Große Kapazitäten messen

[Peter G. (peterdergrosse)]

Moin

Wie kann mann Kondensatoren mit großen Kapazitäten eingermaßen exakt 
messen? Wir haben in einer Schaltung einen Pufferkondesator mit 0,2F; 
das liegt weit außerhalb des Messbereichs meiner Flukes...

[Motopick (motopick)]

Du koenntest den
> Pufferkondesator mit 0,2F
auf seine zulaessige Maximalspannung aufladen und damit
z.B. Aluminiumfolie verdampfen.
Aus dem "Gewichtsverlust" koenntest du dann die genaue
Kapazitaet errechnen.

[Ingo W. (uebrig)]

Auf etwa Nennspannung aufladen, dann mit Widerstand 1kiloohm belasten, 
mit Stoppuhr die Zeit messen, bis die Spannung auf die Hälfte abgesunken 
ist. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte das nach 200 Sekunden 
passiert sein.

[Rainer Z. (netzbeschmutzer)]

Ingo W. schrieb:
> Auf etwa Nennspannung aufladen, dann mit Widerstand 1kiloohm belasten,
> mit Stoppuhr die Zeit messen, bis die Spannung auf die Hälfte abgesunken
> ist. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte das nach 200 Sekunden
> passiert sein.

Im Grundsatz eine gute Idee. Nur im Rechenweg verstehe ich es nicht 
ganz. Ein Farad wird damit definiert, dass ein Kondensator bei Aufladen 
auf 1 Volt eine Ladung von 1 Coulomb speichert? Ein Coulomb wäre ein 
Strom von 1 Ampère in der Sekunde.

Kommt es bei der Messung dann nicht darauf an, die Zeit zu messen, in 
welcher die Spannung um ein Volt abgesunken ist?

[GHz N. (ghz-nerd)]

Andere Variante: Den Kondensator mit Konstantstromquelle (z.B Netzteil 
in Strombegrenzung) aufladen und messen, wie lange es dauert, bis sich 
die Spannung um X Volt verändert hat...

[Georg M. (g_m)]

Rainer Z. schrieb:
> Kommt es bei der Messung dann nicht darauf an, die Zeit zu messen, in
> welcher die Spannung um ein Volt abgesunken ist?

https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)#Entladevorgang

[Michael B. (laberkopp)]

Rainer Z. schrieb:
> Ein Farad wird damit definiert, dass ein Kondensator bei Aufladen auf 1
> Volt eine Ladung von 1 Coulomb speichert? Ein Coulomb wäre ein Strom von
> 1 Ampère in der Sekunde.

Oder Andersrum: ein 1F Kondensator, der mit 1A 1 Sekunde lang ent/laden 
wird, ändert seine Spannung um 1V.

> Kommt es bei der Messung dann nicht darauf an, die Zeit zu messen, in
> welcher die Spannung um ein Volt abgesunken ist?

Ja, aber man kann auch einen unlinear nach Exponentialkurve verlaufenden 
Ent/Ladevorgang umrechnen, wenn man Mathe beherrscht.

[Peter D. (peda)]

Die Ladung oder Entladung mit Konstantstrom hat den Charme, daß der 
Innenwiderstand des Kondensators sich rauskürzt. Ein Goldcap kann 
durchaus 100Ω haben, das sind bei 10mA dann 1V Fehler.

[Ingo L. (corrtexx)]

Einfach ein Tau aus dem Kondensator entladen und Zeit dafür messen. 
Widerstand ist ja bekannt.

[Papa Q. (papa_q)]

>bis die Spannung auf die Hälfte abgesunken
>ist. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte das nach 200 Sekunden
>passiert sein.
Hast Du aber. Du musst die Zeit messen, bis zu der die Spannung auf 
36.8% (1/e) abgesunken ist. Diese Zeit ist die Zeitkonstante Tau=R*C und 
daraus kannst Du dann C bestimmen.

[Goran E. (gnom_eb_betrach)]

Da gibt's nen schönen Online-Rechner:
https://wetec.vrok.de/rechner/cclad.htm

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Papa Q. schrieb:
>>bis die Spannung auf die Hälfte abgesunken
>>ist. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte das nach 200 Sekunden
>>passiert sein.

> Hast Du aber.

ACK

> Du musst die Zeit messen, bis zu der die Spannung auf
> 36.8% (1/e) abgesunken ist. Diese Zeit ist die Zeitkonstante
> Tau=R*C und daraus kannst Du dann C bestimmen.

Er muß nicht warten, bis die Spannung auf 37% gefallen ist.

Vorausgesetzt er beherrscht ein bisschen Mathematik und kann die Formel

$$u(t) = u_0 \cdot e^{- \frac{t}{\tau}}$$

umstellen. Aber der Einfachheit halber sei angemerkt, daß zum Absinken 
der Spannung auf 50% ca. 0,7 tau und zum Ansinken auf 90% ca. 0,1 tau 
benötigt werden.

[Toxy T. (toxy_t)]

Wenn man ohne Rechnung und Gottesglaube auskommen moechte,koennte man 
sich den Luxus erlauben LTspice einzusetzen

Nach 30 Minuten ist die Spannung von 5V auf 2V gesunken.
Waehrend dieser Zeit kann man sein Geschaeft auf der Toilette verrichten 
und sich eine Tasse Kaffee machen.Fuer ein Broetchen sollte es auch noch 
ausreichen.

[Klaus H. (hildek)]

Es ist letztlich egal, wie weit die Spannung absinkt, man muss nur 
richtig rechnen oder eben simulieren.
Allerdings ist zu beachten, dass man bei Pufferkondensatoren mit kleinen 
Lade- bzw. Entladeströmen arbeiten sollte, denn deren Innenwiderstand 
ist relativ hoch. Das verfälscht das Ergebnis.

Peter D. schrieb:
> Die Ladung oder Entladung mit Konstantstrom hat den Charme, daß der
> Innenwiderstand des Kondensators sich rauskürzt.

Rauskürzt - verstehe ich jetzt nicht? Hilfst du mir vom Schlauch runter? 
😀
Ich kann doch nur mit einem festen Strom für eine feste Zeit laden oder 
entladen, dann abklemmen, Spg. messen und rechnen. Oder wie hast du das 
gemeint?

[Toxy T. (toxy_t)]

Toxy T. schrieb:
> Wenn man ohne Rechnung

Hier ist uebrigens die mathematische Loesung mit Ableitung:
Standard-Entladungsgleichung so umgestellt,so dass man die Zeit 
berechnen kann die eine gegebene Kapazitaet mit gegebenen 
Entladungswiderstand benoetigt um sich auf einen bestimmten 
Spannungswert zu entladen.
Man benoetigt also:
die Anfangsspannung am C (= Ub)
den Entladewiderstand R
die Kapazitaet C
und den Spannungsendwert am C(= Uc) auf den sich die Kapazitaet entladen 
soll.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Peter G. schrieb:
> Wie kann mann Kondensatoren mit großen Kapazitäten eingermaßen exakt
> messen?

Ich würde einen großartigen Rechteck-Oszillator damit aufbauen und 
großzügig die Periodendauer messen, dann etwas rechnen.

mfg

[Jörg R. (solar77)]

Gibt es Messgeräte für Kapazitäten im Faradbereich zu kaufen, den Preis 
dafür mal außer acht gelassen?

[Ralf K. (kurtx)]

Einfache Bestimmung großer Kapazitäten (0,1...10 Farad):

Entlade den Kondensator über nominal 1443 Ohm und messe die Zeit,
in der sich die (Rmess >= 1 MOhm, hochohmig gemessene) Spannung des
Kondensators halbiert:

Jede Sekunde entspricht etwa 1 mF. C ~= 1 mF * t/s

Bei SuperCap & Co mit C-Toleranz von 0,8 ... 1,8 * Nominalwert
weiß man sofort, ob das Bauteil brauchbar ist, auch wenn der 
Entladewiderstand nur auf 1500 Ohm +/-100 Ohm bekannt ist. Weitere
Fehlerquelle ist noch der üble Ri von SuperCaps: gern mal 100 Ohm.

Wer das nicht glauben mag, kann auch gern eine Herleitung bekommen...

[GHz N. (ghz-nerd)]

> Peter D. schrieb:
>> Die Ladung oder Entladung mit Konstantstrom hat den Charme, daß der
>> Innenwiderstand des Kondensators sich rauskürzt.
>
> Rauskürzt - verstehe ich jetzt nicht? Hilfst du mir vom Schlauch runter?
> 😀
> Ich kann doch nur mit einem festen Strom für eine feste Zeit laden oder
> entladen, dann abklemmen, Spg. messen und rechnen. Oder wie hast du das
> gemeint?

Wenn mit Konstanstrom geladen wird, kann der Spannungsverlauf während 
des Ladevorgangs beobachtet werden und die Kapazität anhand eines 
beliebigen Zeitabschnitts "live" ermittelt werden (C = Q/U = 
delta_t*I/delta_U).
Der Innenwiderstand führt zu einem konstanten offset in der Spannung, 
der sich im delta_U "rauskürzt". (Ja der Begriff ist nicht gaaanz 
korrekt :)

[Crazy Harry (crazy_h)]

Jörg R. schrieb:
> Gibt es Messgeräte für Kapazitäten im Faradbereich zu kaufen, den
> Preis
> dafür mal außer acht gelassen?

bestimmt ..... 
https://www.globalmediapro.com/dp/A26GT3/Tonghui-TH2615F-Capacitance-Meter/

Ich besitze ein älteres Kapazitätsmessgerät von Monacor und in dessen 
Anleitung steht sinngemäß: Bei größeren Werten bekannten C in Reihe 
schalten und ausrechnen.

Vielleicht wird einer aus den Produktdatenblättern schlau: 
https://www.globalmediapro.com/dc/CB93/Test-and-Measurement/Capacitance-Meters/