Kapazität und Spannung

Gast #2587572
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Schönen guten Tag, hätte mal eine etwas für mich komplizierte Sache.
Und zwar hab ich für meine Projektarbeit
"Kapazitive Füllstandmssung und Anzeige"
noch eine Sache die ich erklären soll.

Und zwar benutze ich einen kapazitiven Sensor welcher an eine astabile 
Kippstufe geschalten ist.

Jetzt wollte mein Projektbetreuer noch eine Erklärung ob die Kapazität 
von der Spannung abhängig bzw. was die Spannung in der Schaltung 
bewirkt.

Betrieben wird die Geschichte mit 5V. Es funktioniert auch soweit.

Im Anhang mal der Schaltplan.


Hab jetzt mal im Internet selber gesucht aber da
steht zur Kapazität die Formel C= E * A/d

also Permitivität * (Plattenfläche durch Plattenabstand)...

Somit Spielt für die Kapazität die Spannung keine Rolle. Aber was würde 
passieren wenn ich die 5V erhöhe ?!

Hoffe ihr wisst was ich meine :-)

Könntet ihr mir vll. weiterhelfen?
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Gast #2587597
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Wenn ich die Frage richtig verstehe will der Projektbetreuer
wissen wie weit die Messung spannungabhängig ist.

Wenn Du die Spannung von 5V erhöhst kann, muß nicht der Sensor(Geber)
evtl. Ärger machen, kommt auch darauf an in welcher Flüssigkeit das Teil
hängt. Das das Signal vom NE555 mit der Spannung "davonläuft" erwarte
ich jetzt erst mal nicht, solange Du die Grenze der Betriebsspannung
nicht überschreitest.
Gast #2587754
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Ja stimmt hab ich vergessen zu sagen.
Also es wird der Stand von Wasser ermittelt.

Der NE555 geht bis max. 15V .

Wie kann man das jetzt aber erklären, dass die MEssung nicht von der 
Spannung abhängig ist?

Irgendwie fällt mir das sehr schwer.
Gast #2587762
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Hallo,

ist das für die schule? wenn ja dann würde ich plump sagen die schaltung 
ist spannungsunabhängig, bis auf die grenzen vom 555iger.

den der schwingkreis basiert simple auf die zeitkonstante tau, und die 
ist spannungsunabhängig, R*C.

Wenn es wissenschaftlich ist dann müsste man das genauer untersuchen, 
den es kann sehr wohl sein das die kapazitätswerte mit der spannung 
schwanken. normale zwar sehr gering, aber das wär dann zu untersuchen.
Gast #2587819
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Jetzt glaube ich weiß ich was er wissen will

Die Ladekurve eines Kondensator über einen Widerstand lautet

U(t)=Ubatt*(1-exp(-t/(RC)))

Die Entladekurve

U(t)=Ubatt*exp(-t/(RC))

Da der NE555 bei 2/3 Ubatt und 1/3 Ubatt schaltet ergibt sich

(2/3)*Ubatt = Ubatt*(1-exp(-t/(RC)) und damit ist



Da kürzt sich die Versorgungsspannung Ubatt und man sieht daß die 
Ladezeit (analog die Entladezeit) nur mehr von R und C abhängt.

t=-R*C*LN(1-(2/3))

Hier ist natürlich R einmal R1 und einmal R1+R2

Gruß Peter
Gast #2587832
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Kawa schrieb:
> Hab jetzt mal im Internet selber gesucht aber da
> steht zur Kapazität die Formel C= E * A/d

ist der Sensor als Plattenkondensator aufgebaut?
Wenn ja, dann ist Kapazität spannungsunabhängig.

Ob C in der NE555 Schaltung spannungsunabhägig ist, hängt vom
Kondensatortyp (Elektrolyt, Folien, Keramik, etc) ab.
Wenn du die Zeitkonstante spannungsunabhängig machen willst,
sollte natürlich möglichst dC/dU = 0 gelten.

Was ist das für ein Sensor eigentlich?
Gast #2587962
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Das ist der Sensor.
Außen verlaufen 2 Leitungen und das wars (also aufgebaut wie ein 
Plattenkondensator) ... ;-)
Deswegen die Formel

Und diesen Projektbegleiter zu fragen ob er mal genau definieren kann 
was er genau will ist sinnlos ...leider...

Und ja es funktioniert ... grins



hmm ... also das ganze is schon für die Schule (mach momentan meinen 
MechatronikTechniker) ... leider hatten wir nur im ersten Jahr 
Elektrotechnik und da wurde sowas net mal ansatzweise besprochen ... 
zuvor hab ich auch nichts großes damit zu tun gehabt (sorry also für 
meine unwissenheit :-)  )
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#2587975
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Zum Bild des Sensors. Schoen, dass das so geht. Aber man kann's 
verbessern. Speziell weil die Kapazitaet an GND hanegt. Wenn du die 
Kapazitaet koaxial machst, mit dem GND aussen, ist der Sensor weitgehend 
unempfindlich gegen Stoerungen elektrischer Art. Also einfach zwei 
Roehren ineinander und etwas anbohren.
Gast #2588137
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Wie bereits hier schon erwähnt wurde... die Enden sind Isoliert.

Die Kapazität ist bei 0% Füllstand bei ca. 40 pF und bei 100 % bei ca. 
95 pF.

Das mit Störanfällig stimmt. Sobald man mit der Hand die nach Außen 
führende Leitung berührt ändert sich die Kapazität.


@ Delta Oschi ... das mit koaxial sagt mir grad nix.

Falls ich das mit den 2 Röhren richtig verstanden habe ... hab ich mir 
auch schon überlegt jedoch find ich dazu keine passenden hier ... somit 
wurde die Idee verworfen.
Klar, für ein größeres Gefäß wäre leicht etwas zu finden ;-) ... jedoch 
ist das eine Vase ;-) wo ich den Sensor eingebaut habe ... (siehe Bild)


Auf dem Anderen ist die Schaltung zu sehen ;-) ... (Links der Prototyp 
und Rechts die Endgültige)

Unter diesem Link is nen Video wo man die Funktion sieht ;-)

http://www.youtube.com/watch?v=9DcKEdXe7jg&list=UUkUjbi7B4HzH5vAMHqJQtRw&feature=plpp&context=C40902a7FDvjVQa1PpcFPoIDWiddj0j_MSS1IWrX4vJiv_pAtOL3s=
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Gast #2588879
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Stimmt ^^... jetzt hab ich nochmal drüber geschaut...

Die Zeiten werden nicht beinflusst, da ja das Laden bis 63% geht (also 
2/3) und das Entladen bis 1/3 der Spannung...

Ok ... denk mal ich werde es dann auch damit erklären und nur noch die 
einzelnen Formel nutzen.

Besten Dank

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