Чем померить емкость. Опции

[taraserker]

Имеем емкостной датчик приблизительно от 200 до 400 пФ.

Пока прорабатываю 2 варианта
1. генератор на 555 таймере
2. AD7153 12bit CDC (capasitance to digital converter)

Мне больше нравится вариант 1, но вопрос какую он обеспечивает точность и стабильность параметров.

вариант 2 вроде как лучше, температурная компенсация, хорошее разрешение, но голая микросхема до 20 пФ
в даташите на AD7745 позаимствован пример расширения диапазона с помощью внешнего операционника.
Хотелось бы найти для второго варианта CDC без внешней обвязки на нужный диапазон.

Какие еще варианты можно применить для измерения емкости?

[Microwatt]

555 вряд ли даст хорошее разрешение на таких малых емкостях.
Но вряд ли есть лучший метод, чем автогенератор и далее отлавливать изменение частоты.

[Tanya]

Имеем емкостной датчик приблизительно от 200 до 400 пФ.
Какие еще варианты можно применить для измерения емкости?

Мостовые методы самые точные. Еще один конденсатор, два резистора или конденсатора, генератор и синхронный детектор.
А цифровой измеритель... можно последовательно еще конденсатор включить.
Еще можно... интегратор на этом конденсаторе со сбросом и генератором тока. В данном случае генератор тока - резистор и опорное напряжение.
IVC102 - как раз такой полуфабрикат. Измеряется время заряда от одного порога (уровня) до другого.
Фактически получится аналог генератора (Ваш 1-й пункт), но с точными порогами (оконный компаратор).

[iosifk]

Имеем емкостной датчик приблизительно от 200 до 400 пФ.

...
Какие еще варианты можно применить для измерения емкости?

У Аналога есть чип, который измеряет импеданс... Название наизусть не помню...

[_3m]

555 вряд ли даст хорошее разрешение на таких малых емкостях.
Но вряд ли есть лучший метод, чем автогенератор и далее отлавливать изменение частоты.

Сейчас решаю такую же задачу. Только выход нужен аналоговый - напряжение.
пробую шим на 555 таймере - в принципе работает с такими емкостями. Но работает хреново, повторяемость передаточной характеристики не обеспечивается И с формулой расчета длительности импульcов даже pspice модель не точно совпадает.
Что делать дальше пока не знаю.
"правильные" решения очень небюджетны и по этой причине в моем случае они в принципе не подлежат рассмотрению.

[=SSN=]

Что делать дальше пока не знаю.

Ставить готовое: AD5933.

[_3m]

Ставить готовое: AD5933.

Мне надо аналог на выходе.
И стоимость на уровне NE555/LM324.

[НЕХ]

у Linear в АN прекрасные схемы под эту задачу

[rx3apf]

Имеем емкостной датчик приблизительно от 200 до 400 пФ.
Какие еще варианты можно применить для измерения емкости?

Если "через цифру", то кроме RC-генератора (555) можно и LC (например, как сделано в популярном LC-метре на PIC16, генератор на компараторе 311). Стабильность фактически определяется лишь дрейфом параметров индуктора.

Ну, или аналоговые методы, генератор и детектор.

[andron86]

Мост, однозначно. есть ещё всякий бред типа "Universal Transducer Interface"...

[air77]

Если на 555 - то 2 генератора - один опорный фиксированной емкостью на частоту, близкую к измерительному, второй измерительный, обе частоты подаем на D-триггер, получаем разность, пропорциональную емкости. Опорный генератор убирает ошибки, связанные с дрейфом питания и параметров самого чипа. Оба 555 - в одном корпусе. Все будет хорошо, если обеспечить стерильную чистоту печатной платы (особенно между ножками 555), лучше сделать под микросхемой вырезы в плате. Плату после обычной отмывки промывать в воде и стиральном порошке, потом продувать сжатым воздухом. Датчик паять без флюса. Питание лучше использовать 3V, рабочая частота не более 60КГц.

[Microwatt]

Сейчас решаю такую же задачу. Только выход нужен аналоговый - напряжение.
пробую шим на 555 таймере - в принципе работает с такими емкостями. Но работает хреново, повторяемость передаточной характеристики не обеспечивается И с формулой расчета длительности импульcов даже pspice модель не точно совпадает.
Что делать дальше пока не знаю.
"правильные" решения очень небюджетны и по этой причине в моем случае они в принципе не подлежат рассмотрению.

Да можно в основу и похожее на 555 заложить, но собрать это на россыпи на более быстродействующих компонентах.
Или интегратор со сбросом, как Таня советовала. Это довольно точный метод. Опорное напряжение и два ОУ. Получим частоту или время, как уж детально построено будет.
Сходу тип не вспомню, но стоит также посмотреть микросхемы ПНЧ-ПЧН.
Как вариант посмотреть еще LC генератор. Но там термостабильности индуктивности нужно уделить внимание и шкала нелинейна очень, вроде 1/sqr©.

[ILYAUL]

Имеем емкостной датчик приблизительно от 200 до 400 пФ.

Чем померять емкость

Зачем?

[Microwatt]

Освежил в памяти КМОП версию 555 таймера. А что, должен получиться достаточно сносный преобразователь емкость-частота.
Может, стартер пробует биполярный вариант?

[НЕХ]

первое, что находит google http://www.capsense.com/capsense-wp.pdf
вот нестандартный подход http://measurements.iitm.ac.in/Publication...als/IEE-CDS.pdf
а имел в виду это http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an87f.pdf

Сообщение отредактировал НЕХ - Aug 17 2011, 21:51

[_3m]

Освежил в памяти КМОП версию 555 таймера. А что, должен получиться достаточно сносный преобразователь емкость-частота.
Может, стартер пробует биполярный вариант?

Я рассматриваю только кмоп версию, о биполярнике даже не задумываюсь.

Если на 555 - то 2 генератора - один опорный фиксированной емкостью на частоту, близкую к измерительному, второй измерительный, обе частоты подаем на D-триггер, получаем разность, пропорциональную емкости.
...

Сейчас мучаю такой вариант:
опорный генератор на кварце 32768 выдает запускающие импульсы для одновибратора на кмоп версии 555 таймера. Измеряемая емкость подключена в качестве задающей для таймера. С выхода таймера получаю шим сигнал который потом операционниками сдвигаю и усиливаю чтобы получить требуемый диапазон выходных напряжений.
От использования генератора на измеряемой емкости отказался так как мой емкостной датчик имеет зависимость передаточной характеристики от рабочей частоты (и еще есть зависимость от температуры). Стабильное питание обеспечивает прецезионный ldo.
Калибровка предусматривается в одной точке - двигаю смещение.

Крутизну передаточной характеристики dC-dV обязательно нужно получить нормированную без подстройки вот это как раз получается плохо.

[air77]

Сейчас мучаю такой вариант:
опорный генератор на кварце 32768 выдает запускающие импульсы для одновибратора на кмоп версии 555 таймера. Измеряемая емкость подключена в качестве задающей для таймера. С выхода таймера получаю шим сигнал который потом операционниками сдвигаю и усиливаю чтобы получить требуемый диапазон выходных напряжений. От использования генератора на измеряемой емкости отказался

Никакой разницы от использования датчика в генераторе - в любом случае датчик периодически перезаряжается. Кварцованная частота здесь только вредит. Весь смысл опорного генератора- получить чистый сигнал ошибки, который потом вычитается из суммы полезного + та же ошибка. Поэтому опорник должен быть в том же корпусе и с почти той же обвеской. Это общий принцип в измерениях величин (мостовые схемы - то же) и передачи данных (витая пара).

так как мой емкостной датчик имеет зависимость передаточной характеристики от рабочей частоты

Скорее всего он саморазогревается - уменьшить частоту/напряжение. Возможна деградация чувствительных слоев датчика.

Крутизну передаточной характеристики dC-dV обязательно нужно получить нормированную без подстройки вот это как раз получается плохо.

Какой датчик - такая крутизна. Без подстройки никак

[DIY]

Есть успешный опыт использования КМОП версий 555 для измерения ёмкости от 50 пФ. Биполярные таймеры, если мне не изменяет память, показали себя хуже в плане термостабильности.

[Tanya]

Есть успешный опыт использования КМОП версий 555 для измерения ёмкости от 50 пФ. Биполярные таймеры, если мне не изменяет память, показали себя хуже в плане термостабильности.

Какой смысл что-то обсуждать, если автор не сказал, какая ему нужна точность и стабильность.

[syurish]

Имеем емкостной датчик приблизительно от 200 до 400 пФ.

Пока прорабатываю 2 варианта
1. генератор на 555 таймере
2. AD7153 12bit CDC (capasitance to digital converter)

Мне больше нравится вариант 1, но вопрос какую он обеспечивает точность и стабильность параметров.

вариант 2 вроде как лучше, температурная компенсация, хорошее разрешение, но голая микросхема до 20 пФ
в даташите на AD7745 позаимствован пример расширения диапазона с помощью внешнего операционника.
Хотелось бы найти для второго варианта CDC без внешней обвязки на нужный диапазон.

Какие еще варианты можно применить для измерения емкости?

Посмотрите в сторону микросхемы USTI:
Capacitance, Cx 50 pF to 100 uF with average relative error 0.036 % and 0.7 % the worst case relative error

[Microwatt]

Посмотрите в сторону микросхемы USTI:
Capacitance, Cx 50 pF to 100 uF with average relative error 0.036 % and 0.7 % the worst case relative error

Скорее всего, это ни к чему. Сам датчик имеет погрешность намного больше. ТС ,по-видимому, интересует линейность, а не абсолютная величина.

[rx3apf]

Посмотрите в сторону микросхемы USTI:
Capacitance, Cx 50 pF to 100 uF with average relative error 0.036 % and 0.7 % the worst case relative error

А, это что-то типа ATmega48, судя по всему. С соответствующей прошивкой. Микроконтроллерных вариантов можно много разных накрутить...

[Harbinger]

Силабсовские МК с CS0 на борту.
Если усиление в CS0 зарубить до минимума, 300...400 пФ измерить удастся, с разрешением 8 фФ. Остаются только интересные вопросы с линейностью, термодрейфами и пр., и пр.