Уровнемер емкостной Опции

[Слесарь]

Здравствуйте!
Помогите расчитать схему для уровнемера емкостного?
Уровнемер представляет собой фторопластовую трубку с электродом помещенным внутри. Трубка с электродом помещена в металлическую емкость с жидкостью. Электрод и жидкость в емкости являются обкладками конденсатора, емкость этого конденсатора требуется измерить. Чем выше уровень жидкости, тем больше емкость.
Электрод имеет длину 40 см, D6.
Диаметр фторопластовой трубки 16мм.
Какая может быть хоть примерная емкость если трубка на половину погружена в воду?



Подскажите, могу ли я этот электрод подключить непосредственно к выводу МК PIC16 или PIC18 (через развязывающий резистор)? Притянуть к плюсу питания сопротивлением в 100 кОм. Программно занулять портом МК электрод конденсатора для полного разряда. Снимать разряд переключением порта в режим входа и считать время до появления заряда уровня лог. высокого уровня. Рабочий ли это метод? Какая требуется частота контроллера для такого использования?

[kovigor]

Какая может быть хоть примерная емкость если трубка на половину погружена в воду?

Вот, про емкость цилиндрического конденсатора:

http://physicsleti.narod.ru/fiz/html/point_3_4.html

а вот та же формула:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%...%82%D0%BE%D1%80

[Слесарь]

Спасибо за подсказку! Но мне неизвестно диэлектрическая проницаемость фторопласта, можно я опущу этот параметр?



Получилось 0,7. Если считал радиусы и высоту в метрах, то как понимаю, получил емкость в Фарадах?

[EUrry]

Спасибо за подсказку! Но мне неизвестно диэлектрическая проницаемость фторопласта, можно я опущу этот параметр?

Тоже проблему нашли!!! Как же его опустить, если это один из основных параметров! Примите ε = 2,2.

[Слесарь]

а вот та же формула:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%...%82%D0%BE%D1%80

И здесь получил результат 0,7

Тогда результат - 1,72

Неправильно считал внешний диаметр, не по воде, а по внешней стенке. Вода то обвалакивает фторопластовую трубку.
Результат примерно 2,7. Эта емкость в каких единицах? Явно не в Фарадах

[Harbinger]

Там конденсатор не совсем цилиндрический. Внешней обкладкой является стенка бака, если он, конечно, проводящий (центральный электрод-то изолирован тефлоном, и проводимость воды не влияет... впрочем, смотря чем мерять. Фактически там параллельная RC-цепь, и по совести надо мерять её импеданс). А если нет, то неизвестно что.
Для пиков есть готовые библиотечки, под другие цели заточенные, правда (датчики прикосновения). Если не заморачиваться высокой точностью, то можно приспособить. (upd) При перекрытии по ёмкости в 81 раз вообще-то вряд ли.
Советую кое-что почитать насчёт измерения емкостей - RC-генератор с последующим измерением генерируемой частоты, перенос заряда (курить, например, библиотечки под STM8), АЦП последовательного приближения (это силабсы реализовали аппаратно) и пр.
Есть готовые решения в виде ИС, меряющие от 1 до почти 300 пФ с весьма приличной точностью (12...16 бит), но они далеко не бюджетные и не умеют работать "от земли", т.е. понадобится 2 изолированных электрода. Из них самое дешёвое, кажись, вот это, в пределах десятки $ по комплектации.

[Слесарь]

Там конденсатор не совсем цилиндрический. Внешней обкладкой является стенка бака, если он, конечно, проводящий (центральный электрод-то изолирован тефлоном, и проводимость воды не влияет... впрочем, смотря чем мерять. Фактически там параллельная RC-цепь, и по совести надо мерять её импеданс). А если нет, то неизвестно что.
Для пиков есть готовые библиотечки, под другие цели заточенные, правда (датчики прикосновения). Если не заморачиваться высокой точностью, то можно приспособить.

С программированием проблем нет. Вопрос по физике и времени необходимом для регистрации нарастания заряда на электроде, сможет ли регистрировать МК?. Одной из обкладок конденсатора является вода в сосуде. Вода обвалакивает изолятор фторопласт.

[тау]

Одной из обкладок конденсатора является вода в сосуде. Вода обвалакивает изолятор фторопласт.

у Вас 2 конденсатора , один с фторопластом в кач диэлектрика, а другой с водой (или воздухом) в кач диэлектрика. По вашей схеме эти два конденсатора будут соединены типа последовательно. У воды эпсилон =80 . Когда воды нет - эпсилон =1.

Расчет для фторопластового такой

2*pi*8.85*10^-12*2.2*0.4/Ln(16/6) = 49.9 pF

для водяного/воздушного посчитайте сами.

Сообщение отредактировал тау - Dec 8 2011, 17:51

[yakub_EZ]

И здесь получил результат 0,7

Тогда результат - 1,72

Неправильно считал внешний диаметр, не по воде, а по внешней стенке. Вода то обвалакивает фторопластовую трубку.
Результат примерно 2,7. Эта емкость в каких единицах? Явно не в Фарадах

Должна быть в фарадах. Скорее всего на 8.85е-12 не домножили. Там вообще мизер должен быть, пики.

[Слесарь]

поколо 33 пиков емкость меня устраивает. Способен ли вход МК регистрировать задержку для заряда такого конденсатора через сопротивление в 100 кОм? Как говорил ранее, электрод подключен к МК через развязывающий резистор порядка 100 Ом.

[MaslovVG]

И здесь получил результат 0,7

Тогда результат - 1,72

Неправильно считал внешний диаметр, не по воде, а по внешней стенке. Вода то обвалакивает фторопластовую трубку.
Результат примерно 2,7. Эта емкость в каких единицах? Явно не в Фарадах

Формула вероятно системе СГСЭ Тогда ёмкость в сантиметрах 1см=0,9пикофарады.

поколо 33 пиков емкость меня устраивает. Способен ли вход МК регистрировать задержку для заряда такого конденсатора через сопротивление в 100 кОм? Как говорил ранее, электрод подключен к МК через развязывающий резистор порядка 100 Ом.

Провода от датчика до МК будут иметь ёмкость несколько тысяч пикофарад.

[Слесарь]

Провода от датчика до МК будут иметь ёмкость несколько тысяч пикофарад.

Электрод прикручен гайками к платке с МК

[MaslovVG]

Электрод прикручен гайками к платке с МК

И температура платы порядка 100 градусов.

[Слесарь]

Новая вводная, в воде может присутствовать потенциал постоянного или переменного напряжения. Надо делать два изолированных электрода во фторопласте. Вода обвалакивая фторопласт будет увеличивать емкость меж электродами.

[Harbinger]

Надо делать два изолированных электрода во фторопласте. Вода обвалакивая фторопласт будет увеличивать емкость меж электродами.

Тогда упомянутая мной фиговина на AD7745 окажется самое то. МК будет заниматься только периодическим съёмом данных по I2C.