
                                                 |
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Melden Danke
Matthias L. Gast #1064830 
>Koppelkapazität zwischen den beiden Strukturen?

???  Hä?
Es gibt keine. Das kannst du als drei Kapazitäten ansehen.

Die beiden "äußeren" sind deine GFK-Platine und bekannt.

DIe mittlere ist unbekannt und kann bei Kenntnis der beiden anderen, 
sowie der Gesamtkapazität ermittelt werden...

Wo ist jetzt das PRoblem?
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Melden Danke
Luky S. OP #1064876 
Das Problem liegt  eben bei der Koppelkapazität. Ich weiß die 
Gesamtkapazität ja nicht und suche eine Formel dafür, um mir die 
Kapazitätsstrukturen auf der Leiterplatte anzupassen, DAMIT ich eine 
Gesamtkapazität von 13pF habe
Die beiden Äußeren hätten z.B. bei einer Flächen von je 1cm² auf 1,5mm 
FR4 mit einer Massefläche auf der Rückseite je 2,5pF + Zuleitungen.
Aber wie berechne ich die Kapazität ZWISCHEN den beiden Platten unter 
der Voraussetzung, das 1cm GFK direkt draufliegt?
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Melden Danke
Wolf Gast #1064879 
Diese Konstruktion ist ein aufgeklappter 2-Plattenkondensator.
Es gibt nicht nur einen einzigen Plattenabstand sondern einen minimalen 
und einen maximalen Abstand und es muß über ihre Abstände integriert 
werden weil das elektrische Feld nicht homogen ist.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Melden Danke
Luky S. OP #1067252 
Ich hab das Problem mal in AMS simuliert. Nicht wirklich 
zufriedenstellend, aber ich bin auf einen ungefähren Abstand der beiden 
Platten von etwa 1cm bei 0,5cm² "Sensorfläche" je Pad gekommen. Alles 
weitere werde ich bei Gelegenheit mit ein paar geätzten Antennen 
ausprobieren.
Danke an alle, die die Problemstellung gelesen haben und nicht nur 
überhebliche Kommentare gepostet haben.
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Melden Danke
Thread beobachten

Antwort schreiben

Eine eigene Frage? Dieser Thread ist über 17 Jahre alt. Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.

Neuen Thread starten

Eine Lösung, Ergänzung oder Rückmeldung zu diesem Thread? Dann antworte hier.

Formatierung
  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] – Link zu einem Artikel
  • Verweis auf einen anderen Beitrag: Rechtsklick auf dessen Beitrags-ID (#8078628), „Adresse kopieren“, in den Text einfügen

Mehr zur Formatierung

Längeren Sourcecode als Anhang, nicht in den Text. JPG nur für Fotos und Scans; Zeichnungen und Screenshots als PNG oder GIF. Siehe Bildformate.

Dein Name und deine E-Mail-Adresse

Schon registriert? Anmelden

Wird nicht angezeigt. Wir schicken dir einen Link; sobald du damit bestätigst, erscheint dein Beitrag.

Mit dem Abschicken legst du einen kostenlosen Account an und erkennst die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzerklärung an.