Ja. Halbiert halt die Kapazität. Aber viel besser als (lange) Leitungen.
4pF ist sehr wenig. Die Messung mit dem LC-Meter wird wohl ungenau.
Gruß,
Nick
Danke. Sieht ja gut aus. Ich hatte mich schon nach Chips für die
Auswertung von Feuchtesensoren umgeschaut, die passen aber nicht so
gut, weil die Feuchtesensoren Kapazitäten um die 100pF haben und so
viel Sensorfläche kann ich nicht brauchen.
Grüße
Flo
Hmm. Kommt mir so wenig vor... die Folie ist 0.25mm dick und
hat ein eps_r von 2.5?
... mit Betonung auf ANSTAENDIG. Fuer gute Geraete sind 4pF kein
Problem; bei billigen Teilen kannst Du das vergessen.
Offen gestanden: Ich wuerde keinen Oszillator bauen. Oszillator
kann bei speziellen Anforderungen sinnvoll sein, aber das sehe
ich in Deinem Fall nicht unbedingt gegeben.
Ich rate dazu, eine Wechselspannung (1kHz, 10V) zu erzeugen und mit
einem aktiven I/U-Wandler (OPV) den durch den Sensor flieszenden
Wechselstrom in eine Wechselspannung zu verwandeln.
Bei einer Empfindlichkeit des I/U-Wandlers von 1V/µA, was noch
relativ leicht zu erreichen ist, erzielst Du eine Spannung von
160mV, was sich mit jedem Messbrikett bequem messen laesst.
Beide Spannungen, die 10V zur Anregung und die ca. 0.15V Messsignal,
koennen bei Bedarf und richtiger Schaltungsauslegung auch durch ein
paar Meter Kabel geschickt werden. Den I/U-Wandler wuerde ich der
Einfachheit halber so nahe als moeglich am Sensor plazieren, obwohl
man auch das mit gewissen Vorkehrungen vermeiden kann.
Grusz,
Rainer
Nun, genau genommen sind's zwei Kondensatoren a 4,4 pF mit einer
Gesamtkapazität von 2,2 pF, da kommt allerdings dann noch die
Kapazität zwischen den beiden "unteren" Platten dazu. Die Kapazität
ist linear von der Dicke abhängig, C~0.5d.
Ja, mein Multimeter kann auch Kapazitäten schätzen, aber der kleinste
Messbereich geht bis 200 pF. Ich frag mal die E-Techniker hier, die
werden schon was Passendes haben - und hoffentlich auch verleihen...
Gute Idee, das klingt besser.
...oder an einen AD Wandler hängen, ich muss die Messwerte über einen
längeren Zeitraum aufzeichnen.
Der U/I Wandler wird ja nicht große werden, wenn der unter ein paar
Gramm bleibt kann ich den schon an Sensor hängen.
Jetzt muss ich erst mal am Montag was über U/I Wandler lesen und das
erzeugen der Wechselspannung ist auch nicht so ganz trivial, immerhin
müssen Amplitude und Frequenz sehr konstant sein. Und das Signal ein
sauberer Sinus, oder?
Grüße
Flo
Ich glaube immer noch, dass Du das eps_r der Folie vergessen
hast, aber das ist ja Deine Sache. Die Zahlen kommen mir
naemlich so verdaechtig bekannt vor...
Ja.
Nee. C = eps * A / d
Die Kapazitaet geht leider mit dem Kehrwert des Plattenabstandes.
Ja, deswegen mein Hinweis. Diese Handmultimeter, so praktisch
die sind, sind fuer so kleine Kapazitaeten nicht zu gebrauchen.
Die Erfahrung habe ich schon gemacht.
Es gibt da sehr schoene stationaere RLC-Meter von HP oder Fluke...
Dann waere zu ueberlegen, ob Du hinter den I/U-Wandler nicht
gleich einen Praezisionsgleichrichter mit OPV schaltest. Der
Aufwand ist nicht sehr grosz, und Du hast dann eine Gleich-
spannung, die Du ohne Probleme so weit fuehren kannst, wie Du
willst. Am Ende einen Tiefpass oder einen integrierenden
A/D-Wandler, und Du bist auch den Brumm los.
Tietze/Schenk.
Naja.
Es gibt rein schaltungstechnisch sehr viele Varianten; es
haengt vorwiegend von Deinen Moeglichkeiten und Deinen
Vorlieben ab.
Das kann vom Quarzoszillator mit Teilern ueber einen Mikro-
controller bis zu PC-Soundkarte gehen. Rein analoge Loesungen,
also RC- oder LC-Oszillatoren mit Transistoren oder OPV wuerde
ich nicht empfehlen. RC wird (mit vernuenftigem Aufwand) nicht
stabil genug, und LC ist Gefummel (erfordert wenig Bauteile und
kann sehr gute Resultate geben, aber es kann auch dauern, bis
es wirklich zuverlaessig funktioniert).
Hmm. PLL auf 50Hz ginge auch. Das waere mal echt witzig.
Kommt auf Deine Anforderungen an. Amplitude und Frequenz gehen
linear in's Messergebnis ein. Bei einem Fehler von jeweils 1%
ist Deine (rein elektrische) Unsicherheit schon 2%. Dazu kommen
dann noch die Fehler im Sensor selbst (mangelnde Ebenheit und
Planlage), die Inkonstanz vom Eps_r der Folie und die Mess-
unsicherheit Deines Spannungsmessers.
Ja. Laesst sich aber durch Filtern (Tiefpass/Bandpass) leicht
erreichen.
Grusz,
Rainer
Du willst doch Dickenänderungen messen. Wenn Du die Metallfolie
festklebst, wird Dein Meßobjekt doch deulich stabilisiert gegen
Ausdehnung. Auch chemische Einflüsse werden abgeschirmt. Bist Du sicher,
daß Du keine Nullmessung planst?
Die herrschenden Kräfte und Dehnungen sind so groß, dass sich eine
aufgeklebte Folie i.A. einfach bis auf einen winzigen streifen löst
und die gedehnte Folie unter ihr herausgleitet. Das beeinflusst zwar
die Dehnung nicht nennenswert, aber die Kapazität des Sensors. Ich
werde drum die drei Elektroden mit zwei Permanentmagneten befestigen.
Dann kommt kein zusätzliches Material dazu, die sich dehnende Folie
kann ungehindert gleiten und die Elektroden bleiben sicher
konzentrisch übereinander. Ich glaub schon, dass das funktionieren
könnte.
Das versteh ich nicht. Was meinst Du? Chemische Einflüsse auf die
Folie, die ihre Dicke beeinflussen?
Nein, aber es scheint mir einen Versuch wert zu sein. Hältst Du es für
aussichtslos?
Grüße
Flo
Du hattest nicht geschrieben, warum sich die Dicke ändern kann.
Aufquellen, Ausdunsten von Weichmacher etc. wäre evtl. zu bedenken. ETFE
sagt mir nichts. Wenn das dem PTFE verwand ist, ist die chemische
Umgebung womöglich egal.
Jedenfalls nicht deutlich genug. :-)
Die Folie steht unter einer mechanischen Spannung, die dehnt sich und
wird dünner. Die Verformung ist teilweise plastisch, teilweise
elastisch.
Ich komm jetzt mit einer "neuen" Idee:
Wenn sich die Folie dehnt, wird sie dünner (nein, das ist nicht die
Idee). Und umgekehrt. Drucke (male/pinsle/whatever) auf die Folie ein
Raster und werte die Abstandsänderung der Rasterpunkte aus. Mit einer
Kamera und MustererkennungsSW. So etwas sollte es eigentlich fertig
geben, das Problem ist nicht neu. Vielleicht alt genug, dass man an der
TUM sowas finden kann. :-)
Eine Software z. Photogrammetrie wäre Photomodeller. Die können/könnten
das sogar in "annähernd Echtzeit" auswerten, IIRC.
Gruß,
Nick
Ja, so was gibt's und genau so wird auch schon gemessen. :-) Wobei das
Erzeugen des Rasters nicht so ohne ist, auf dem Zeug haftet nix
gescheit, die Dehnungen sind so groß, dass man nicht sinnvoll mit
aufgeklebten Marken arbeiten kann (solche retroreflexiv Marken währen
für eine automatische Auswertung nötig) und ein aufgemalter Strich
wird viel breiter und lässt sich dann nicht mehr gescheit
photographisch abbilden weil der Kontrast leidet.
Neben dieser Messung soll allerdings noch eine zweite Messung her,
zumal nicht alle Versuche photogrametrisch ausgewertet werden
(können). Außerdem wird befürchtet die Folie dehnt sich bzw. fließt
anders als erwartet und der Zusammenhang zwischen der Dehnung und
ihrer Dicke ist nicht so einfach.
Grüße
Flo
X-No-Archive: Yes
begin quoting, Christoph Müller schrieb:
Der Witz ist, daß das Volumen relativ konstant ist, jedenfalls dann,
wenn die Poissonsche Querkontraktionszahl relativ nahe bei 0,5 ist
(oder wenigstens einigermaßen konstant oder zumindest ungefähr
bekannt, dann kann man die elastische Volumenänderung
mitberücksichtigen, denn die Spannung senkrecht zur Folienfläche ist
natürlich Null). Aus den meßbaren lokalen Umfomrgraden in zwei
Richtungen läßt sich daher auf den unbekannten Umformgrad in
Dickenrichtung schließen (Die Summe der drei Umformgrade
verschwindet.)
Man braucht übrigens für die Dehnungsmessung gar keine
Oberflächenmarkierungen, wenn die Grauwertkorrelationsmethode
verwendet. Dabei wird die Bewegung zufälliger
Oberflächenunregelmäßigkeiten durch Korrelationsanalyse photometrisch
ausgewertet.
Ich hätte übrigens noch andere, berührungsfreie Meßverfahren
anzubieten: die Folie wird beidseitig "beleuchtet" und der Abstand
interferometrisch gemessen, die Dicke ergibt sich dann als Differenz
der Abstandsmessungen aus beiden Seiten. Als Strahlung braucht man
nicht unbedingt sichtbares Licht zu nehmen, sondern kann auch über
(Ultra-)schall, IR oder Mikrowellen nachdenken, je nach gewünschter
Empfindlichkeit. Ferner kann man einen Lichtstrahl (Laser) fast
streifend an der Oberfläche reflektieren lassen - in einer (ggf.
fernrohrbewehrten) Kamera, in die der reflektierte Strahl
hineinleuchtet, stellt sich eine Oberflächenverschiebung als seitliche
Auslenkung dar:
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________\ /_____/________________
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___________\ /___________________
Gruß aus Bremen
Ralf
--
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission
Man muss natürlich die Dicke vorher messen. Ich dachte man kommt hier
von selbst drauf.
Das Argument mit dem Fließen (einzelner Schichten) bzw. inhomogener
Verformung von Florian spricht aber dann gegen die Methode.
Gruß,
Nick
Er könnte die Kapazität-über-Dicke-Kurve an kleinen Proben mit einer
konventionellen Mikrometerschraube kalibrieren.
Aber Deine induktive Messung geht ja auch.
Kann eigentlich eines der beiden Verfahren ohne Kalibrierung verwendet
werden? Berechnung der Dicke direkt aus den Geometrien der Bauteile und
der gemessenen Kopplung?
Florian, schmeiß die Mikrometerschraube nicht weg!
Wie wär's mit beiden Verfahren gleichzeitig, ich meine den
Eisenbügel für den Magnet und die Platte für den Kondensator - das
ist doch fast das selbe. Also Kapazität und Induktivität messen.
Das Problem bei beiden Verfahren einzeln für sich ist ja, daß sie
eine Größe messen, die irgendwie von der Foliendicke und der
zusätzlichen Luftspaltdicke abhängt (zusätzlicher Luftspalt durch
ablösung von Klebestellen oder Unebenheiten der Folie oder, o.o.).
Mit beiden Messungen würde man zwei Werte erhalten, die auf
unterschiedliche Weise von diesen beiden Größen abhängen (weil
epsilon_r und mu_r von Folie und Luftspalt unterschiedlich sind).
Mit zwei Messwerten lassen sich dann auch zwei Ergebnisse
berechnen, z.B. Abstand der Elektroden und prozentualer Anteil der
Folie in diesem Spalt.
Ob das allerdings in Sachen Feherauswertung überhaupt machbar ist,
weiß ich jetzt auch nicht.
CU Rollo
Ja, das mach ich auch. Ich hab Folie mit verschiedenen Dicken und ich
hab auf jedenfalls einen kleinen Rahmen, um den ich mit der
Mikrometerschraube noch rumkann um die elektrische Messung zu
kontrollieren.
Ja.
Im Prinzip wohl schon, aber nachmessen mit der Mikrometerschraube
schadet ja nicht.
Das muss nicht unbedingt der Fall sein. Ich hatte mal vor einigen Jahren
eine kleine Auswerteroutine für jemanden geschrieben mit dessen Hilfe
man aus optischen Spektren (FIR-Bereich) die Schichtdicke bestimmen
kann. Die optischen Eigeschaften im sichtbaren Bereich können da ganz
anders sein und auch wesentlich besser geeignet. Im Grunde kann man es
nur ausprobieren.
Ich würde einfach mal bei denen http://www.brukeroptics.de/ einen Termin
machen und ein paar Messungen an verschiedenen Proben in den
unterschiedlichsten optischen Bereichen. Mit den Spektren von denen kann
ich direkt - also ohne Konvertierunug etwas anfangen.
Im Bedarfsfall grabe ich mein altes know how noch mal aus.
Allerdings würde ich vorher mal fragen, was die Geräte kosten. Es kann
sein, dass *dann* dieser Vorschlag hinfällig ist. Eine
Mikrometerschraube ist in jedem Fall preiswerter.
Herzliche Grüße
Wolfgang Uhr
--
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Es gibt noch ein weiteres Problem. Das IR-Transmissionsspektrum ändert
sich je nach Spannung im Material. Leider hab ich die Messungen nicht
vorliegen, aber das kommt offensichtlich durch die Dehnung zu
Gefügeänderungen innerhalb der Folie, die sich auf die Transmission
auswirken. Das noch mal gescheit zu messen wäre zwar auch sehr
spannend, aber liegt leider im Moment außerhalb unseres Budgets.
Danke für den Link, schienen ja schöne Sachen zu machen.
Das ist bei solche Folien eher normal als außergewöhnlich.
Damit verschieben sich aber alle elektrischen und magnetischen
Eigenschaften ebenfalls. Und genau da macht der einsatz der Optik wieder
einen Sinn. Man kann u.U. Teile des Spektrums verwenden um einmal den
Brechungsindex bzw. seine Änderung zu bestimmen und man kann Teile
verwenden um die "Interferenzdicke" zu bestimmen.
Dann kommt die Optik kaum bis gar nicht in Frage. Die Geräte sind
einfach zu teuer wenn sie gut sein sollen.
Machen die auch heute noch ...
Herzliche Grüße
Wolfgang
--
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