Второй вариант, в котором измерительная пластина расположена между заземленной пружиной и подложкой не заработал - емкость практически не изменяется при развороте пружины. Скорее всего емкость между измерительной пластиной и подложкой существенно больше, а емкость между пружиной и измерительной пластиной зависит не только от площади наложения, но и от расстояния. А расстояние немного "гуляет" при движении каретки, что и приводит к неоднозначному эффекту.

Буду пробовать вариант с двумя измеряемыми конденсаторами, на которые влияние окружающих предметов будет близким, что позволит его учитывать при обработке (вариант 1).

Я вот не понимаю, неужели нет более простого и надежного решения задачи ? Та же ленточка с рисками и фотодатчик, например. Почему вы выбираете самое сложное и неочевидное ?

Абсолютно верно: "основание" в Вашей конструкции довольно тонкое да ещё и диэлектрическая проницаемость материала больше, чем у воздуха, поэтому ёмкость пластин, окружающих основание (назовём её C0), может заметно превышать ёмкость пружины и измерительной пластины (назовём её Cmin и Cmax). Естественно, что если Вы будете измерять общую ёмкость, то её относительное изменение действительно будет незначительно - (C0+Cmax)/(C0+Cmin). Раньше-то у Вас было что-то близкое к Cmax/Cmin.
Поэтому, чтобы получить значение перемещения каретки, нужно извлекать нужный параметр из измерения Cx. Иными словами Вы должны получить от своего измерителя ёмкости не значение общей ёмкости, и не относительное изменение ёмкости, а абсолютное значение ёмкости за вычетом C0. Нужна какая-то дифференциальная схема или цифровая обработка измеренного значения частоты или периода мультивибратора. Во всяком случае точность и достоверность сигнала будет гораздо более достоверной, чем было у Вас раньше.
Во-первых можно отдалить пластину под основанием от измерительной пластины, если Ваша конструкция допускает такую возможность. Это несколько снизит C0.
Во-вторых:
Если Вас устраивает аналоговое измерение, можно использовать предложенный Plain мультивибратор с некоторой модификацией схемы.
Но лучше (да и дешевле) сделать один центральный точный измеритель (цифровой), подключать к нему по очереди все ёмкости и вычислять всё, что нужно уже в программе на микроконтроллере.

Что касается метода по варианту 1. Он, конечно рабочий, но достоверность его ниже, поскольку окружающие перемещающиеся предметы воздействуют на обе ёмкости, а результат-то нужен дифференциальный, а ошибка вычисления этой разности будет складываться из суммы ошибок измерений обеих ёмкостей, умноженной на отношение среднего значения ёмкости к погрешности измерения. Это эффект усиления ошибки при вычитании двух близких чисел.



Я предполагаю, что автору невозможно поставить в каретку никаких активных элементов. Все методы, которые он пробовал, насколько я помню, предполагали именно измерение "со стороны". Да и на фотографии видно, что его устройство маленькое, лёгкое и недорогое.

Сообщение отредактировал ШСА - Oct 31 2015, 09:30

Кстати, а этот конденсаторный метод от обычной вибрации и тряски не будет давать погрешность ?

Если бы только от этого! Там ещё будут влажность, грязь, продукты износа, деформации пластиковых деталей и пр. и пр.

ТС предупрежден, что на выходе получится ерунда, правда очень дешевая и легко тиражируемая. Если его это устраивает, тогда все гуд

Ему нужно всего 5% точности. Если он сможет производить время от времени самокалибровку, что ещё нужно для счастья?
А метод, выбранный им, с точки зрения физики вполне имеет право на существование и может дать достоверный результат.

Сообщение отредактировал ШСА - Oct 31 2015, 09:34

В продолжение своих рассуждений добавлю.
А ведь можно не измерять ёмкости как таковые! Системы "пружина" - "измерительная пластина" и "измерительная пластина" - "подложка" образуют два последовательно соединённых конденсатора, первый из которых изменяется с перемещением каретки, а другой постоянен.
Если на пружину подать (предположим, гармонический) опорный сигнал некоей довольно высокой частоты, а подложку заземлить, то на измерительной пластине появится сигнал, пропорциональный отношению указанных ёмкостей, как в ёмкостном делителе! Т.е. Uвых = U0/(C0/Спружины+1). В первом приближении он будет прямо пропорционален положению каретки и будет изменяться от U0/(C0/Cmin+1) до U0/(C0/Cmax+1).
Если приёмный усилитель будет высокоомным, а в шкафу не будет слишком сильных помех, то сигнал будет легко измерить линейным детектором и обработать.
И не страшно, что Cmax<<C0 - скомпенсировать можно увеличением опорного U0.

Сообщение отредактировал ШСА - Oct 31 2015, 09:35