Kapaziv Flüssigkeit messen mit OpAMP

#6892388
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Hallo,

ich möchte mit Hilfe eines selbstgebauten Kapazitiven Sensor (C1) 
Flüssigkeit in einem Roher messen. Dazu haben ich die im Bild gezeigte 
Schaltung gebaut. Die Schaltung wird über einen Batterie betrieben. Am 
Sensorausgang (Sensor) möchte ich dann über einen A/D-Wandler die 
Spannung messen. Die Schaltung funktioniert bereits, jedoch habe ich das 
Problem, dass der Sensor nicht nur auf Flüssigkeit im Roher anspringt 
sondern auch auf die äußeren Bedingungen wie z.B. eine Hand, welche ich 
jedoch nicht messen möchte.

Hat jemand eine Idee, wie ich den Sensor abschirmen kann?

Vielleicht habe ich auch einen Denkfehler in der Schaltung?

Vielen Dank für eure Hilfe.
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Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #6892401
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Jeremy M. schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wie ich den Sensor abschirmen kann?
Du musst dir vor allem erst mal klar werden, wie winzig wenig 30pF sind.

> dass der Sensor nicht nur auf Flüssigkeit im Roher anspringt
> sondern auch auf die äußeren Bedingungen wie z.B. eine Hand,
> welche ich jedoch nicht messen möchte.
Das ist es, was kommerzeille Sensoren so teuer macht: die Unterdrückung 
der Umwelteinflüsse.

> Vielleicht habe ich auch einen Denkfehler in der Schaltung?
Die Schaltung ist unheimlich hochohmig aufgebaut, weil das Verfahren es 
braucht. Allerdings fängst du dir damit auch alle möglichen Störungen 
ein. Leg mal dein Handy daneben und rufe es an. Du wirst Augen machen.
Aber das Problem kommt nicht vorrangig von der Auswerteschaltung, 
sondern vom einfachen "Sensor", der so eine hochohmige Auswertung 
braucht.

> Hat jemand eine Idee, wie ich den Sensor abschirmen kann?
Dazu müsste man wissen, wie "der Sensor" überhaupt aussieht, wie der 
aufgebaut ist und was das für eine "Flüssigkeit" ist...
Gast #6892434
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Jeremy M. schrieb:
> Der "Sensor" ist tatsächlich nichts anderes als zwei Kupferbleche á 30 x
> 40mm.

Es kommt auf die Anordnung an.

Jeremy M. schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wie ich den Sensor abschirmen kann?

Du solltest deine Schaltung anders aufbauen.
Lege die eine "Platte" außen rundum um das Rohr und schließe sie an Erde 
an. Dann dient sie gleichzeitig als Abschirmung. Das Signal speist du 
vom anderen Ende über R3 ein. Und die zweite Elektrode des Kondensators 
hängst du als isolierten Draht in das Rohr. Ob diese Anordnung für dich 
praktikabel ist, hängt von deinem Rohr und der Zugänglichkeit ab.
Aus welchem Material ist das Rohr?
Handelt es sich um klares Wasser?
Welchen Zweck verfolgst du mit der Messung?
#6892459
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Vielen Dank, Chergu.

Der Ansatz mit zwei Schrauben ist mir auch schon gekommen, Nachteil 
daran ist der Aufwand des abdichten vom Rohrer, da es ich bei dem Roher 
um ein Kunststoffrohr handelt. Ich werde den Ansatz mal probieren.
Andere Lösungen / Ansätze sind natürlich gerne willkommen.

Ps.: Mir ist die Idee gekommen einen solchen fertigen Baustein zu 
verwenden, für das Messen des Sensors.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7745_7746.pdf
#6892593
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Dämpfung der Schwingkreisgüte durch das Wasser wäre möglich, Schaum hat 
weniger. Stichwort: Hochfrequenz-Titration. Entweder Spule um das Rohr 
oder Kondensatorplatten außen.

Das am einfachsten zugängliche ist wohl die 
Ultraschall-Strömungsmessung, die erkennt auch Wasser/Schaum. 
Heizungsbauer haben sowas manchmal, Geräte gibt/gab es gebraucht bei 
ebay, neu beim Chinesen.
#6892698
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Vielen Dank für zahlreichen Antworten.

Würde ich beim Schwingkreis nicht das gleiche Problem haben mit der Hand 
oder habe ich da einen Denkfehler?

Die Ultraschall-Strömungsmessung hat das Problem, dass das Rohr ja 
selbstgebaut ist (mit dem 3D-Drucker) und ich gerne bei dem Roher 
bleiben würde, also kein neues Bauteil verwenden will bzw. anbauen 
möchte.

Ja ich habe mir bereits gedacht, dass wenn ich einen Zukaufsensor 
verwende das ich dann das Gleiche Problem haben werde.

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