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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazitiver analoger Sensor


Autor: Matthias (Gast)
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Hi,

ich möchte einen kapazitiven Näherungsschalter mit folgenden gegebenen 
Materialien erstellen.

Ich habe zwei Aluminiumplatten

----------------------------------
|                                | + 5 V Platte 1
----------------------------------

                ------------------------------------
 <- Bewegung    |                                  | GND Platte 2
                ------------------------------------

Nun bewege ich Platte 2 in Pfeilrichtung immer weiter nach rechts und 
müsstee somit die Kapazität dieses "Plattenkondensators" durch die 
grössere Fläche erhöhen.

Nun möchte ich eine Kennlinie mit einer Ausgangsspannnung Uout = 
f(Überlappung) mittels einer Schaltung erzeugen, die man z.B. durch 
Potentiometer kalibirern kann.

Hat jemand schon einmal soetwas gemacht bzw. kennt Informationen die mir 
dabei helfen könnten. Bin im Internet auf folgende Schaltung gestossen.

http://www.atx-netzteil.de/schaltungen-elektroniks...

Vielleicht hat jemand ja Erfahrungen mit so einem Thema gesammelt.
Vielen Dank im Voraus

: Verschoben durch Moderator
Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Wie groß sind die Platten und der Abstand denn?

Das wird ziemlich fusselig.  Die Platten werden eine Kapazität von
nur wenigen Pikofarad haben, und du willst offenbar nur mit
Gleichspannung (statt bspw. mit HF) messen.  Da bliebe nur die
Messung des Lade-/Entladestroms, bei den fließenden geringen Strömen
wird das wenig reproduzierbar sein.

Vielleicht beginnst du ja lieber mal ganz von vorn und schreibst,
welche Art von Problem du mit dieser Anordnung eigentlich lösen
willst.

Autor: Blackbird (Gast)
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Sieht fast wie ein Drehko aus.
Das wäre ja auch ein schöner "Sensor" für Winkel oder Längen.

Muß doch gleich mal nachsehen gehen .... :)

Blackbird

Autor: Ulrich (Gast)
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Ganz mit DC kann man die Kapazität kaum messen. Aber auch schon mit 10 
kHz kann man relativ gut kleine Kapazitäten messen. Mit HF hat man 
weniger rauschen, aber dafür andere Probleme.

Der Aufbau mit nur 2 Platten ist aber ungünstig, denn das El. Feld ist 
ziehmlich ausgedehnt und reagiert entsprechend auch, wenn sich etwas 
weiter Weg was Leitfähiges verschiebt. Außerdem hängt die Kapazität auch 
vom Abstand der Platten ab. Der müßte entsprechen auch konstant gehalten 
werden. Ein erster Schritt wäre es 3 Platten zu nehmen: eine bewegleiche 
wird zwischen 2 feste mit festem Abstand eingeschoben. Damit ist das 
Feld im wesenslichen auf den Zwischenraum beschränkt, und Fehler im 
Abstand kompensieren sich in 1 ter Näherung.   Aus den 2 äußeren Platten 
kann man dann auch ein Rechteckiges Rohr machen, für eine gute 
Abschirmung.

Autor: Matthias (Gast)
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So folgendes:

Die beiden Platten haben immer denselben Abstand. Sie bewegen sich nur 
in sozusagen x Richtung übereinander, der Abstand wird konstant 
gehalten.

Bei einer maximalen Überlappung entsteht eine Fläche von 23,2 cm^2.
Die entstehende Kapazität beträgt somit maximal ca. 20 pF.

Nun hatte ich mir folgendes überlegt.

Ich benötigte am besten einen, gegebenenfalls zwei IC(s), der (die) 
folgendes kann, wahrscheinlich einen PLL IC:

1.) Erzeugung einer HF Frequenz (Rechteck) durch einen internen RLC 
Schwingkreis, wo man an einen PIN mittel externen C`s die Frequenz des 
Schwingkreises beeinflussen kann, als Aufnahme des "Sensors"

2.) Einen digitalen Phasendetektor als Uregel=f(frequenzdrift), mit 
einem externen Ausgang der Regelspannung

Somit könnte ich eine Kennlinie Uregel = f(Überlappung) aufbauen.

Kennt jemand gegebenenfalls ICs für die beiden Funktionblöcke;

-------------------------       ------------------
|                       |       |                |
| RLC OSC               |       | Digitaler PD   |
| mit externer Regelung |  -->  | mit Regelspg.  |
| über C oder L         |       | Ausgang        |
|                       |       |                |
-------------------------       ------------------

Autor: Aehh (Gast)
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Nimm'n AD7745 und gut ist. Alles andere waer zwar interessant, bringt 
aber weniger.

Autor: Aehh (Gast)
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Der AD7747 is besser hier. sorry.

Autor: Matthias (Gast)
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Danke erstmal ich will aber keinen digitalen Wert über SPI einlesen, 
sondern eine analoge Spannung, wie sie der Phasendetektor ausgibt über 
einen Schwellwert Komparator detektieren.

Autor: Matthias (Gast)
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So nun habe ich einen Baustein gefunden:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...

Ein Frequency to Voltage Converter.

Nur hab ich von so einem Ding noch nie etwas gehört.

Mit einem simplen verstellbaren Oszillator:
http://www.elektronik-magazin.de/page/digitaler-rc...

müsste die Sache doch realisierbar sein, oder was meint ihr?

Autor: Matthias (Gast)
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Autor: Anselm 68 (anselm68)
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PLL IC -> VCO, mit deinem Platten-C. nen Schwingkreis bauen, und die 
Regelspannung des PLL´s als Referenzsignal, welches der 
Frequenzabweichung entspricht, verwenden ;)

So würd ich es machen.

Gruß Anselm

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