mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Feuchtesensor (kapazitiv) mit LC-Meter auswerten?


Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

stehe zur Zeit vor folgendem Problem und zwar möchte ich einen 
Feuchtesensor (kapazitiv) auswerten. Hab mir gedacht dass ich das mit 
einem LC-Meter wie es folgender Link zeigt

http://www.spettel.de/ralf/index_reload.html?http:...

bewerkstelligen könnte. Also über einen Oszillator mit nachgeschaltetem 
Mikrocontroller der dann über 2-fache Frequenzmessung die kapazität und 
somit die Feuchtigkeit bestimmt.

Gibts Ideen und Anregungen oder Stimmen die die Machbarkeit anzweifeln?


MFG, Schorsch


Autor: Daniel M. (usul27)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das kannst du genau so machen.

Ich nehm dafür einen 555er:
 http://www.matuschek.net/wetterstation/

Autor: Pöhli (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
also die kapazitiven Feuchtemesser die ich bisher ausgewertet habe habe 
ich über Frequenzmessung ausgewertet.

Der Gedanke dieser Sensoren ist doch das man eine Schwingfrequenz hat, 
und die Feuchtigkeit ändert die Dielektrizitätskonstante, worauf sich 
die Frequenz verschiebt.

Hab ich vor ein paar Jahren mal mit nem 8535 er Atmel gebaut. 
Komparatoreingang benutzen und in vorgegebener Zeit die Interrupts 
zählen, fertig.

Autor: Sonic (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Problem wird eher die Kennlinie der Teile. Ich weiß nicht welchen 
Sensor du hast, bei Conrad git's (gab's jedenfalls mal) fürs C-Control 
eine Kennlinie für einen kapazitiven Feuchtesensor zum Download.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist die Tabelle, die bei der Conrad Wetterstation dabei war.

Autor: Peter Dannegger (peda)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schorsch wrote:

> bewerkstelligen könnte. Also über einen Oszillator mit nachgeschaltetem
> Mikrocontroller der dann über 2-fache Frequenzmessung die kapazität und
> somit die Feuchtigkeit bestimmt.
>
> Gibts Ideen und Anregungen oder Stimmen die die Machbarkeit anzweifeln?


Frequenzmessung ist viel zu umständlich.

Eine Kapazität kann ganz einfach über die Aufladezeit bestimmt werden.

Viele MCs haben deshalb einen Komparator eingebaut, dann brauchst Du nur 
noch nen Widerstand zum Aufladen und fertich.

Die Aufladezeit ist exakt linear zur Kapazität.


Peter

Autor: Sonic (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stimmt, da gibt's ja auch die Möglichkeit den Input-Capture mit dem 
Comparator zu triggern. Dann geht alles auf einmal.

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Peter

"Frequenzmessung ist viel zu umständlich.
Eine Kapazität kann ganz einfach über die Aufladezeit bestimmt werden."

Ist das nicht praktisch das gleiche? Ausserdem steht da die Frage, ob 
der Controller dirket am Feuchtesensor sitzt. Wenn ja, ist die 
Frequenzwandlung unnötig. Wenn nein, dann ist die Frequenzwandlung vor 
Ort am Sensor sinnvoll, den das FM Digitalsignal kann einfach und 
störunempfindlich über lange Strecken übertragen werden.

MfG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei dem Sensor handelt es sich um einen MK33-G der von 260pF-340pF geht. 
Jetzt hab ich nur das Problem dass man das Teil nur von 1kHz bis 100kHz 
betreiben soll. Und bei der geringen Frequenz bräuchte ich relativ große 
Werte für C und L, jetzt stellt sich die Frage ob das Ding dann noch 
schwingt weil ne große Spule mit hoher Güte wird wohl schwer werden.


MFG, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wozu brauchst du ne Spule? Es geht wunderbar mit nem RC-Oszillator. 
Entweder wie von Peter vorgeschlagen über die Ladezeit und ne 
Timermessung direkt am Controller, oder mittels 74HC14 als RC-Oszillator 
(Wenn der Messwert über ne längere Leitung übertragen werden muss.

MfG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hatte bisher das Projekt von der Spettelseite angedacht und dafür 
benötige ich eine Spule für den Schwingkreis ;) ..

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hm .. bei den ganzen Auf- und Entlade Geschichten seh ich auch noch 
folgendes Problem, und zwar verträgt der Sensor nur Wechselspannung ohne 
DC Anteil.

Laut Datenblatt: "Signal Form: alternating signal without DC bias"

wies aussieht bleibt mir da wirklich nur noch der Schwingkreis mit der 
Spule, oder hat noch jemand ne andere Idee?


MFG, Schorsch

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ui so gesehen geht das mit dem Schwingkreis ja dann auch nicht ..

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat noch jemand ne Idee bei diesem schwierigen Problem ;) ..??

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wechselstrommessbrücke?

MfG
Falk

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ähhh, warum einfach wenns auch umständlich geht?
Man kann jegliches DC blocken, indem einfach ein sehr grosser C in Reihe 
geschalten wird. Sagen wir 100nF. Dann klappts auch mit nem 
RC-Oszillator.

MfG
Falk

Autor: Pöhli (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Feuchtesensoren die ich hatte  ( Streufeldkondensatoren)- da musste 
man nur einen Konstantstrom anlegen, Das schwingen macht der Sensor 
selber, weil  die Kapazität ist er schon ....
Man muß dann nur noch die Frequenz abggreifen.

Das ist übrigens der Weg den der Hersteller kommerzieller Feuchtefühler 
und Messgeräte gegangen ist, kann also nicht so verkehrt sein.

Nicht zu vergessen das die meist integrierte Temperaturmessdiode noch 
berücksichtigt wird....

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn ich mir so nen dicken fetten Brummer davorknüppel bleibt aber die 
Änderung der Gesamtkapazität mit dem kleinen Feuchtesensor fast 
unbemerkt. Hab dann ~300pF in Reihe mit nem 100nF. Da werd ich dann 
Probleme bei der Erfassung der Frequenzänderung bekommen, oder nicht?


MFG, Schorsch

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry, klassicher Denkfehler, dank der 1/C verschwindet der Große ja 
fast komplett aufs Hirn hau ;)

MFG, Schorsch

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hoi,

also die Methode mit dem 74HC14 klappt ganz gut, jetzt stellt sich die 
Frage wäre der Aufbau mit dem 555-Timer vielleicht noch nen tick besser? 
Hat da jemand Erfahrung?


MFG, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja, 555 ist die Luxusversion vom 74xx14. Da sind die Triggerpegel 
genauer definiert, somit ist auch die Ausgangsfrequenz genauer definiert 
(zwischen verschiedenen ICs). Bei einem Einzelstück dürfte das aber egal 
sein.

MfG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alles klar, dann werd ich wohl bei der bisherigen Variante bleiben wenn 
sich das eh nix schenkt ;) ..

MFG, Schorsch

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hoi, nochmal ne Frage und zwar gibts schaltungstechnisch ne Möglichkeit 
den Oszillator zu stabilisieren? Irgendwie jittert der mir noch zu viel 
:-/ ...


MFG, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was ist bei dir viel? Ist deine Kapazität konstant? Den Sensor mal gegen 
einen einfachen C tauschen?

MFG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schon versucht, jittert noch .. moment ich sehs mir mal an ..

Bei einer Frequenz von ~22,5Khz jittert das Teil etwa um 200 Hz maximal 
(mit 560pF, Kondensator), jetzt ist das Problem dass ich durch den 
Feuchtesensor einen bestimmten Frequenzhub vorgegeben habe der leider 
nicht so übermäßig groß ist, deswegen sollte der Jitter auch möglichst 
klein sein.

MFG, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Na Momnet mal,

"MK33-G der von 260pF-340pF geht"

Das ist bei mir ein Verhältnis von 1,3 , und da C dirket in die Frequenz 
eingeht kommt auch ein Frequenzverhältnis von 1,3 (Max/Min) raus. Das 
sollte dicke reichen.

Und nun zu deinem bemängeltem 200Hz bei 22,5 kHz. Das sind 1%, für einen 
einfachen RC-Oszillator ist das schon ganz gut. Obs der 555 besser 
machen würde weiss ich nicht, vermutlich nicht. Ausserdem, den Jitter 
kannst du durch eine längere Torzeit reduzieren. 5s würde ich mal so Pi 
mal Daumen probieren. Du misst doch nicht die Feuchte im Sekundentakt, 
oder?

MFG
Falk

Autor: Daniel M. (usul27)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Jitter bleibt auch mit einem 555er. Aber letztendlich musst du die 
Feuchtigkeit eh runden. Und genauer als 5% (wenn überhaupt) wird das 
sicher nicht werden, da dürfte der Jitter auch nicht gross stören.

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Jitter lag irgendwie am Aufbau, da ich parallel dazu noch die 74HC14 
Lösung hat, kann mir zwar nicht erklären woran das da genau lag aber 
jetzt da ich die Ub vom 74HC14 weggenommen habe funktioniert auch das 
bestens.

MFG, Schorsch

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Saudummerweiße hab ich jetzt noch das Problem dass mir die Frequenz sich 
nicht linear mit dem angeschlossenen C ändert.

Selbst in einem kleinem Bereich 250p - 330p hab ich 3-4% Abweichung also 
nen Knick in der Geraden wenn ich f über C auftrage (C nachgemessen mit 
RLC-Messbrücke von Fluke).

Eigentlich wollte ich also mit einem vorher gemessenen C und der damit 
entstehenden Frequenz eine Konstante finden mit der ich dann allein über 
die Frequenz die Kapazität ausrechnen könnte.

im Stil von C=k/(R*f)

das k hätte ich vorher mit einem bekannten Kondensator bestimmt

Aber selbst bei 3-4% Abweichung bekomme ich dann bei den Feuchtesensoren 
übelste Ungenauigkeiten von mehreren 10% ..

MFG, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ähhh, nur mal so.

C = k/(R+F) ist NICHTLINEAR. Egal wie konstant k und R sind.

MFG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Autsch das ist ja ne 1/x Charakteristik .. ich brauch Ferien ..

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, jetzt hab ich also herausgefunden, dass sich die Frequenz über der 
Kapazität bei diesem System potentiell ändert also mit einer Formel von 
der Art f=aC^-b   (a und b Konstanten). Zur Berechnung von a und b hab 
ich mir gedacht ich könnte das bestimmen über zwei bekannte Kapazitäten 
also 2 Punkte im Graphen. Jetzt ist es nur so dass zur bestimmung von b 
ein logarithmus nötig wäre, und das ist ja bei Mikrocontrollern nicht so 
leicht zu bewerkstelligen, oder hat jemand ne Idee?


Die Formeln für a und b wären:

b=log(c2/c1)Zahl(f1/f2)
a=f2*c2^b


Somit hätte ich dann eine gute potentielle Trendlinie bzw. Formel mit 
der ich aus allen gemessenen Frequenzen die Kapazitäten bestimmen 
könnte.

Aber das mit dem Algorithmus hm ...

Das Problem ist dass die Zuleitung und somit die Charakteristik des 
Systems nicht immer gleich ist, sonst könnte ich a und b von vornherein 
als feste größen berechnen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zum Valvo-Feuchtesensor gibts noch diese alte Applikation:
http://docs.poulter.de/Elektronik/Sensoren/Luftfeu...
Da werden die Frequenzen von zwei gekopplelten RC-Oszillatoren gemischt, 
damit entsteht ein pulsbreitenmoduliertes Signal.

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was heisst

"Das Problem ist dass die Zuleitung und somit die Charakteristik des
Systems nicht immer gleich ist, sonst könnte ich a und b von vornherein
als feste größen berechnen.
"

Meinst du damit, dass die Leitungslänge zwischen Sensor und uC variiert? 
Kein Problem, setz den 555 einfach DIREKT an den Sensor, das digitale 
FM-Signal ist extrem störtolerant.

MfG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Den Chip direkt an den Sensor zu setzen wird nicht optimal sein, da die 
Tests in Temperaturkammern laufen, sprich -40 bis über 100°C, das wird 
nicht vernünftig ablaufen, deswegen möchte ich nur dass der Sensor vor 
Ort rumsaust.

MFG, Schorsch

Autor: Daniel M. (usul27)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ähm, ist der Sensor überhaupt für diesen Temperatorbereich ausgelegt? Da 
hab ich so meine Zweifel...

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Sensor macht das laut Datenblatt mit. Ist auch relativ teuer das 
Ding glaub so 40-45 Euro so ein Teil.

MK33-G ist das

MFG, Schorsch

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Falk

Mit der Messung mit den zwei bekannten Kondensatoren an der Zuleitung 
könnte ich diese Einflüsse schön minimieren. Nur hab ich eben das 
Problem dass ich für die Formel f=aC^-b eben nen Logarithmus berechnen 
müsste um auf b bzw. a zu kommen und das mag der Mikrocontroller wohl 
eher nicht, oder doch?


mfg, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alles eine Frage der Genauigkeit. Wie genau sollst denn werden? Ich geh 
mal davon aus, dass mehr als 8 Bit unrealistisch sind. Was spricht gegen 
eine Tabelle mit 256 Einträgen?

MfG
Falk


Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du denkst an eine Darstellung des Logarithmuses als Tabelle, könnte 
natürlich von der Genauigkeit her reichen.

Daran hab ich jetzt noch garnicht gedacht. Dann könnte ich die Werte 
natürlich auch per Excel ausrechnen lassen und dann die 256 Werte im uC 
hinterlegen.

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Neee, direkte Tabelle für digitaler Frequenzwert -> Feuchte.

MfG
Falk

Autor: Schorsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Frequenzwert ist ja auch abhängig von der Zuleitung die ich verwende 
und da das mit mehreren Sensoren geschehen soll wird die Zuleitung nicht 
immer gleich ausfallen. Sonst hätte ich das Problem ja garnicht, will 
durch Kalibrierung den Einfluss von verschiedenen Messleitungslängen 
wegbekommen können, deswegen dieser Kopfstand.

MFG, Schorsch

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja und? Dann schreib deine Kalibrierwerte in die Exeltabele, lass alles 
nochmal durchrechnen und schreib die (kalibrierte) Tabelle in den uC. 
Die Tabelle ist Kalibirung + nichtlineare Umrechung in einem.

MfG
Falk

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.