Kapazität + Verlustfaktor messen

[Mario (Gast)]

Ich suche nach einer Möglichkeit mit einem AVR sowohl die Kapazität als 
auch den Verlustfaktor von kleinen Kondensatoren (verschiedene Typen, 
max. 10nF) zu messen. Habe keine besonderen Genauigkeitsanforderungen, 
wichtiger wäre mir, dass die Sache mit möglichst wenigen externen 
Bauteilen funktioniert. Hat jemand einen guten Rat für mich?

[Peter R. (pnu)]

>guter Rat
Ja, verzichte auf Messung, suche die richtige Bauform aus.

>ein paar Anmerkungen

Verlustfaktormessung braucht immer hohe Genauigkeit
Der Verlustfaktor ist das Verhältnis Blind- zu Wirkleistung und bewegt 
sich  bei Kondensatoren mit geringem tangens delta meist jenseits von 
eins zu tausend.

Der Verlustfaktor ist sehr frequenzabhängig. Meistens ist eine sinnvolle 
Aussage nur für den Frequenzbereich möglich, für den der Kondensator 
gerade gebraucht wird.

Für Sieb- bzw Entstörzwecke kann beispielsweise zu geringer 
Verlustfaktor eines C sogar störend sein.

was heißt "geringe Genauigkeitsanforderungen" ???

[Mario (Gast)]

Im Prinzip möchte ich verschiedene Kondensatortypen unterscheiden 
können. 5-10% Genauigkeit beim Verlustfaktor reichen. Dass dieser 
frequenzabhängig ist, ist natürlich klar, ich würde mich da halt auf die 
mit einem AVR noch sauber beherrschbare beschränken.

[Peter R. (pnu)]

Wenn man den Frequenzbereich nicht kennt, in dem der Verlustfaktor 
gemessen werden soll, haben Überlegungen zur Messung gar keinen Sinn.
Nicht umsonst gibt man üblicherweise für tangens delta nur einen 
Grenzwert an.

10% bis 20% Verlustfaktorstreuung stellt eine sehr enge Spezifikation 
dar und ist einfach unsinnig. Das wäre so als ob man 10% bis 20% 
Streuung für die Verstärkung eines Transistors fordern würde.

Eventuell könnte man gerade noch Keramiken vom Typ I und Typ II 
unterscheiden/erkennen, indem man eine LC-Schwingschaltung nimmt, und 
die Schwinggüte nutzt.

Zum Beispiel: In der Schaltung eines induktiv arbeitenden 
Abstandssensors den Kondensator steckbar machen. Dann wird die 
Stromaufnahme bei schlechtem C größer sein als bei gutem C.

[Mario (Gast)]

Das Ganze soll mehr ein Experiment als ein Produkt werden. Mich würde es 
interessieren, den Verlustfaktor von verschiedenen Materialien (Frequenz 
prinzipiell egal, 10-100kHz als grobe Einschränkung) zwischen 2 
Kondensatorplatten zu bestimmen. Ein AVR scheint nicht zu genügen, also 
muss ich wohl einen größeren Aufwand betreiben.

[Purzel H. (hacky)]

In der Tat. Ein 10nF Keramik kondenser ist gut fuer 100MHz, also sollte 
man eher dort messen. Der Versuchsaufbau ist anders, die Messtechnik 
ebenso.

[Mario (Gast)]

Ich will ja eben keine Keramikkondensatoren messen sondern einen 
Plattenkondensator (2 kupferbeschichtete Europlatinen) mit verschiedenen 
Materialien dazwischen.

[Simon K. (simon)]

Dann wirds wahrscheinlich noch komplizierter, da die Kapazitätswerte 
noch geringer sind. Ist jetzt mal so meine Pi mal Daumen Einschätzung.

[Andreas G. (mrperfekt)]

Auch wenn es Mario wahrscheinlich nicht mehr interessiert. Eine 
Möglichkeit zur Bestimmung des Verlustfaktor und der Kapazität eines 
Kondensators ist die Scheringbrücke:
https://de.wikipedia.org/wiki/Scheringbr%C3%BCcke

R_x wird allerdings durch

$$R_x=C_2 \cdot \frac{R_4}{R_3} \cdot \frac{1}{1+tan(\delta)^2}$$

 berechnet.
Die Formel in Wikipedia ist nur eine sehr (sehr sehr) gute Abschätzung.
Nur falls sich jemand beim herleiten wundert.
Die Abgleichbedingung ist übrigens

$$Y_x \cdot Y_4 = Y_2 \cdot Y_3$$

Ein paar Schwierigkeiten könnte der Aufbau vielleicht noch machen, aber 
eine Abschätzung sollte damit auf jeden Fall möglich sein.