¿Cómo se puede detectar el umbral de capacidad con un circuito analógico simple?

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Intento hacer un sensor de proximidad capacitivo extremadamente simple con una placa metálica y una lámina de plástico para mostrar cómo funciona. Mi objetivo es colocar el condensador en un circuito que encienda una lámpara (o un LED) si su capacidad C está por encima de algún valor crítico C0 y la apaga cuando C es menor que C0 (el orden de magnitud de las capacidades es 1- 100 pF. Ahora el problema es mantener el circuito lo más simple posible, para que sea fácil de entender (y se ajuste a lo que mi objetivo ya sabe). Especialmente quiero evitar los microcontroladores (por lo tanto, una configuración de Arduino como en ¿Activar un sensor capacitivo electrónicamente? no es posible): el dispositivo más avanzado que puedo usar es un amplificador operacional.

Todo lo que tengo ahora es un divisor de tensión de CA seguido de un rectificador, pero ha crecido porque tengo que amplificar la salida y luego compararla con un voltaje de referencia para encender y apagar la lámpara.

¿Tienes alguna idea?

Gracias.

    
pregunta Georg Sievelson

5 respuestas

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Yo usaría el condensador como elemento determinante de la frecuencia de un oscilador (es decir, su frecuencia dependerá de la proximidad medida) y luego determinará si la frecuencia del oscilador está por encima o por debajo del umbral.

Probablemente hay varias buenas maneras de hacer esto último, por ejemplo.

  • empleando un convertidor f / V simple (por ejemplo, filtro de un solo paso y paso bajo) más un comparador o
  • (aunque no es una solución analógica) usando un contador digital que se restablece periódicamente mediante una señal de frecuencia de referencia fija y verifica si el bit de contador más alto se eleva eventualmente:

    
respondido por el Curd
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Un comparador omp-amp compara el voltaje con un valor fijo. Simple y fácil de usar.

    
respondido por el Brian Carlton
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Dejando un poco de margen de mejora, pero se entiende muy simplemente el circuito a continuación. Dos divisores de voltaje alimentados por un voltaje de CA, uno con una capacidad fija, el otro con uno variable. Se añaden diodos para evitar tensiones negativas. La diferencia de voltaje entre ambos divisores se puede utilizar para controlar un LED.

    
respondido por el Marcks Thomas
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Compare el tiempo de aumento RC de la capacitancia que se detectará en relación con un RC de referencia. Mida la diferencia con un flip flop (DFF).

C2eslacapacitanciaquedebedetectarse.C1eslacapacitanciadereferencia.Nodo'tog'cambiaentrealtoybajo.Cuando'tog'baja,'tri'y'sns'correnparasermásbajosque'hyst'.Si'sns'llegaprimero,porqueC2esmenorqueC1,entonceselDFFU2Amarcaráuncero.Si'sns'nollegaprimero,porqueC2esmayorqueC1,entonceselDFFsemarcaráenun1.Así,pQseelevacuandoC2esmenorqueC1,pordebajode100pF.nQsubecuandoC2esmayorqueC1,porencimade100pF.

Notas:
-nohaymicrosegúnlosolicitado
-LosopampssepuedensustituirporlosopampsR2RSOT23debajapotencia
-DFFpuedesustituirseporSN74LVC2G74SOIC8DFF
-lapotenciatotalpuedeserinferiora1mA
-Suministrode3.3VDCusadocomoejemplo.Todavíafuncionaconsuministrode5VDC.
-D1-R6cargarápidamenteC2paraprepararseparaelpróximociclo
-Nousaentradasdeschmittparaobtenerhistéresis,porloquenodependedelavariacióndevoltajedeactivacióndeentradaparalaprecisión.AmbasopampsseactivanconelMISMOvoltaje"hyst", que puede controlar ajustando R1. - La derivación de suministro normal y las fuentes de alimentación no están modeladas para mayor claridad

Los voltajes de activación de la entrada de Schmitt pueden variar ligeramente entre diferentes entradas en el mismo chip, y pueden variar con la temperatura. Este circuito ofrece una alternativa a las entradas schmitt para electrónica de precisión.

Demostración con C2 a 70 pF.

DemostraciónconC2a120pF.

Espero que esto ayude.

    
respondido por el user9224
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¿Si pudiera convencerlo de usar otra tecnología que solo cuesta $ 2.69 para (1) se puede ejecutar una moneda barata de litio de 3V durante un año tiene una alta inmunidad al ruido y con dos unidades se extenderá hasta el rango de 20 cm?

Elnúmerodepiezaes stock en DK . Obtener la celda de la moneda y el titular también

Voto por el sensor de proximidad reflectivo integrado HSDL-9100. Dispáralo con el dedo o agita la mano. Luego use un D Flip Flop Q # a D para alternar las entradas si desea que se active el estado de apagado.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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