Experiment zum Messen von Kapazitäten

[W.E. (Gast)]

Hallo,
ich würde gerne einen kapazitiven Positionssensor ausprobieren, so wie 
er in http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html als Variante c) 
beschrieben ist.
D.h. eine bewegte Platte über zwei feste (symm. Aufbau).

Für meinen fliegenden Plattenkondensator ca. 25cm^2 komme ich auf 22 pF:
8,85e-12  1  0,05^2 / 0,001 = 22,125e-12

Mit meinen (lächerliche geringen?) 10 kHz Sinus, einem 500 
Ohm-Widerstand (zu klein?) und einem 10 uF (viel zu groß?) Kondensator 
(wozu dient der?) bekomme ich ziemlich genau das am Messwiderstand, was 
ich auch reinstecke (Sinus ohne DC-Offset).

Wahrscheinlich hilft auch der fliegende Aufbau nicht (PCB-Stücke und 
fliegende Verdrahtung) weiter wenn dadurch die Mess-Kapazität anteilig 
klein ist.

Besteht überhaupt eine Chance, mit diesen Mitteln etwas am Oszi zu 
sehen?

[Taugenichts (Gast)]

Kann man macgen, idem man die Parameter etwas aendert. zB die Frequenz, 
oder aehnlich. Was spricht denn gegen einen AD7745 ?

[MaWin (Gast)]

Frequenz erhöhen.

[Helmut S. (helmuts)]

> ich würde gerne einen kapazitiven Positionssensor ausprobieren,
> so wie er in http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html als
> Variante c) beschrieben ist.


In dem Beispiel gehen sie mit einem 8Mhz CMOS 5Vpp Signal (16MHz/2) auf 
die Diodenbrücke. Die Auswertung erfolgt über drei Tiefpässe (RC, LC, 
RC). Die Dioden sollten sehr schnell schalten können und kleine 
Kapazitäten haben (1pF, 2ns).

[W.E. (Gast)]

AD7745 ist ja krass, aber habe ich nicht. Leider auch keine schnellen 
Dioden oder ein MHz Sinusgenerator. Muss ich mich wohl dahingehend 
erstmal informieren oder ein anderes Verfahren finden.
Danke für die Antworten!

[Helmut S. (helmuts)]

Die nehmen einen CMOS Rechteck-Oszillator mit internem Teiler durch 2 um 
ein möglichst konstantes 50% Tastverhältnis zu bekommen. Der einfachste 
Nachbau wäre es einen 16MHz Takt mit einem 74AC74 zu teilen. Damit hast 
du dann 8MHz mit konstantem 50% Tastverhältnis. Das Ganze geht auch mit 
anderer Taktfrequenz z. B. 6MHz.

[W.E. (Gast)]

Habe doch einen 8 MHz Oszillator gefunden:

#include "msp430g2211.h"
void main(void)
{
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
  BCSCTL1 = 13;
  DCOCTL = (3<<5);
  P1SEL = BIT4;
  P1DIR = BIT4;
  while(1);
}

Damit funktioniert es auch mit meinen Grabbelkistenbauteilen 
einigermaßen zufriedenstellend: 0,53 .. 1,3 V bei 3.6 V Sinus (p2p).

[W.E. (Gast)]

Der Messwiderstand in einen Tiefpass gewandelt (vgl. 
http://elm-chan.org/works/vlp/galamp2.png) bringt dann verrauschte (0,3 
V)  0,5 .. 3,1 V DC.

Aber was macht der Kondensator "über" den Gleichrichter? Ohne ihn ist 
die Ausgangsspannungsdifferenz viel kleiner, aber wieso verursacht er 
nicht einen konstanten Strom (er ist dem Sensor ja parallel geschaltet). 
Was ist die Wechselwirkung?

Und die Ausgangsspannung schwankt mit der Frequenz, ohne Quarz muss das 
also kompensiert werden (Temp.-Komp, Referenz-Kondensator messen, ..?).

[Helmut S. (helmuts)]

Hier mal eine Simulation. Es zeigte sich, dass der Widerstand R4 
notwendig ist um einen "linearen" Verlauf zu bekommen.

Hinweis: Das ist mit LTspice simuliert.
Schaltplan(.asc)