Hallo zusammen, Ich experimentiere zurzeit mit Leiterplattenkondensatoren zwecks Bodenfeuchtemessung. Ich möchte auf einer Platine zwei Leiterplattenkondensatoren anordnen mit unterschiedlichen Längen. Nun zur eigentlichen Frage: Benötigen derartige Leiterplattenkondensatoren eine flächige GND-Plane auf der Platinenrückseite, um vernünftig zu funktionieren? Dann müsste ich die beiden Elemente nebeneinander anordnen (in rot s. Bild, grün hier ignorieren). Auf der Rückseite wäre dann wie gesagt flächig GND. Oder kann ich auch einen von beiden "Wirkflächen" auf die Rückseite legen (grün im Bild)? Dann könnte ich die Platine insgesamt viel schmaler machen, aber die Kondensatorplatten der Messelemente liegen dann halt genau gegenüber und beeinflussen sich vielleicht ungünstig??? Hat da jemand Erfahrungen oder Vorschläge? Danke und LG
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FLXN schrieb: > Oder kann ich auch einen von beiden "Wirkflächen" auf die Rückseite > legen (grün im Bild)? Nein, das verschlechtert nur die Empfindlichkeit. Die Kapazität zwischen den beiden Flächen, getrennt durch das Platinenmaterial, ist wesentlich höher als über die feuchte/trockne Erde. Das eigentliche Problem an den Teilen ist, man misst nur "Punktuell". Taugt also nur für kleine Pötte.
Ich kann dein Messprinzip im Detail nicht erkennen, aber mit den Flächen gegenüber liegend baust du einen Kondensator, der parallel zu deinen Eingängen liegt. Vermutlich reduziert das die Empfindlichkeit wesentlich.
FLXN schrieb: > Ich experimentiere zurzeit mit Leiterplattenkondensatoren zwecks > Bodenfeuchtemessung > > Hat da jemand ... Vorschläge? Warum diskutierst du das nicht im Ursprungs-Thread einfach weiter, bis du ein Ergebnis gefunden hast? Beitrag "Leiterplattenkondensator in Spannung umwandeln, Anleitung und Tipps gesucht"
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Die Kapazität soll ja durch den Boden geändert werden, also außerhalb der Platine. Da ist die Platine als Dielektrikum unerwünscht, d.h. die Rückseite bleibt frei. Optimal ist der Kondensator, wenn die beiden Elektroden kammartig ineinander greifen. Damit der Kondensator nicht schnell verrottet, nimm eine 4-lagen Platine. Eine Innenlage bildet den Kondensator, die anderen 3 Lagen bleiben bis zu den Anschlüssen leer. Lötstopplack hilft nicht.
Peter D. schrieb: > Da ist die Platine als Dielektrikum unerwünscht, d.h. die > Rückseite bleibt frei. Habe leider gerade keinen Sensor Life vor Ort, aber ich glaube, dass die Kaufversion eine Lage auf der Rückseite hat. Peter D. schrieb: > Optimal ist der Kondensator, wenn die beiden > Elektroden kammartig ineinander greifen. Stichwort kammartig: Kann ich wenigstens dies Mittelstück GND-Plate entfernen, um bisschen Breite zu sparen (s. Bild), oder braucht es das auch für verbesserte Funktionalität?
FLXN schrieb: > oder braucht es das > auch für verbesserte Funktionalität? Jedes Stückchen GND verschlechtert die Funktion - es soll ja möglichst nur ein Streufeld gemessen werden, das in die Erde hineinreicht. Auch die Leiterplatte selbst (das FR4) ist schon unerwünscht und verringert die Empfindlichkeit. Georg
FLXN schrieb: > Stichwort kammartig: Kann ich wenigstens dies Mittelstück GND-Plate > entfernen, um bisschen Breite zu sparen (s. Bild), oder braucht es das > auch für verbesserte Funktionalität? Nein, jede Kapazität die direkt zwischen den Flächen entsteht, also ohne das Dielektrikum feuchte/trockene-Erde, verschlechtert das Verhalten. Bei vielen solcher Sensoren, ist das Stück LP zwischen den Flächen herausgeschnitten. Sieht zwar nicht so aus, aber das bischen Erde mehr zwischen den Flächen, bringt schon eine merkliche Verbesserung. Hat auch weniger Einfluss auf die Verteilung der Feuchtigkeit und zerstörte/behindert das Wurzelweg weniger. Wenn du die auch noch um 90° drehen könntest...... :)))
Georg schrieb: > Jedes Stückchen GND verschlechtert die Funktion - es soll ja möglichst > nur ein Streufeld gemessen werden, das in die Erde hineinreicht Ok also die GND-Planes wenn möglich komplett von der Vorderseite (und Hinterseite??) entfernen? So wie im ersten Bild? Teo D. schrieb: > Nein, jede Kapazität die direkt zwischen den Flächen entsteht, also ohne > das Dielektrikum feuchte/trockene-Erde, verschlechtert das Verhalten. > Bei vielen solcher Sensoren, ist das Stück LP zwischen den Flächen > herausgeschnitten. Sieht zwar nicht so aus, aber das bischen Erde mehr > zwischen den Flächen, bringt schon eine merkliche Verbesserung. Du meinst richtig so mit zwei separaten "Nadeln" wie im zweiten Bild?
Teo D. schrieb: > das bischen Erde mehr > zwischen den Flächen, bringt schon eine merkliche Verbesserung Nicht nur die Anwesenheit von Erde, sondern auch das Fehlen des LP-Materials, weil das eine viel höhere Dielektrizitätskonstante hat als die Erde (glaube ich jedenfalls), und daher die Messung verfälscht. Das lässt sich natürlich wegkalibrieren, aber auf Kosten der Empfindlichkeit. Georg
Hab gerade noch eine Funktionsskizze von industriellen kapazitiven Näherungssensoren gefunden (s. Bild). Demnach scheint man die GND-Bahnen an den Seiten der Kondensatorflächen doch zu brauchen.
FLXN schrieb: > Demnach scheint man die GND-Bahnen > an den Seiten der Kondensatorflächen doch zu brauchen. Falsch hingeschaut. Das sind 2 Anschlüsse für die Elektroden, der in der Mitte und GND. Deine Schaltung hätte 3: 2 Anschlüsse von der Elektronik und GND. Hat nichts, aber auch garnichts miteinander zu tun. Aber mach halt was in deinem Verständnis nötig ist, funktioniert schon irgendwie wenn auch schlechter als nötig. Sinnlos weiter drüber zu diskutieren, du siehst es ja sowieso nicht ein. Georg
Danke an die übrigen tatsächlich hilfreichen Kommentare, hat mir sehr weitergeholfen :)
Hallo zusammen, Ich habe zu dem Thema noch etwas Grundlagenforschung betrieben und dann einen bereits funktionierenden Sensor fertigen lassen. Für Alle, die mal eine ähnliche Frage haben, wollte ich meine Erkenntnisse teilen. Um die ideale Form der Leiterbahnen zu bestimmen, habe ich einfach mal einen der gekauften kapazitiven Feuchtigkeitssensoren genommen und mit dem Dremel die Leiterbahnen verkleinert und geschaut, ob und wenn ja welchen Effekt das hat. Nach jeder Änderung an den Wirkflächen, habe ich wieder Feuchtigkeitsmessungen in reinem Wasser und feuchter Erde gemacht. Auch habe ich das ganze mit drei Sensoren wiederholt um Zufallseffekte auszuschließen. Die Erkenntnisse waren nicht besonders überraschend, aber ich wollte das schwarz auf weiß haben: 1. Der Sensormesswert ändert sich erst, wenn ein Objekt sich direkt an der inneren Wirkfläche befindet. Wasserkontakt einzig an der äußeren GND-Schleife hat keinerlei Effekt. 2. Selbst wenn man eine Seite der äußeren GND-Schleife komplett entfernt und die innere Fläche auch noch halbiert, bleiben Messbereich und Reaktionsgeschwindigkeit auf Wasserkontakt komplett identisch (s. Foto). 3. Selbst wenn man die äußere Schleife komplett entfernt (s. Foto), fällt der Sensorwert bei Wasserkontakt noch ab, allerdings mit stark reduziertem Messbreich (Vorher ca. 180 - 550 nachher 420 - 570 vgl. reines Wasser/Luft). 4. Wasserkontakt auf der freien Rückseite des Sensors ist kaum messbar. 5. Wenn man Wirkflächen auf beiden Seiten des Sensors vorsieht (s. Foto), verkleinert sich der Messbereich leicht (vorher 200-550, nachher 200-460). Dafür hat man auf beiden Seiten des Sensors die gleiche Empfindlichkeit. Muss dann jeder selbst entscheiden, was für die Anwendung am sinnvollsten ist. Wenn man die durchs Schleifen entstandenen offenen Stellen mit Lack abdichtet, sind die Ergebnisse übrigens Identisch, also keinerlei Kurzschlusseffekte im Wasser. Abschließend habe ich dann einen eigenen kompletten Feuchtigkeitssensor in China ätzen und bestücken lassen. Dieser hat zwei Kondensatorflächen, die in unterschiedliche Tiefe reichen und kammartig um eine GND-Schleife angeordnet sind (s. Screenshot). Die Tests haben ja gezeigt, dass nur Kontakt mit einer Seite der Kondensatorschleifen ein nennenswertes Messignal erzeugt, und so sind jetzt größere Teile der Sensorbreite als bei den Kaufteilen abgedeckt. Außerdem sind die Schleifen jeweils auf Ober- UND Unterseite vorgesehen. Der Messbereich (300-620) ist vergleichbar mit den quick-and-dirty gelöteten Testaufbauten. Ein Langzeittest im Pflanzentopf mit neuen und alten Sensoren sowie dem gelöteten Prototypen läuft bereits und sieht sehr vielversprechend aus. Vielleicht hilft das ja dem ein oder anderen, Viele Grüße, Felix
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