Перейти к содержанию

    

Емкостный датчик уровня жидкости - нужно ли как-то экранировать?

Понадобился самопальный датчик уровня жидкости. Я пришел к тому, что мне в наибольшей степени подходит емкостный.

Как хочу сделать - есть в продаже фольга медная с клеевой основой, хочу взять полоску шириной 30 мм длиной 200 мм, замуровать в АБС-пластиковый корпус (благо есть 3D принтер),  два таких элемента расположить на расстоянии 5 мм друг от друга.  Ожидается емкость около 5-6 пикофарад (при пустом датчике) ну и в 81 раз больше при заполненном.

Возникают вопросы по поводу помехоустойчивости всего этого.

Из генераторов помех поблизости - 2 киловаттный бесколлекторный двигатель. Радиопередатчик 446 МГц около 1 Вт мощностью.

Нужно ли экранировать?

И еще - до измерителя емкости кабель длиной около 3 м.   При выборе кабеля мне в голову приходит только тот аспект, что жилы нужно бы взять потоньше, дабы снизить емкость. В общем, подскажите, как выбрать кабель получше для этих целей, нужно ли сам кабель экранировать?

 

В общем, делитесь опытом)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Если у Вас сама емкость с жидкостью металлическая - то не нужно. Сама емкость послужит экраном. Ну и делать надо измеритель с зарядовым усилителем, тогда емкость кабеля не играет роли.

 

Ну и есть еще тонкости с водой (судя по заявленному Вами эпсилон 81). Она, собака, проводящая. Да еще и по разному проводящая, в зависимости от примесей.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Rst7, емкость пластиковая.

Насчет емкости кабеля - знаете, мне нужно не емкость датчика измерять, а ее изменение  от нулевого заполнения до полного. В принципе, даже если емкость кабеля будет в 4 раза выше  чем у датчика, ничего страшного - измерю ее при нулевом заполнении - получу 80 условных единиц, заполню - получу 100 единиц.  Диапазон от 80 до 100 разобъю на разрядность таймера (которым буду измерять время зарядки) и буду вычислять результат.  Мне просто интересно насколько велико будет влияние кабеля из тонкого провода на датчик площадью 100 см.кв. 

 

Насчкт воды - так я ж писал - замурую пластины датчика в АБС пластик.

Кстати, а у воды в зависимости от солености, температуры, загаженности, диэлектрическая проницаемость сильно меняется?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 minute ago, zheka said:

Мне просто интересно насколько велико будет влияние кабеля из тонкого провода на датчик площадью 100 см.кв. 

Ну так сотня пФ/м - типичная емкость кабелей. Плюс она крайне нестабильна.

 

1 minute ago, zheka said:

Насчкт воды - так я ж писал - замурую пластины датчика в АБС пластик.

Так не важно. Вода там проводит в зазоре. И ее поведение сильно отличается от обычного диэлектрика.

 

3 minutes ago, zheka said:

Кстати, а у воды в зависимости от солености, температуры, загаженности, диэлектрическая проницаемость сильно меняется?

Нет, почти не меняется. Проводимость меняется. Так эта проводимость там еще и нелинейная, еще и от времени, прошедшего с момента приложения поля зависит, в общем, когда первый раз осциллографом посмотрите на сигнал - будете удивлены.

 

В общем, такой способ измерения уровня воды будет иметь точность "+- трамвайная остановка", имейте в виду.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Quote

Ну так сотня пФ/м - типичная емкость кабелей.

Хм... может я что не так считаю....

Лента фольги шириной 30 мм (в разы шире жилы кабеля), длиной 200 мм (кабель всего в 5 раз длинее)

У меня получилось 8.85*10 ^-12   * 0,006 м.кв / 0.01 м =5.31 пФ    Неужто изоляция в кабеле обладает такой высокой проницаемостью?

Quote

 Проводимость меняется.

Может я чего не понял. Если вода изолирована от пластин, то как она будет влиять на измерение? Проводимость воды влияет на ее диэлектрическую проницаемость - насколько я понял - нет. Проводимость ее есть в формуле расчет емкости?  Нет. Тогда в чем проблема то?

 

Да.... Я предусматриваю в агрегате перед работой специальный калибровочный столбик, в который вода будет гарантированно заливаться доверху и перед работой определяться ее диэлектрическая проницаемость. Которая потом будет учитываться при расчтетах. Ну как барометрические высотомеры калибруются перед взлетом по исходному давлению.

Это спасет от упомянутых Вами  "трамвайных остановок" ??

Изменено пользователем zheka

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
14 minutes ago, zheka said:

Неужто изоляция в кабеле обладает такой высокой проницаемостью?

Ну во-первых, не воздух, где-то 2.5..4 в зависимости от материала. Во-вторых - там же не 10мм толщина диэлектрика в кабелях, особенно в тонких.

15 minutes ago, zheka said:

Если вода изолирована от пластин, то как она будет влиять на измерение?

Ну вот так. Считайте, что у вас еще сильно нелинейное сопротивление включено параллельно основной емкости. Причем, включено оно с двух сторон через конденсаторы с емкостью, определяемой толщиной изоляции электродов. Да еще и если у Вас вода где-то заземлена (да по трубе, по которой она в бак течет, например) - то появятся еще какие-то дополнительные паразиты.

17 minutes ago, zheka said:

Я предусматриваю в агрегате перед работой специальный калибровочный столбик, в который вода будет гарантированно заливаться доверху и перед работой определяться ее диэлектрическая проницаемость.

Все это очень сложно и все равно неточно. Банальный способ измерения уровня с перевернутым манометром (как в стиральных машинах) даст на порядок лучше результаты.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

ОК, но если мне требуется точность такая же как  в датчике топлива в бензобаке? У меня вот например 40 литров бак, 16 делений.  4-х битный датчик)))  Такую точность получится обеспечить?

Quote

 Да еще и если у Вас вода где-то заземлена

Водоем. В принципе, он хорошо заземлен)))

Хорошо.

Ну а если банальную печатную плату с контактами через 1 мм и какой-нить резистивной цепочкой. Если контакты будут позолочены, их не съест коррозия и электролиз?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
4 часа назад, zheka сказал:

взять полоску шириной 30 мм длиной 200 мм ... два таких элемента расположить на расстоянии 5 мм друг от друга

Решение негодное. Нужен дифференциальный датчик, отношение емкостей которого меняет объект измерения — два треугольника встречно, а вторая обкладка общая в виде прямоугольника общего провода.

 

И лучше измеритель делать на месте, благо он простой как полено, а по кабелю передавать НЧ аналоговые сигналы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 hour ago, Plain said:

 Нужен дифференциальный датчик, отношение емкостей которого меняет объект измерения — два треугольника встречно, а вторая обкладка общая в виде прямоугольника общего провода. 

 

Я представляю себе в принципе, как это будет выглядеть. Но объясните, за счет чего повысится точность? Ведь емкость обоих конденсаторов будет в лбом случае увеличиваться при наполнении. Изменяться будет только скорость изменения этой емкости, разве не так? Как потом этот результат обсчитать математически?

Изменено пользователем zheka

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Я тут писал про датчик и про калибровочный столбик)))

 

Все уже изобретено до нас)))  http://www.freepatent.ru/patents/2407993

 

Автор патента утверждает об очень низкой погрешности.

Изменено пользователем zheka

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Во всяких промышленных датчиках, представляющих собой трубку и электрод внутри, заявлена точность 2-3%. Вы это называли низкой точностью? Если да, то меня такая устроит.

Изменено пользователем zheka

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Возможно, Вам нужен гипотетический "кабель со стабильной емкостью" (не знаю, есть ли такие).

Т.к. Вы, например, откалибровали датчик, а потом температура изменилась или было какое-то механическое воздействие на кабель, и Вы об этом не узнаете. А не лучше ли сделать преобразователь рядом с датчиком?

И датчики делают коаксиальными как раз для защиты от помех.

И кабель тоже лучше коаксиальный, а не просто экранированный.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Quote

 А не лучше ли сделать преобразователь рядом с датчиком?

Да я скорее всего так и сделаю.  Там компаратор нужен, а ни в одном микроконтроллере нет 20-ти входовых компараторов (у меня столько емкостей с жидкостью будет).  Так что наверное я возьму stm8l001j3m3  - 8-ногие, копеечные, компаратор есть, i2c есть.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

И все-таки я с интересом жду ответ уважаемого Plain или еще кого-либо знающего - в чем же секрет этого дифференциального датчика с треугольниками и как  трактовать его показания.

 

Вариант с трубкой мне не подойдет - емкости изогнутые.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
4 hours ago, zheka said:

Ну а если банальную печатную плату с контактами через 1 мм и какой-нить резистивной цепочкой. Если контакты будут позолочены, их не съест коррозия и электролиз?

Чтобы не было электролиза надо такой датчик питать переменными напряжением. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти