Acabo de comenzar con la electrónica aquí como estudiante de física: aprecio la ayuda.
En un circuito LCR simple con un capacitor variable, ¿cómo puedo detectar el cambio en la capacitancia y convertir ese cambio en una señal de voltaje medible? ¿Qué tipo de circuito / componentes necesitaré?
La forma más fácil en la que puedo pensar es usar ese capacitor en un circuito oscilador. A menos que su capacitor tenga un valor muy pequeño (menos de 100 pF), por lo general no necesita usar un inductor para usar ese capacitor en un oscilador. Un oscilador también se puede hacer con un circuito RC, esto se usa en el chip temporizador 555.
La frecuencia de oscilación cambiaría a medida que el condensador cambia de valor. Entonces, solo necesita medir la frecuencia de oscilación, que a menudo es tan fácil como contar pulsos durante un cierto tiempo (como 1 segundo) y luego mostrar cuántos ciclos se contaron.
Indique entre los valores que variará su capacitor para que podamos darle consejos más prácticos en la dirección de una solución utilizable.
Con una capacitancia de 10pF a 100pF, lo más fácil puede ser hacer un filtro simple y medir la salida:
Para 10pF, la resistencia y el condensador tendrán voltajes iguales (a \ $ \ frac {V_s} {\ sqrt (2)} \ $) a 159kHz y para 100pF será a 15.9kHz. Cambie el valor del capacitor y luego ajuste la frecuencia de entrada de modo que \ $ V_ {out} \ $ = \ $ 0.0707V_s \ $.
Puedes medir ambos voltajes y simplemente cambiar la frecuencia hasta que cada uno sea igual.
La capacidad en esta nueva frecuencia se puede definir fácilmente.
Como \ $ X_c = \ frac {1} {2 \ pi fc} \ $ podemos reorganizar para que la capacitancia sea \ $ C = \ frac {1} {2 \ pi f 100k} \ $ (porque para voltajes iguales, la reactancia capacitiva y la resistencia deben ser iguales y usé 100k para la resistencia).
Una forma interesante de ver la fase (y por lo tanto los voltajes relativos) es mediante el uso de una figura lissajous
Supongo que usted desea una referencia de voltaje de tipo DC que cambie en función del valor actual del capacitor, del orden continuo en tiempo real, y no de un comprobador de capacitancia fuera de línea
Intentaría usar un controlador PWM. Algunos usan un circuito RC externo para establecer la frecuencia de conmutación. Lo que por supuesto es inútil en un mundo de DC. Pero la C del circuito RC también cambia el Tiempo Muerto de la salida. Por lo tanto, suponiendo que tiene una alimentación de ciclo de trabajo constante para el controlador (como 100%). Un cambio en la duración del tiempo muerto cambiaría efectivamente su ciclo de trabajo de salida.
La señal PWM se leerá como nivel de voltaje de CC, cuyo valor se basa en el ciclo de trabajo de la salida PWM.
Por lo tanto, Cambio de capacitancia - > cambio en el tiempo muerto - > cambio en el ciclo de trabajo de salida efectivo - > cambio en el valor de voltaje de corriente continua.
Esto tiene elementos de los circuitos RC, y de la frecuencia, sin embargo, a diferencia de las otras respuestas actuales, este elemento no tiene que preocuparse por ellas ni por las mediciones basadas en el tiempo.
Puede que no sea la mejor parte, pero como ejemplo, consulte LT1241