Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazitive Feuchtigkeitsmessung durch Glas hindurch


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von cr (Gast)


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Hallo miteinander,

Für eine DIY-Scheibenwischersteuerung möchte ich Regentropfen auf der 
Windschutzscheibe erkennen und möglichst auch die Intensität grob messen 
können.

Der Nachbau der optischen Lösung, die im Automobilbereich sonst genutzt 
wird, erscheint mir aber zu aufwändig (Sowohl Optik, als auch 
Auswerteelektronik).

Daher die Idee, das Wasser kapazitiv durch die Scheibe hindurch zu 
messen.
Ich weiß nun aber nicht, wie ich abschätzen kann ob und wie stark 
Wassertropfen in mehreren mm Entfernung von den Leiterbahnen des Sensors 
eine Kapazitätsänderung verursachen.

Beispiel für einen solchen Sensor: Ebay-Artikel Nr. 272273726598

lg, cr

: Verschoben durch Moderator
von Nop (Gast)


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cr schrieb:
> Ich weiß nun aber nicht, wie ich abschätzen kann ob und wie stark
> Wassertropfen in mehreren mm Entfernung von den Leiterbahnen des Sensors
> eine Kapazitätsänderung verursachen.

Also grundsätzlich funktioniert sowas dadurch, daß Wasser eine 
Dielektrizitätskonstante von etwa 80 hat, Luft von 1. Es werden also 
Feldlinien ins Wasser gesaugt.

Das Problem ist, wenn Du da ein paar Millimeter Glas vorpackst, daß 
dieses Kurzschließen(des E-Feldes, nicht des Stroms) im entscheidenden 
Teil direkt zwischen den Bahnen nicht mehr funktioniert.

Die Feldlinien werden nur dann den Umweg durch die Scheibe und durchs 
Wasser machen, wenn der Weg elektrisch gesehen eine Abkürzung ist. Wenn 
der Abstand zwischen den Bahnen aber auch nur wenige Millimeter ist, 
dann kann es sich ja gar nicht lohnen, erst durchs Glas ein paar 
Millimeter zu gehen, auf der Feldlinien-Autobahnm durchs Wasser und dann 
wieder ein paar Millimeter durchs Glas zurück. Dann kann man als so eine 
Feldlinie auch gleich unter dem Glas den direkten Weg nehmen.

Damit das funktionieren kann, muß der Abstand der Bahnen zueinander groß 
sein im Vergleich zur Glasdicke, also etwa einen Faktor 10. Wenn Du 5mm 
Glas hast, müssen die Bahnen 50mm auseinandersein. Allerdings ist dann 
die Kapazität eben wegen der großen Distanz an sich schon recht klein, 
und das wird schwierig zu messen.

Das ist jedenfalls so mein Verständnis von der Sache.

Du könntest natürlich den Feldlinien die Bequemlichkeit austreiben, 
indem Du an geeigneter Stelle außen am Fahrzeug das Ding anbringst, oder 
etwas Vergleichbares.

von cr (Gast)


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Danke für deine Antwort und die anschauliche Erklärung.

Außen anbringen ist leider nicht sinnvoll, denn der Sensor muss ja im 
Bereich der Scheibe liegen, die vom Scheibenwischer erfasst wird.

lg, cr

von udo (Gast)


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Theoretisch geht deine Idee.Kalkuliere mal mit ein paar pikofarad für 
den trockenen Sensor und evtl.ein paar Femtofarad für die Regentropfen.
Warum glaubst du,verwenden die Autohersteller lieber optische Sensoren?

von Kirtag (Gast)


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Kannst ja mal so einen sensor probieren:
http://www.ramser-elektro.at/shop/bausaetze-und-platinen/giess-o-mat-sensor-bausatz/

Dieser funktioniert kapazitiv.

von Sascha_ (Gast)


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udo schrieb:
> Warum glaubst du,verwenden die Autohersteller lieber optische Sensoren?

Gute Frage. Wenn du die Antwort hast, würde ich die gern hören.

von Michael K. (Gast)


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Kapazitive Sensoren durch Glas gehen gut.
Kapazitive Sensoren driften aber wie Hund, sind sehr empfänglich für 
elektrische Felder und die Schaltschwelle des 'nicht aktiven' Zustands 
muss permanent nachgeführt werden.

Nun hält Regen aber oft über Stunden an und dabei ändert sich die 
Temperatur.
Deine Entscheidungsfindung ob der Regen stärker geworden ist oder nur 
der Sensor weiter verstimmt ist wird spannend.

Geht ganz bestimmt auch kapazitiv aber Du wirst lange forschen müssen 
bis das zuverlässig in allen Lebenslagen über Jahre funktioniert.
Schutz, Schnee, Blätter etc. machen Dir das Leben da nicht einfacher 
zumal die Sensorfläche nur sehr klein am Rand der Scheibe sein darf.

von Der Andere (Gast)


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cr schrieb:
> Für eine DIY-Scheibenwischersteuerung

Kannst gerne meine von meinem Golf haben wenn du sie ohne Schaden 
anzurichten ausbauen kannst :-)
Völliger Mist, funktioniert mal und mal nicht, in Dunkelheit bei 
Streulicht durch Gegenverkehr ziemlich zuverlässig nicht.

Ein einstellbarer Intervallschalter wäre mir 10 mal lieber.

Aber du kriegst das bestimmt besser hin als die VAG/Bosch Ings :-)

von Crazy H. (crazy_h)


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Ich stelle mir die optische Lösung nicht schwer vor. In der Mitte ein 
Lichtsender und kreisförmig drumrum Fototransistoren. Wenn nun ein 
Regentropfen geflogen kommt :oD reflektiert der das ausgesandte Licht 
auf einen der Fototransistoren. Das sollte (so meine Überlegung) Impulse 
geben, anhand deren Anzahl man die Regendichte abschätzen kann. Ja 
wollte ich schon lange mal ausprobieren. Und natürlich nicht einfach nur 
Licht: moduliert, evtl. IR, ......

von Georg (Gast)


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Crazy H. schrieb:
> Ich stelle mir die optische Lösung nicht schwer vor

Unter den Bedingungen, die du beschreibst, vielleicht, aber bei 
Nieselregen oder durch Nebel feuchte Scheibe bestimmt nicht. Aber da 
funktioniert die kapazitive Messung des TO noch viel weniger. Man könnte 
natürlich die Scheibenwaschanlage bemühen, um den Regensensor 
auszulösen...

Georg

von Karls Q. (karlsquell)


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Wieso kaufst du nicht in der Bucht nen Sensor von nem gängigen 
Hersteller. Eben mal geschaut, die Kosten zwischen 10 und 50€ neu. Oder 
Geh zum Schrottplatz, aber warte noch 2-3 Monate, dann haben die wieder 
mehr Auswahl :-)

von Harald W. (wilhelms)


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Der Andere schrieb:

> Kannst gerne meine von meinem Golf haben wenn du sie ohne Schaden
> anzurichten ausbauen kannst :-)
> Völliger Mist, funktioniert mal und mal nicht, in Dunkelheit bei
> Streulicht durch Gegenverkehr ziemlich zuverlässig nicht.

Hmm, meine Steuerung im Peugeot307 hat in 90% der Fälle gut
funktioniert. In meinem neuen 2008 mit Festintervall habe ich
eine solche Steuerung jedenfalls schon schmerzlich vermisst.
Die mit dem gleichen Sensor arbeitende Fahrlichtsteuerung
war dagegen eher unzuverlässig.

von cr (Gast)


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udo schrieb:
> Warum glaubst du,verwenden die Autohersteller lieber optische Sensoren?

Sicher aus einem guten Grund, die haben aber auch die technischen 
Möglichkeiten sowas zu bauen. Ich nicht.

> Kapazitive Sensoren driften aber wie Hund
Hab ich auch grad an einem Testaufbau festgestellt. Schade :/

>Und natürlich nicht einfach nur Licht: moduliert, evtl. IR, ......
Das für mich nicht lösbare Problem dabei ist, die winzigen Unterschiede 
auszuwerten die ein IR LED gegen die Sonne aufbringen kann.

>Wieso kaufst du nicht in der Bucht nen Sensor
Schau ich mir mal an, auch wenns nicht ganz dem DIY Gedanken entspricht, 
aber danke :)

lg, cr

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