Verlustwinkel und Kapazität bei 1pF bestimmen

Fri Aug 27, 2010 3:40 pm   

Habt Ihr ne Idee, wie ich Kapazität und Verlustwinkel eines ziemlich kleinen
Kondensators (1-10pF, 10Ohm-1MegOhm) mit einem Controller am besten messen
kann? (Ganz abgesehen von den andren Problemen, Streukapazitäten etc. ...)

M.

Fri Aug 27, 2010 3:40 pm   

Bezogen auf kapazitive Sensoren
empfiehlt sich als Literatur:
Baxter " Capacitive sensors
Design and Applications"
IEEE Press 1997
http://www.amazon.com/Capacitive-Sensors-Applications-Electronics-Technology/dp/078035351X/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1282915297&sr=8-1
Gegebenfalls auch leihweise.

Da gehts typisch um <10pF aber weitgehend
um ideale Kapazitäten ohne ohmschen Anteil.


Bei 1M wärs ja wohl kein Kondensator mehr ...

Ginge in den Bereich "RLC-Meßgeräte". Wenns
da wirklich simple-gute-universelle Schaltung
gäbe wäre die in billigen derartigen Meßgeräten
aufgetaucht.

MfG JRD

Fri Aug 27, 2010 3:40 pm   

Matthias Weingart wrote:

Der Bereich bis 1M ist was extrem. Entweder wie Rafael schrieb ein
Oszillator. Oder:

Meine bevorzugte Methode waere ein Sweep, da billig <grins>: Man baut
einen Schwingkreis mit einer bekannten Induktivitaet auf. Nur die Spule
davon ist im Messgeraet, den Kondensator stellt Dein Messobjekt dar. Die
unbekannte Kapazitaet bestimmt dann die Resonanzfrequenz. Jetzt faehrt
man den mit einem PLL-gesteuerten Oszillator durch. Hinten dran sitz ein
MMIC oder sonstwas das dann ueber einen Widerstand den Schwingkreis
ansteuert. Ein simpler Pegelmesser (RSSI aus HF Chip oder so, muesste
man sehen was geht und wenig kostet) richtet gleich und der uC macht
beim Durchfahren die Pegel "aktenkundig". Nun hat man Resonanz und
Guete, was auf Kapazitaet und Verlust schliessen laesst. Die Guete der
Spule hatte man natuerlich vorher mit einem fast idealen Kondensator
erfasst. Der Rest ist "bloss Software" <duck> ...

--
Gruesse, Joerg

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Fri Aug 27, 2010 3:53 pm   

Matthias Weingart schrieb:

Wpielt Geld eine Rolle?
Evtl. kannst du mit etwas wie dem AD5933 was anfangen - ein
Single-Chip-Impedance Analyzer.

Damit will ich mir schon lang ein RLC-Meter bauen...

--
Gruesse, Stephan

Fri Aug 27, 2010 4:59 pm   

Matthias Weingart wrote:


Geht schon, aber nicht zuviel Amplitude benutzen sonst kommt der RegTP
VW-Bus mit dem Hirschgeweih drauf :-)

Bei geringerer Amplitude kannst Du eine Doppeldiode nehmen und die
zweite zur Kompensation der Temperaturdrift benutzen.



Dann wird es eine Stufe kniffliger. Prinzipiell koenntest Du den
Schwingkreis mit einigen nahezu verlustlosen Kondensatoren eichen, oder
mit welchen wo der Verlustfaktor per HP4191 oder aehnlichem vermessen
wurde und damit bekannt ist. Nun beim Messen auf Resonanz gehen oder
einen Oszillator a la Rafael bauen, Frequenz bestimmen -> uC berechnet
daraus die Kapazitaet. Dann Amplitude messen -> uC berechnet den
Verlustfaktor. Der Schwingkreis muss ueber einen Serienwiderstand
angeschlossen sein damit sich ein Spannungsteiler ergibt.

--
Gruesse, Joerg

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Fri Aug 27, 2010 6:39 pm   

Stephan Urban <sturemoveban_at_freenet.thisde>:


Interessantes Teil, damit kann man ja sogar Frequenz-Sweeps fahren.

Danke.
M.

Fri Aug 27, 2010 6:42 pm   

Joerg <invalid_at_invalid.invalid>:


Im einfachsten Fall: Diode + Kondensator vor dem ADC . Mhh weiss noch
nicht mal, ob der C da nicht auch noch frequenzabhängig ist.

M.

Mon Aug 30, 2010 4:10 pm   

Matthias Weingartschrieb:
"


Noch ein Vorschlag.
Vorrausgesetzt, dass eine genaue Taktquelle vorhanden ist (z.B. OCXO
aus einem Frequenzzähler, oder GPS Empfänger o.ä.) diese mit dem
Controller messen (1. Timer als Zähler, 2. Timer zur Tor-Steuerung).
Dann die unbekannte Kapazität parallel zur Kapazität des
Quarzoszillator des Controllers schalten (Collpits-Oszillator) und die
Referenz-Frequenz noch einmal messen.
Durch die unbekannte Kapazität wird der Quarzoszillator gezogen, was
zu einem anderen Messergebnis führt.

Was den Verlustwinkel betrifft, da kenn ich aber auch nur die
Möglichkeit über einen Detektor die Spannung zu messen ...

Dirk

Tue Aug 31, 2010 8:38 am   

Hallo Matthias,


Das liegt in Deinem Fall sogar sehr nahe. Das Prüfteil als Abschluß an
eine Leitung und dann die Reflektion, Fehlanpassung oder was auch immer
auswerten.

Marte

Tue Aug 31, 2010 9:48 am   

Dirk Ruth <d.ruth_at_itecnet.de>:


Mhh, naja es gibt ja (Kompensations-)Messbrücken. Schwierigkeit besteht
darin, die verstellbaren Bauteile (Luftkondensator und Widerstand)
reproduzierbar und möglichst genau durch den uC zu verstellen (mittlerweile
hat sich herausgestellt, dass ich am liebsten auch im GHz-Bereich messen
sollen will .

M.

Sat Sep 18, 2010 6:42 pm   

Moin,

Am 27.08.10 14.40, schrieb Matthias Weingart:

vielleicht schon lange überholt, aber heute morgen ist mir
spontan der Name des Herstellers wieder eingefallen, nach
dem ich im Hirn lange vergeblich gekramt hatte...

Kapazitive Messtechnik kleiner Kapazitäten ist ein echtes
Problem. "Ich stricke mal eben irgendetwas um einen
Controller herum" liefert Hausnummern. Man benötigt

1. ein Messprinzip,
2. einen Messaufbau,

der im benötigten Umfang unbeeinflusst von unvermeidbaren
Streukapazitäten ist. Soweit ich mich erinnere, könnte das
Messprinzip der Brücken von Andeen-Hagerling, z.B.

http://www.andeen-hagerling.com/ah2700a.htm

für die Anforderungen einen Blick wert sein. Bis GHz gehen
die Geräte allerdings nicht. Und so ganz preiswert sind sie
auch nicht ;-)

Volker.