In meinem Masterarbeitsprojekt möchte ich gerne 15 kapazitive Sensoren mit einem Messbereich von ca. 10-100 pF mit mindestens 100HZ, und einer Genauigkeit von ca. 2pF auslesen. Die Sensoren liegen in meiner Anwendung auf der Hand und der Arduino (Mega) zum Auswerten auf der Schulter. Und aktuell messe ich die Kapazitäten direkt über die Analogen Pins des Arduinos nach der Idee Von John Nethercott (bei interesse siehe Bild, bzw. Link: https://wordpress.codewrite.co.uk/pic/2014/01/21/cap-meter-with-arduino-uno/), möchte aber die vielen langen Kabel, die ich dafür auf dem auf dem Arm habe, eliminieren. Deshalb bin auf einer Suche nach einer Lösung, die die Kapazitätswerte schon auf einem möglichst kleinen Board auf dem Handrücken misst und digital (8bit reichen denke ich) mit möglichst wenigen Kabeln bis zum Arduino auf der Schulter transportiert. Habt ihr Tipps wie das Board auf dem Handrücken aussehen könnte? Ideen von mir wären: 1) Verwenden eines Touch Sensors (z.B. Qtouch, AD7142,…) -> die messen ja auch Kapazitäten, aber gibt es auch Chips aus denen ich die realen absoluten Werte lesen kann? Oder sind die realen Werte nur sehr kompliziert oder gar nicht von ihrem Touch-use-case für solche Zweckentfremdungen geeignet? 2) Verwendung eines Analog Digital Converters und Messen über Spannungswandler mit referenz Kondensator. -> habt ihr 16 Channel ADC Empfehlungen die einfach zu programmieren und idealerweise auch einfach selbst anzulöten sind? 3) Verwendung eines kleinen μC (wie Teensy 3.x) mit genügend Analogpins bzw. in Kombination mit Multiplexer -> fällt euch da was ein auf das man nicht 6 Monate warten muss und was klein und einfach im handling ist? Als Neuling in der Welt der Bauteilauswahl gehe ich in der Masse an Produkten und Datenblättern unter und würde mich sehr über praktische Erfahrungswerte freuen! Beste Grüße Paul
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Verabschiede dich von der Konzept-Idee "Arduino". Das ist Bastlerlevel. Mache dir klar das du derzeit einen Microcontroller verwendest der anscheinend dein Problem bereits loest, auch wenn er lange Kabel hat. Also verwende doch einfach einen Mikrocontroller direkt vor Ort. Deine Ansprueche von 8Bit sind ueberschaubar. Viele Mikrocontroller haben AD-Wandler die das koennen und sie haben auch Eingangsmultiplexer. Danach kannst du die Daten dann ueber irgendeinen digitalen Datenbus mit 2-3Leitungen weitergeben. Olaf
Paul schrieb: > Die Sensoren liegen in meiner Anwendung auf der Hand und der Arduino > (Mega) zum Auswerten auf der Schulter. > Und aktuell messe ich die Kapazitäten direkt über die Analogen Pins des > Arduinos Dann wirst du zu einem nicht unwesentlichen Teil die Kabelkapazitäten messen. Für die Reprodzierbarkeit kann es dann, je nach Kabelart, u.U. sehr auf die Stabilität der "Verlegung" ankommen.
Hi Olaf danke für die schnelle Antwort! Hast du einen Vorschlag für ein Board welches auf einfach auf einen Handrücken passt, ready-to-use ist und den Anforderungen gerecht wird? Bisher habe ich da leider nichts passendes gefunden.. Bzw. falls ich eh mein eigene Platine bauen muss, ist es dann nicht einfacher, billiger, kleiner einen 16Chanel ADC zu verwenden, als einen voll ausgestatteten Mikrokontroller mit 15 Analogen Eingängen. Und anbei: Ob Arduino zum späteren Zeitpunkt getauscht wird ist offen, feststeht allerdings, dass ich eh einen großen Microcontroller für verschiedene andere Sensorik, Aktorik und vor allem für die zentrale Kommunikation mit externen Geräten auf der Schulter brauche.
> Dann wirst du zu einem nicht unwesentlichen Teil die Kabelkapazitäten > messen. ... einer der Punkte warum die analogen 1,5m langen Kabel da dringend weg sollen.
Paul schrieb: > Bzw. falls ich eh mein eigene Platine bauen muss, ist es dann nicht > einfacher, billiger, kleiner einen 16Chanel ADC zu verwenden, als einen > voll ausgestatteten Mikrokontroller mit 15 Analogen Eingängen. Zeichne dir für beide Varianten den Schaltungsaufwand hin und vergleiche. Insbesondere wenn es um Steuerung des Lade-/Entladevorgangs und eine Datenvorverarbeitung geht, bist du mit einem µC flexibler. Wie würdest du die Steuerung umsetzen, wenn du nur einen ADC am Ort des Geschehens zur Verfügung hast? Der ADC muss auch gesteuert werden.
Paul schrieb: > In meinem Masterarbeitsprojekt möchte ich gerne 15 kapazitive Sensoren > mit einem Messbereich von ca. 10-100 pF mit mindestens 100HZ, und einer > Genauigkeit von ca. 2pF auslesen. Du solltest dir dann unbedingt ansehen, wie das in kapazitiven Tasten/Touchscreens gemacht wird. Uralt-Thread dazu: Beitrag "qtouch - sekt oder selters" Soll nicht heißen, dass du dein Messkonzept umstellen sollst. Aber du solltest zumindest andere Verfahren mit erwähnen/vergleichen. Auch Messverfahren über die Zeit (Aufladen/Entladen über bekannten Widerstand) solltest du mit betrachten. In Hinblick auf erreichbare Auflösung & Genauigkeit sowie Störempfindlichkeit. Dann kannst du begründen, warum du dich genau für diese Messmethode entschieden hast.
Beitrag #7237758 wurde vom Autor gelöscht.
Wolfgang schrieb > Wie würdest du die Steuerung umsetzen, wenn du nur einen ADC am Ort des > Geschehens zur Verfügung hast? Der ADC muss auch gesteuert werden. Die Kondensatoren wollte ich dauerhaft geladen lassen also nicht viel steuern. Und beim ADC hatte ich gehofft dass es Modi gibt die automatisch über die Eingänge Multipexen und die Signale nur ausgeben. Bzw. dass ich bei so wenig Kommunikation wie möglich die gleichen Anschlüsse zum kommunizieren mit dem ADC und zum Auslesen der gemessenen Spannungen verwenden kann.
Paul schrieb: > Die Kondensatoren wollte ich dauerhaft geladen lassen also nicht viel > steuern. Das würde voraussetzen, dass in deinem Multiplexer beim Umschalten nichts umgeladen werde muss, dass der S&H keine Ladung aufnimmt und dass es keine Leckstöme gibt. Kurz: Das wird nicht funktionieren.
Εrnst B. schrieb > Dann kannst du begründen, warum du dich genau für diese Messmethode > entschieden hast. ... den Abschnitt hatte ich aus Übersichtsgründen vor veröffentlichung der Frage rausgenommen. Die Messmethoden sind meiner Meinung nach leicht zusammenzufassen. 1) Aufladen/Entladen und Zeit stoppen: -> will ich auf 2pF genau messen würde ich schätzen dass ich bei dem Zeitstoppen genau hinkomme wenn ich ca. 500μs/pF ansetze. Dann ergibt sich der Widerstand zu 500MOhm das erscheint mir recht groß um wirklich genau sein zu können oder liege ich da falsch? 2) Qtouch Prinzip: -> kapazitiven Sensor mit gut kleinerem Kondensator nach und nach aufladen und anzahl der Ladungen zählen die es braucht bis der Sensor "geladen ist" -> Coole idee, selbst, glaube ich aber komplizierter nachzubauen und aus fertigen Touch Sensoren ist es (so glaube ich, verbessert mich sehr gerne) kompliziert die Werte für die Kapazität der einzelnen Kondensatoren auszulesen.
Paul schrieb: > falls ich eh > mein eigene Platine bauen muss, ist es dann nicht einfacher, billiger, > kleiner einen 16Chanel ADC zu verwenden, als einen voll ausgestatteten > Mikrokontroller mit 15 Analogen Eingängen. Ich würde einen µC verwenden, bei dem selbst die kapazitiven Sensoren bereits eingebaut sind. Extern kommen da nur noch die Kapazitäten dran, also leitfähige Flächen. Z.B.: AVRxDyz. Der unterstützt von Hause aus die Verwendung nahezu jedes GPIOs als kapazitiven Sensoreingang. Also maximal irgendwas knapp über 50, und darüber hinaus Matrixkonfigurationen dieser Eingänge, was in deiner Anwendung aber eher nicht relavant ist. Sprich: ein Controller am Handgelenk und alles ist gut. Der "Schultercontroller" und die Verkabelung dorthin entfällt. Und ja: das geht nicht mit Arduino-Zeugs. Das sollte für einen Hochschulstudenten einer technischen Fachrichtung aber keinesfalls ein Hindernis sein. > Und anbei: Ob Arduino zum späteren Zeitpunkt getauscht wird ist offen, > feststeht allerdings, dass ich eh einen großen Microcontroller für > verschiedene andere Sensorik, Aktorik und vor allem für die zentrale > Kommunikation mit externen Geräten auf der Schulter brauche. Das sagst du. Ich bezweifele allerdings, dass du jemals eine detaillierte Analyse des tatsächlich Nötigen vorgenommen hast... Aber sei's drum: der AVR am Handgelenk könnte mittels eines Dreidraht-Interface (single direction SPI) mit 12Mbit/s Daten an (was auch immer) liefern.
Wolfgang schrieb: > Kurz: Das wird nicht funktionieren. Schade, aber danke für die Einschätzung! Genau dafür habe ich gefragt! c-hater schrieb: > Der unterstützt von Hause aus die Verwendung nahezu jedes > GPIOs als kapazitiven Sensoreingang. Cool, das klingt auf jeden Fall sehr interessant! Nach einigem stöbern in den Datenblättern kann ich allerdings immer noch nicht ganz einschätzen ob das die perfekte Lösung ist. Bedenken 1) der "Peripheral Touch Controller" der bei AVR dafür verwendet wird scheint eine maximale Kapazität von 64 pF messen zu können was ein bisschen zu wenig wäre. Siehe Seite 583 https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/MCU08/ProductDocuments/DataSheets/AVR128DA28-32-48-64-Data-Sheet-40002183C.pdf Bedenken 2) Habe ich Angst, dass ich bei meiner Zweckentfremdung - das nicht für Touch zu verwenden - doch an meine Grenzen komme. Über absolute Kapazitätswerte wird sehr wenig gesprochen weil die für touch (Finger da? -> ja/Nein) keine Rolle zu spielen scheinen. So finde ich zum Beispiel keine Daten zur Genauigkeit des Ganzen.
Paul schrieb: > -> will ich auf 2pF genau messen würde ich schätzen dass ich bei dem > Zeitstoppen genau hinkomme wenn ich ca. 500μs/pF ansetze. Warum, hast du einen µC / Zähler der mit Relais aufgebaut ist? Jeder µC oder Zählbaustein kann locker auf 1 µs und mehr zählen
Udo S. schrieb: > Jeder µC oder Zählbaustein kann locker auf 1 µs und mehr zählen Bei Elektronikfragen bin ich manchmal doch sehr blank und übernehme Dinge die ich irgendwo hier in den Foren lese, wenn das der Fall ist ist das natürlich auch eine Option und würde mir das Auseinandersetzen mit Touchsensoren ersparen.
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