Hallo zusammen, ich möchte mir mit einem uC (MSP430) ein RLC-Meter bauen und habe mir auch schon eine Schaltung überlegt (siehe Anhang). Induktivitäten und Kapazitäten will ich dabei über die Zeitkonstanten messen, was mir von der Theorie her auch alles klar ist. Ich bin mir nur nicht sicher, ob die Schaltung von mir so in Ordnung ist. Also ich speise die Schaltung mit einem Pin des uCs (I/O-Port1) und erzeuge mir mit dem zweiten Pin ein Bezugspotential (0V). Bei der C-Messung lade ich über den Vorwiderstand R1 (bekannt!) den Kondensator, den ich an den beiden Pads anschließe. Die Spannung am Kondensator kann ich dann an den A/D-Wandler führen (rechter ADC-INPUT), messen und mir die Kapazität berechnen. Bei einer Spule als Messobjekt muss ich ja den Strom bestimmen. Hierzu möchte ich die Spannung an R1 über die beiden ADC-INPUTs messen und erhalte ja dann über den Quotient aus gemessener Spannung und R1 den Strom. Die Diode wirkt dabei als Freilauf, wenn der Taster, über den die Spannung an den Kreis angelegt wird, wieder öffnet. Bei der Widerstandsmessung messe ich einfach die Spannung an Pad1 und kann ja bei bekanntem R1 per Spannungsteiler den Messwiderstand bestimmen. Sind diese Gedanken soweit richtig?
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Holger schrieb: > Bei der C-Messung lade ich über den Vorwiderstand R1 (bekannt!) den > Kondensator, den ich an den beiden Pads anschließe. Die Spannung am > Kondensator kann ich dann an den A/D-Wandler führen (rechter ADC-INPUT), > messen und mir die Kapazität berechnen. Und wo ist da die erwähnte Zeitkonstante? Holger schrieb: > Bei einer Spule als Messobjekt muss ich ja den Strom bestimmen. Dann misst du den Gleichstromwiderstand der Induktivität: R, nicht L. Georg
Die Formel für die Zeitkonstante an einem Kondensator ist ja t=R*C. t messe ich mit meinem uC und entspricht ja der Zeit bis die Spannung an C von 0V auf 63% des Endwertes angestiegen ist. Dann ist ja C eindeutig bestimmbar, oder? Und die L-Messung läuft ähnlich, nur mit dem Unterschied, dass da eben der Strom nach einer e-Fkt ansteigt, wie die Spannung bei C. Aber dieses Messprinzip ist doch nicht falsch, oder?
Holger schrieb: > Aber dieses > Messprinzip ist doch nicht falsch, oder? Falsch nicht, aber aufwendig und unpraktisch - es ist viel einfacher, z.B. C bis zu einer fest eingestellten Spannung aufzuladen, und mit dem Controller die Zeit bis dahin zu messen. Dazu braucht man keinen ADC, sondern einen Timer. Die Aufladekurve per ADC zu vermessen ist besonders bei kleinen Kapazitäten viel schwieriger. Ausserdem sollte so eine Messung kontinuierlich erfolgen, also C wird fortwährend entladen und wieder aufgeladen und das Ergebnis angezeigt, dann braucht man auch keine Starttaste. So arbeiten alle DMMs. Georg
Ja, genau! Das was du meinst, wäre ja dann ein Dual Slope-Wandler. Ich soll es aber im Rahmen eines kleineren Projektes explizit über die Zeitkonstante bestimmen! Hatte ich vergessen zu erwähnen. Wie kann ich dann eigentlich den Kondensator wieder entladen, wenn ich ihn einmal aufgeladen habe? (Anhand meines Schaltplanes) Das geht ja dann von der Polarität des Kondensators in Verbindung mit der Diode in Sperrrichtung nicht
Holger schrieb: > Ja, genau! Das was du meinst, wäre ja dann ein Dual Slope-Wandler. Ja, wenn du Laden und Entladen auswertest, musst du aber ja nicht wenn du nicht darfst. Die Zeit zum Laden auf eine feste Spannung ist ja genau die Zeitkonstante, wenn du nicht mit Konstantstrom, sondern mit einem Widerstand nach Vplus lädtst. Besser als Konstantstrom ist das nicht, aber wenn es deinen Prof zufriedenstellt dann mach das halt so. Es geht auch umgekehrt, z.B. bei sehr kleinen Cs: du baust einen RC-Oszillator damit, dessen Frequnez ja von der Zeitkonstante abhängt, und misst mit dem Kontroller die Frequenz. Zum Entladen verbindet man den C mit GND (über einen Schutzwiderstand). Je nach Grösse kann man das mit einem Prozessor-Pin machen, bei grossen Kondensatoren besser einen FET nehmen. Georg
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So, ich hab's jetzt nochmal geändert und den Transistor eingefügt. Die Rolle des Schutzwiderstandes übernimmt dann R23. Ich hoffe, das ist so in Ordnung. Zu dem Widerstand habe ich dann noch eine letzte Frage. Ich hatte eigentlich vor, diesen in Form eines variablen Widerstandes als digitales Poti (oder auch zur Not als analoges Poti) auszuführen, um die Zeitkonstante bei L- (niederohmig) und C-Messungen (hochohmig) variabel gestalten zu können. Irgendwer hat mir aber neulich mal gesagt, dass das so nicht gehehen würde. Ich habe den Grund dafür allerdings nicht verstanden. Geht das so wirklich nicht und wenn dem so ist, gibt es dazu eine alternative Möglichkeit?
Holger schrieb: > Geht das so wirklich nicht Die Zeitkonstante ist R * C, C ist unbekannt und soll gemessen werden - das geht natürlich nur bei bekanntem R. Georg
Ja klar! Das R ist ja dann bekannt. Sonst klappt es natürlich nicht :) Das was mir jemand erzählt hat, bezog sich glaube ich auf die Potentialfreiheit des Potis (anstelle von R23), wenn bei der Induktivitätsmessung nur am linken ADC-INPUT-Pin die Spannung (oder besser gesagt das Potential) gemessen werden würde, da ja dann kein Bezug zu 0V besteht. Aber das umgehe ich ja, indem ich an dem anderen ADC-INPUT-Anschluss auch noch messe und somit eine korrekte Spannung erhalte, oder? Dann habe ich nur noch eine allerletzte Frage zur Induktivitätsmessung, da diese über die Zeitkonstante bei kleinen Frequenzen sehr schwierig wird. Könnte ich da auch alternativ über I/O-PIN1 und I/O-PIN2 eine Wechselspannung generieren und die Spule auf eine andere Art und Weise mit meiner Schaltung über einen Wechselstrom vermessen?
Holger schrieb: > mit meiner Schaltung über einen Wechselstrom vermessen? Das wird nicht einfacher, die Zeitkonstanten bleiben ja die gleichen, man braucht also hohe Frequenzen, aber dafür kommt das Problem dazu, einen Wechselstrom zu messen. Dafür ist ein Prozessor mit ADC eigentlich garnicht geeignet. Georg
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