Hallo Leute, ich würde gerne die Kupferschichten einer mehrlagigen Leiterplatte für die Realisierung eines Kondensators ausnutzen. Wenn ich darüber nachdenke, kommt es mir machbar vor. Dabei befindet sich ein Koppelelement, das beweglich ist über der Leiterplatte. Durch die Verschiebung des Koppelelements ändert sich die Fläche und somit die Kapazität. Dabei sind die Cu-Schichten versetzt, damit ich drei Kondensatoren nebeneinander habe (hat mit meiner Aufgabe zu tun). Meine Frage ist an der Stelle, ob so ein Gedanke machbar wäre und ob irgendwelche Störungen (Parasitäre Kapazitäten etc.) das Ganze unmöglich machen. Zudem würde ich gerne wissen wollen, wie groß die Dielektrizitätskonstante von FR4 ist (ich glaube 4). Damit ihr das besser verstehts, habe ich mit PowerPoint eine Skizze angefertigt. Ich hoffe, dass ihr mir weiterhelfen könnts. Gruß Paarthurnax P.S.: Ich bin kein Experte in Sachen Leiterplatte, bitte nehmt es mir nicht übel, wenn der Aufbau nicht stimmt, wichtiger ist mein Gedanke.
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nun, prinzipiell machbar ist einiges. kannst du die Kapazitiven Flächen nicht auf dem oberen layer nebeneinander aufbringen? dann könntest du das Gebilde nach unten hin Schirmen und hast zumindest immer den selben Bezugspunkt. Das Epsilon R sollte zwischen 3,4 und 4 liegen. Da hat jeder Hersteller so seine Erfahrungswerte. Dazu kommt das Er vom Lötstoplack und so weiter. Prinzipiell machbar ist das schon, bei kapazitiven Tasten wirds ja auch so gemacht. Vielleicht solltest du dir dazu ein paar Appnotes (z.B. von Atmel) ansehen?
Danke für deine schnelle Antwort, ursprünglich waren die Pads oben, aber aus verschiedenen Gründen möchte ich sie so realisieren (möchte nicht auf die einzelnen Details eingehen). Aber deine positive Antwort ist schon mal sehr gut :-)
Paarthurnax schrieb: > ursprünglich waren die Pads oben, aber > aus verschiedenen Gründen möchte ich sie so realisieren Das ist aber keine gute Idee, bzw. die Realität wird dich daran hindern, weil die Kapazität ohnehin sehr klein ist und bei grösserem Abstand noch viel kleiner, du hättest so also ganz verschiedene Kapazitäten und Empfindlichkeiten. Aber du musst mir selbstverständlich gar nichts glauben, benutze einfach einen Calculator wie z.B. http://www.daycounter.com/Calculators/Plate-Capacitor-Calculator.phtml und rechne deinen Entwurf selber nach. Dielektrizitätskonstanten von FR4 liegen so bei 4,2, aber du hast ja zwischen der Oberfläche und deiner beweglichen Fläche Luft!. Bei den vergrabenen Lagen musst du eine Reihenschaltung aus einem Luft- und einem FR4-Kondensator berechnen. Gruss Reinhard
Hallo Reinhard, da ich nicht mehr weiterkomme, muss ich wohl mehr Details nennen. Mein Problem ist folgender. Dieses Koppelelement ist an Führungen verbunden und diese Führungen haben zu viel Spiel, sodass kleinste Höhenänderungen meine Kapazität zu stark ändern und ich zu viel Störungen bekomme. Mechanisch lassen sich diese Toleranzen leider nicht beheben, daher möchte ich die Anordnung der Kondensatoren so ändern, dass diese Effekte weniger auftreten. Ich habe durch eine erstellte Simulation herausgefunden, dass wenn ich den Plattenabstand vergrößere auch die Effekte minimaler werden, aber dafür wird die Auflösung kleiner, da ja die Kapazität kleiner wird und das geht auch nicht. Beide Punkte sollten gut sein. Meine Idee ist die Kapazität so groß wie möglich zu dimensionieren (bin aber im Grenzfall), dass die Kapazitäten groß werden, damit ich eine größere Auflösung bekomme und dementsprechend die Plattenabstände vergrößern kann um so auch die Störungen zu verkleinern. Mir wurde aber auch vorgeschlagen, die mehrlagigen Leiterplatten zu nehmen, um durch diese Anordnung mittels Mikrocontroller die Höhendifferenz zu errechnen, um die Störungen rauszufiltern, daher diese Idee. Was haltest du davon bzw. hast du eine Idee diese Störungen zu kompensieren? Gruß Paarthurnax
Paarthurnax schrieb: > Mir wurde aber auch vorgeschlagen, die mehrlagigen Leiterplatten zu > nehmen, um durch diese Anordnung mittels Mikrocontroller die > Höhendifferenz zu errechnen, um die Störungen rauszufiltern So im ersten Moment könnte man glauben, so ginge das, aber das stimmt meiner Meinung nach nicht. Zur Berechnung: Der Kapazitätsanteil des festen Körpers (FR4) ändert sich ja nicht. Er ist völlig gleichwertig einem festen Kondensator, den du extern in Reihe mit deinem Sensor schaltest. Nur der Luftanteil ist aktiver Sensor. Es sollte einsichtig sein, dass man damit keinen Abstand berechnen kann. Theoretisch kannst du an der Oberfläche eine CU-Schicht einführen, damit hast du einen Luft-Kondensator in Reihe mit einem (konstanten) FR4-Kondensator, das Potential der virtuellen Cu-Schicht spielt nämlich keine Rolle. Wenn du den Abstand zum Koppelelement vergrösserst, hat das exakt die gleiche Wirkung wie die Änderung der Fläche durch Verschieben, du kannst also den Schmutzeffekt durch unzureichende Mechanik nicht trennen von dem was du messen willst. Die einzige Möglichkeit der Kompensation in begrenztem Umfang sehe ich in gegenläufigen Abständen, d.h. du verschiebst eine Metallplatte zwischen 2 anderen. Vergrössert sich der eine Abstand, wird die Kapazität auf dieser Seite kleiner, aber der Abstand auf der anderen Seite wird kleiner und damit diese Kapazität grösser. Da es sich um eine 1/x-Funktion handelt, ist das keine exakte Kompensation, aber in einem bestimmten Bereich um die Mitte herum funktioniert es. Vermutlich bist du zu jung, um noch die Drehkondenstaoren in den alten Röhrenradios zu kennen, ich habe die immer als Eierschneider bezeichnet. Das ist das was du brauchst: ein Plattenpaket taucht in ein anderes Plattenpaket ein. Gruss Reinhard
Paarthurnax schrieb: > Dieses Koppelelement ist an Führungen verbunden > und diese Führungen haben zu viel Spiel, sodass kleinste Höhenänderungen > meine Kapazität zu stark ändern und ich zu viel Störungen bekomme. Dann ist dein Meßprinzip vielleicht ungünstig. Was willst du mit deiner Mimik überhaupt erreichen?
ich schrieb ja schon, er soll sich mal mit den designs der kapazitiven touch tasten auseinandersetzen. wenn es um die detektion einer linearen bewegung geht könnte das der schlüssel zum Erfolg sein. Ergänzend zu den Ausführungen von Reinhard. Schau dir mal insbesondere Designs von Schiebereglern / Drehreglern an.
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