Ich möchte den Füllstand von destilliertem Wasser in einem Gefäß mithilfe eines Plattenkondensators messen. Der Plattenkondensator besteht aus zwei Aluminiumplatten mit einem Abstand von 1 cm zueinander. Eine der Platten ist mit einer Kunststofftüte komplett isoliert. Das destillierte Wasser dient als Dielektrikum. Nun zu meinem Problem: Befindet sich der Sensor im Gefäß und ist dest. Wasser eingefüllt, so bleibt die Kapazität des Sensor nicht konstant, das heißt sie steigt langsam an. Gemessen wird bei einer Frequenz von 1 kHz. Meine Frage: Kann es sein, dass durch die angelegte Wechselspannung das Wasser irgendwie verändert bzw. seine Permittivitätszahl beeinflusst wird?
Die Folie nimmt Wasser auf bzw. ihr Abstand zum Metall ändert sich. Laß die Folie weg, dann sollte es gehen.
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Wenn ich die Folie entferne, habe ich leider exakt das gleiche Problem.
Das muss die von den Esoterikern/Homöopaten postulierte Gedächtnisfunktion des Wassers sein. :) Nein, im Ernst: ich habe keine Ahnung, finde es aber interessant. Kannst Du einmal näher beschreiben, wie sich (zeitlich) was genau ändert? Edit: Wenn man es hinbekäme, dass die Elektroden wirklich vollständig gegen das Wasser isoliert sind und die Isolationsschicht kein Wasser aufnimmt, dann sollte sich meinem Verständnis nach eigentlich nichts ändern. Also müsste (nach meinem Verständnis, ich bin kein Chemiker) eine Änderung irgend ein Effekt an den Elektrodenobeflächen als Ursache haben. Falls Du hier nicht auf des Rätsels Lösung kommen solltest, würde ich Dir raten, einmal in einem Chemieforum nachzufragen.
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Noch eine Überlegung (ist, solange wir Deinen Messaufbau und die Art der Änderung nicht kennen alles reine Spekulation): Könnte ein Effekt zugrunde liegen, der gar nichts mit dem Wasser zu tun hat*)? Was passiert, wenn kein Wasser zwischen den Platten ist? Was passiert, wenn man statt Wasser ein festes Dielektrikum einfügt? *) Sprich: Ursache liegt im Meßaufbau?
Alu hat doch eine Oxid-Schicht, erst recht, wenn es eloxiert ist. Kann es sein, das da langsam Wasser eindiffundiert und damit die Isolationsschicht dünner wird?
Von kapazitiver Füllstandsmessung bin ich schon lange weg! Gabz einfach wegen dem Drift! Siehe auch: http://www.magnetmotor.ch/wps/wps.html Gruss Chregu
Max M. schrieb: > Nun zu meinem Problem: Befindet sich der Sensor im Gefäß und ist dest. > Wasser eingefüllt, so bleibt die Kapazität des Sensor nicht konstant, > das heißt sie steigt langsam an. Gemessen wird bei einer Frequenz von 1 > kHz. Wie groß ist der Anstieg? 1% oder 10% möglicheweise kann sich die Dieelektrizitätskonstante auch wegen der Temperaturänderung verschieben. wahrscheinlich misst Du aber in Wirklichkeit die Kapazität der Folie der Kunststofftüte mit. Die ändert sich stark durch das Eindiffundieren des Wassers. Im Laufe der Zeit steigt der Anteil des eindiffundierten Wassers auf einige % und mit dem epsi.-r von 80 im Vergleich zu dem e.-r des Kunststoffs von 6 ergibt das eine erhebliche Kapazitätsänderung des Folienkondensators von einigen Prozent. Und bei einer Schichtdicke unter 100µm wandert das Wasser relativ schnell in den Kunststoff ein. Schließlich sind in der Anordnung zwei Kondensatoren in reihe geschaltet, der "Wasserkondensator"mit 1cm Dicke und der Folienkondensator mit Foliendicke. Der Folienkondensator ist halt "wasserabhängig" und ändert sich mit der Zeit+ Temperatur, da ja die Diffusion tempabhängig ist. Ich wil in dem Zusammenhang an die "tropenfesten" Kondensatoren erinnern: Die normalen Cs müssen bei hoher Luftfeuchtigkeit in Blechgehäusen mit Glasdurchführungen gekapselt werden, obgleich ihr serienmäßiges Gehäuse ja eigentlich aus einem 0,5mm oder stärkerem Kunststoff besteht.
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Christian M. schrieb: > Von kapazitiver Füllstandsmessung bin ich schon lange weg! Gabz einfach > wegen dem Drift! Das ist auch kein Wunder. Der 74HC14 mag alles mögliche sein, aber ein Präzisionstimer ist er auf keinen Fall. Deutlich stabiler geht es z.B. mit dem Analog-Komparator des ATtiny2313. Mit nem Quarz dran, kann der auch gleich die Pulsdauer messen und über die UART ausgeben.
Meine Antwort: Ja Wie nicht anders zu erwarten, ist die "dielektrizitätskonstante wasser" https://de.wikipedia.org/wiki/Permittivit%C3%A4t von verschiedenen Parametern abhängig. Für eine ernsthafte Diskussion fehlen quantitative Aussagen: - Photos vom Aufbau, Schaltplan, Beschreibung - Messwerte (gemessenes Kapazität und Temperatur vom Aufbau und Aqua Dest) Noch ein Vorschlag zum Selbsttest: - erwartete Kapazität des Aufbaus in verschiedenen Betriebszuständen berechnen und mit Messergebnissen vergleichen.
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Georg A. schrieb: > Alu hat doch eine Oxid-Schicht Stimmt, Alu ist das denkbar schlechteste Material dafür, viel zu reaktiv. Wenn die Platten nicht vollisoliert sind (z.B. lackiert), mußt Du schon Gold oder Platin nehmen, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
Wenn der Effekt mit und ohne Tüte auftritt, ist es wahrscheinlich, dass der Generator nach dem Starten temperaturbedingt wegdriftet. Probier es doch vergleichsweise mal mit einem Festkondensator im Trockenen...
Ich versuche mal noch alle offenen Fragen zu klären: Wenn der Sensor nicht im Wasser ist, bleibt der Wert konstant. Er steigt also nur an sobald Wasser zwischen den Platten ist. Der Wert steigt um ca 10pF alle 1 bis 2 Sekunden. Dadurch steigt auch der angezeigte Füllstandswert um ca 0,1% alle 1 bis 2 Sekunden. An der Auswerteschaltung kann es eigentlich nicht liegen, weil wenn ich anstatt dem Sensor einen normalen Kondensator anschließe, bleibt die Ausgangsspannung konstant. Der Oszillator schwingt also stabil. Messe ich die Kapazität mit einem RCL Meter, so misst dieses auch den Anstieg der Kapazität wie oben beschrieben. Vielleicht liegt es wirklich am verwendeten Material (Aluminium). Ich werde auch mal die zweite Elektrode isolieren oder gleich ein anderes Metall verwenden, vielleicht ist das ja die Lösung.
Max M. schrieb: > Dadurch steigt auch der angezeigte > Füllstandswert um ca 0,1% alle 1 bis 2 Sekunden. Dann mittle den Wert eben über ein paar Sekunden, oder ist das dann zu ungenau für deine Anwendung?
Max M. schrieb: > Dadurch steigt auch der angezeigte > Füllstandswert um ca 0,1% alle 1 bis 2 Sekunden. Wie genau mußt Du denn messen?
Miss mal eine Kurve über 2-3h, und häng die hier an. Gleichzeitig auch die Wassertemperatur protokollieren.
Als billige und zuverlässige Elektroden bei kapazitiver Füllstandsmessung hat sich eine Konstruktion aus zwei Kunstoffwasserrohren* mit Alukern als Koaxialkondensator bewährt. So ein Koaxialaufbau ist auch robuster gegenüber Lagefehlern/verschiebungen :) *Die Haushaltswasserrohre gibt's in verschiedenen Durchmessern im Baumarkt. Vorteil: Nur die Schnittkanten müssen noch isoliert werden, der Rest ist Lebensmitteltauglich. Man kann ja mal den Klempner nach Resten fragen ...
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Vielen Dank für eure Hilfe! Das Problem ist gelöst. Woran es gelegen hat kann ich leider nicht sagen, aber nachdem ich einen neuen Sensor aus Edelstahl gebaut habe, ist die Kapazität und demzufolge auch der angezeigte Füllstand wunderschön konstant geblieben.
Danke für diese Rückmeldung! Kann man dazu eventuell ein Bild oder eine Skizze sehen? Darüber würde ich mich noch mehr freuen.
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