Hey zusammen, Ich hoffe, dass ich keinen Artikel überlesen habe, der mir helfen könnte, also wende ich mich an euch :) Ich möchte eine Kapazitätsänderung von 10% zuverlässig und analog detektieren. Genau genommen geht es um MLCC mit Bariumtitanat als Dielektrikum, welches eine Hysterie aufweist. Folglich fallen schon mal Oszillator Schaltungen raus. Die bisherige Herangehensweise sieht wie folgt aus: Viertelbrücke, in jedem Zweig Widerstand und Kapazität in Reihe, von denen sich eine Kapazität im Laufe des Experiments ändert. Danach ein Differenzverstärker (INA121), und dann ein True-RMS-to-DC Wandler (AD8436). Das ganze wird in LAbview ausgewertet. Leider ist der AD8436 extrem langsam (~250ms Verzögerung bei Kapazitätsänderung), und das verwendete LAbview Program ist auch nicht das Schnellste... Nun möchte ich die Schaltung in so fern abändern, dass sie schneller ist, und ich, sobald die Kapazität sich um >10% geändert hat, ein Logic Level von 0 auf 1 schalte (Schmitt-Trigger?). Also dachte ich mir folgendes: Der AD8436 fliegt raus (da er sowieso overpowered ist, für das was ich brauche), und anstatt dessen verwende ich einen Präzisionsgleichrichter mit Sallen Key Filter. Das ganze habe ich mal in LTspice durchlaufen lassen, und sieht soweit gut aus. Aber wie löse ich den Komperator am elegantesten? Die Referenzspannung, welche ich zum schalten des Komperators brauche, setzt sich im Prinzip aus der Differenz der Brückenspannung, wenn der zu messende Kondensator sich um 10% geändert hat, und der Brückenspannung, die am Anfang anliegt, zusammen... Um das ganze noch interessanter zu machen, soll die Schaltung mit Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität laufen. Ich hoffe, ihr könnt meine Problemstellung verstehen, und habt eine schöne Idee für mich :) Im angehängten Bild könnt ihr meine Schaltung sehen, und den Vergleich zwischen dem AD8436 und meiner Version. (Und steinigt mich bitte nicht, ich hab keine Ahnung wie ich die Kapazitätsänderung schöner hin bekomme als durch sukzessives weg schalten von Kapazitäten :D)
Angehängte Dateien:
Sascha S. schrieb: > sobald die Kapazität sich um >10% geändert hat Von etwa welchem Ausgangswert in etwa welcher Zeit? > wie löse ich den Komperator am elegantesten Du suchst am Besten erst mal nach Komp-a-rator.
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Lothar M. schrieb: > Sascha S. schrieb: >> sobald die Kapazität sich um >10% geändert hat > Von etwa welchem ausgangswert in etwa welcher Zeit? Ausgangswert ist die Kapazität des Kondensators zu Beginn des Experiments, und die Zeit ist nicht genau vorher zu sagen, aber im Bereich < 1 min. Das Experiment ist übrigens ein Biegeversuch: MLCC ist auf einer PCB aufgelötet, und diese wird gebogen. Dabei verändert sich seine Kapazität in Abhängigkeit der Dehnung (C nimmt mit steigender Dehnung ab). Wenn sich die Kapazität um mehr als 10% geändert hat, ist der MLCC defekt... und den Moment will ich festhalten.
Aufladen, von der Quelle entkoppeln und hochohmig die Spannung messen? Falls nicht die mechanische Biegeenergie im MLCC in elektrische Energie gewandelt wird, dann bleibt die Energie im Kondensator gleich und die Spannung aendert sich.
Sascha S. schrieb: > Ich möchte eine Kapazitätsänderung von 10% zuverlässig und analog > detektieren. Genau genommen geht es um MLCC mit Bariumtitanat als > Dielektrikum In Betrieb in einer anderen Schaltung ? Dann nur durch Betrachtung der Effekte. Als Bauteil am Messgerät ? Dann nimm doch ein Kapazitätsmessgerät (mit USB Schnittstelle oder so). Extra nun ein Kapazitätsmessgerät neu zu erfinden ist doch Humbug. Und wenn du die Kapazitatsabweichung über eine angelegte Gleichspannung haben willst, trenne das Messgerät über einen zweiten grösseren Kondensator gleichspannungsmässig vom Probanden und lege die Gleichspannung über einen hochohmigen Widerstand an.
Sascha S. schrieb: > Ausgangswert ist die Kapazität des Kondensators zu Beginn des > Experiments Wow, echt jetzt? Gefragt war, wieviel pF in etwa.
Es gibt eine sehr einfache alte Schaltung zur Auswertung eines Feuchtesensors https://web.archive.org/web/20060618143150/http://docs.poulter.de/Elektronik/Sensoren/Luftfeuchtesensor%20VALVO.pdf da werden zwei Oszillatoren gegeneinander verglichen, das erhöht die Auflösung.
Sascha S. schrieb: > welches eine Hysterie aufweist https://de.wikipedia.org/wiki/Hysterie meinst du Hysterese? SCNR
Christoph db1uq K. schrieb: > Es gibt eine sehr einfache Die gibt es immer. 'Lösungen' die einfach und billig erscheinen, aber nichts taugen Die Mischung verstarkt auch Effekte durch Betriebsspannung und Temperaturänderungen, damit ist das Ergebnis kein Messergebnis der Kapazität, sondern wie beim Giess-o-mat von Spannung x Temperatur x Kapazität. Wer da nicht Spannung und Temperatur immer sehr konstant halten kann, hat verloren.
Udo S. schrieb: > Sascha S. schrieb: > >> welches eine Hysterie aufweist > > https://de.wikipedia.org/wiki/Hysterie > meinst du Hysterese? > SCNR Oh man, drei mal Korrektur gelesen und das übersehen. Ja, Hysterese meine ich natürlich. Peter D. schrieb: > Sascha S. schrieb: > >> Ausgangswert ist die Kapazität des Kondensators zu Beginn des >> Experiments > > Wow, echt jetzt? > Gefragt war, wieviel pF in etwa. Tja, das ist ja das schöne und spassige daran. Die Schaltung soll für jede Kapazität gehen. Entsprechend wird der Brückenteil der Schaltung Extern gemacht, so dass dieser entsprechend für jede Kapazität dimensioniert werden kann. Momentan messen testen wir 100nF Kondensatoren, aber das bleibt entsprechend nicht nur bei diesen. MaWin schrieb: > Als Bauteil am Messgerät ? Dann nimm doch ein Kapazitätsmessgerät (mit > USB Schnittstelle oder so). Haben wir schon durch. Sind leider alle, zumindest wenn ich sie im aktuellen Labview Programm benutze, viel zu langsam. Deswegen möchten wir eine externe Schaltung, die unabhängig vom PC läuft…
Hier eine Schaltungsidee https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.1685975 Der praktische Test mit Sinalgenerator und Scope und 4 Dioden ist schnell gemacht...
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Sascha S. schrieb: > Haben wir schon durch. Sind leider alle, zumindest wenn ich sie im > aktuellen Labview Programm benutze, viel zu langsam. 3ms Messzeit sind dir zu langsam ? Es wird Zeit, deine ganze Weihnachtswunschliste offen zu legen. https://www.keysight.com/de/de/product/E4981A/capacitance-meter.html
> Die Schaltung soll für jede Kapazität gehen.
So einen Unfug liest man hier nicht jeden Tag.
Genau den Vorteil hätte mein Vorschlag, da nur Kapazitätsunterschiede gemessen werden. Damit wird es jedenfalls etwas unabhängiger vom Absolutwert. Natürlich werden so auch Dreckeffekte verstärkt. Die Hysterese wird immer in der Messung auftauchen, egal welches Messverfahren.
Gassot schrieb: > So einen Unfug liest man hier nicht jeden Tag. Was bitte ist daran Unsinn, wenn ich für jede Kapazität, die ich verwende, eine Brücke entsprechend dimensioniere? MaWin schrieb: > Sascha S. schrieb: >> Haben wir schon durch. Sind leider alle, zumindest wenn ich sie im >> aktuellen Labview Programm benutze, viel zu langsam. > > 3ms Messzeit sind dir zu langsam ? > > Es wird Zeit, deine ganze Weihnachtswunschliste offen zu legen. > > https://www.keysight.com/de/de/product/E4981A/capacitance-meter.html Das haben wir zur Zeit sogar im Einsatz. Das Problem ist immer noch das Programm, dem bringen die 3ms nichts, wenn es selbst 100ms Taktzeit hat. Und wir wollen in Zukunft auch mehrere MLCC gleichzeitig testen und mit entsprechend vielen Schaltungen überwachen. Da werden entsprechend viele Keysight teuer. Und wenn die Multiplexer Karte von Keysight braucht dann auch entsprechend lang, bis es eine gewisse Anzahl an MLCC durchgeswitched hat.
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