[Кмитиц 0]

Делаю емкостной датчик приближения. Собрал схему, в основе измеритель емкости AD7745, ну и микроконтроллер. К выводам AD7745 подключил пластину(плоский развернутый конденсатор). Находясь в полном покое, показания микросхемы медленно растут, а чаще падают, примерно 0.1 пФ за 3 минуты. Бывает показания стабилизируются.

Не могу понять в чем причина. Сначала полагал, что это помехи, но переразводил три раза схему и выносли сам измеритель подалее от других частей схемы. Пробовал ставить RCцепь по питанию. Ничего не помогло. Влажность и температура стабильны во время измерения, следовательно не должны влиять.

Также менял пластины, этот эффект проявляется в разной степени, но присутствует. Подключал просто кусочек двусторонне фольгированого стеклотекстолита, то эффект проявился в еще большей степени.

 

Может кто то сталкивался с таким эффектом и может объяснить, что это и как справиться. Или может кто то в теории подскажет????????????

[jasper 0]

Влажность и температура стабильны во время измерения, следовательно не должны влиять.

Это показывает датчик температуры на самом кристалле?

Возможно, микросхема нагревается во время работы.

[Кмитиц 0]

Это показывает датчик температуры на самом кристалле?

Возможно, микросхема нагревается во время работы.

 

Я не опрашиваю датчик температуры. Допускаю, что микросхема несколько прогревается от работы, но это не должно влиять на измерения. Т.к. Микросхема просто передает импульсы на одну пластину, а измеряет напряжение на другой с помощью АЦП. Т.к.предполаается производителем, что можно померять емкость вплоть до 4*10^(-18) Ф, а у меня изменения происходят на уровне 10^(-14) Ф, то предполагаю что причина не в прогреве микросхемы.

На измерения сильно могут влиять влажность и температура вокруг пластины. Но они кажется стабильны, по крайней мере температура в обычной комнате примерно постоянно. Кроме того, поклывал силиконом пластину, что еще более исключает влияние такого фактора.

[Sanyao 0]

Может нужен warm up период, где-нибудь час, чтоб показания стабилизировались. Обычно для точных приборов все характеристики даются после програва в течение не менее часа.

[Herz 4]

Находясь в полном покое, показания микросхемы медленно растут, а чаще падают, примерно 0.1 пФ за 3 минуты. Бывает показания стабилизируются.

По-моему, это даже очень хорошо. Для комнатных-то условий...

[jasper 0]

Я не опрашиваю датчик температуры. Допускаю, что микросхема несколько прогревается от работы, но это не должно влиять на измерения.

Совершенно напрасно, что так думаете.

Я сам на подобное накалывался. И датчик температуры там совершенно не напрасно установлен.

Ведь REF, входные цепи и задающий генератор АЦП (скорее всего RC) находятся на кристалле, а они вполне могут плыть от температуры.

[Rst7 5]

Может кто то сталкивался с таким эффектом и может объяснить, что это и как справиться. Или может кто то в теории подскажет????????????

 

Скорее всего это паразиты гуляют. Для проверки возьмите хороший кондесатор небольшой емкости (ну, скажем пикофарад 5) и включите между выходом возбуждения и входом микросхемы с минимальной длинной линий связи. Лишнее уберите. Посмотрите, как будет себя вести. Если будет плавать - ищите наводки, проблемы с питанием и так далее. Если не будет плавать - смотрите, где могут меняться паразиты - например может быть изоляция экранированного кабеля высокоомного электрода (тот, который на вход подключен) барахло; кстати, я надеюсь, кабели неподвижны, когда Вы проводите эксперимент?

 

Температура в комнате тоже меняется, кроме того, порывы сквозняка могут локально менять влажность воздуха.

 

Попробуйте положить измерительный конденсатор в полиэтиленовый пакет.

 

А вообще, Вы бы нам рассказали, что конкретнее будет измерять сей измеритель и показали конструкцию чувствительного элемента. Мы, может, подскажем чего...

[Кмитиц 0]

Скорее всего это паразиты гуляют. Для проверки возьмите хороший кондесатор небольшой емкости (ну, скажем пикофарад 5) и включите между выходом возбуждения и входом микросхемы с минимальной длинной линий связи. Лишнее уберите. Посмотрите, как будет себя вести.

Большое спасибо за идею. Попробовал, пливет но крайне слабо, где то несколько фемтоФарад за час, а так держится. Следовательно это не помехи по цепи питания и не изменение температуры кристалла.

 

А как повесил снова открытый конденсатор, т.е. две пластины в одной плоскости плывет и дребезг больший. Склоняюсь к тому что это изменяются параметры микроклимата(влажность и температура)

 

Попробуйте положить измерительный конденсатор в полиэтиленовый пакет.

 

Сделал и это. Судить сложно, но хочеться верить, что плывет меньше(Под конец рабочего дня - разница на лицо). При этом к пакетике есть свой микроклимат:)

 

А первая разработка будет простой датчик приближения, но на Ad7151, просто их пока еще не подвезли, а это под рукой была. А дальше уже можно посмотреть будет. Как фантазия попрет...

[khach 33]

Конденсатор дифференциальный делать надо, тогда он будет менее чувствителен к изменению влажности и температуры. А фемтофарады - это хорошо, значит электроника в порядке. Для тестирования можно вакуумный конденсатор от передатчиков взять- они после термовыравнивания стабильны весьма.

[DS 0]

А как повесил снова открытый конденсатор, т.е. две пластины в одной плоскости плывет и дребезг больший. Склоняюсь к тому что это изменяются параметры микроклимата(влажность и температура)

Сделал и это. Судить сложно, но хочеться верить, что плывет меньше(Под конец рабочего дня - разница на лицо). При этом к пакетике есть свой микроклимат:)

 

Еще Ваш конденсатор может механически "вести" от очень небольших изменений температуры. Особенно, если в нем используются разные материалы, которые могут дать эффект, аналогичный биметаллической пластине.

[asdf 0]

Еще Ваш конденсатор может механически "вести" от очень небольших изменений температуры. Особенно, если в нем используются разные материалы, которые могут дать эффект, аналогичный биметаллической пластине.

А также может влиять изменение атмосферного давления.

Как уже говорили, нужно использовать дифференциальный конденсатор.

[Кмитиц 0]

Как уже говорили, нужно использовать дифференциальный конденсатор.

 

Как я понимаю это не устранит влияние полностью. Тут дело в том что, то ли использовать 12 разрядный измеритель AD7153, где возможно такое измерение. То ли AD7151, где только простое измерение, но есть функция автоматического усреднения результатов, т.е. работа с отностельным уровнем емкости, а не фиктированным(а влияние окружающей среды попробовать уменьшить упаковкой в копрус). Цена примерно та же, но что лучше???

Изменено 4 ноября, 2008 пользователем Алексей Савченко

[DS 0]

Да дело не в том, чем мерить. Если Ваша конструкция механически изменяется под воздействием окружающей среды - надо менять конструкцию, поскольку измерением емкости невозможно отличить полезный сигнал от дрейфа. Если дрейф из-за изменения эпсилон воздуха, то, как ужк выше советовали, дифференциальная схема почти спасет ситуацию.

[Кмитиц 0]

... дифференциальная схема почти спасет ситуацию.

 

Да верно спасает. Емкость стабильна, но черезчур. Если дифференциальные электроды рядом, то влияние любого изменения среды отсутствует. Только вот реакции на приближение тоже нету. Полагаю, что надо поставить отрицательный электрод вместе с возбуждающим на таком расстоянии, при котором приближение оъекта к положительному электроду не влияло на емкость вокруг отрицательного. При этом изменение окружающей среды должны быть одинаковы как для положит., так и отрицат. электрода.

Но как это реализовать практически пока не знаю.

[Rst7 5]

Полагаю, что надо поставить отрицательный электрод вместе с возбуждающим на таком расстоянии, при котором приближение оъекта к положительному электроду не влияло на емкость вокруг отрицательного

 

Достаточно того, чтобы это влияние было разным. Можно сделать хитрую геометрию электродов, чтобы практически приближение любого объекта вызывало разницу емкостей.