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Was der 555 nun macht: (Bauelemente)

verfasst von Hartwig, 03.11.2013, 18:13 Uhr
(editiert von Hartwig am 03.11.2013 um 18:17)

Hallo nochmal,
Die gezeigte Elektrodenanordnung hat bei niedrigen Spannungen < 5V ein stark kapazitives Verhalten. Das kann man mit Labornetzgerät, Voltmeter und Amperemeter einfach messen. Mit der gezeigten Elektrodenanordnung braucht es in diesem Bereich allerdings Sekunden bis etliche Minuten, um auswertbare (stabile) Messwerte für Strom und Spannung zu bekommen. Unter 1V lag der gemessene Widerstand > 100kOhm, bei 2V waren es noch 10kOhm. Ab 10V näherte sich der Widerstandswert 1kOhm. Das entsprach dem Wert, der auch mit Wechselspannung gemessen wurden. Bei Wechselspannung (50Hz und 5kHz) hatten weder Frequenz noch Amplitude wesentlichen Einfluss auf den Widerstands/Impedanzwert. Es waren immer recht genau 1kOhm bei der gegebenen Geometrie. Interessanterweise war auch der Einfluß gering, ob ich Leitungswasser, das Wasser aus dem Gartenteich oder entkalktes Wasser (Ionenaustauscher) nahm.
Die Charakteristik der Gleichspannungsmessung liess eine recht hohe Kapazität vermuten. Das Kapazitätsmessgerät zeigte 60µF an. Also - dann sollte das Elektrodenpaar ja auch als Kondensator für den 555 gehen??? Klar, ich muss niederohmig bleiben, da mein Elko bestimmt einen hohen Leckstrom hat. Daher sollte ich mit Ub unter 5V bleiben. Das könnte mit dem 555 gerade gehen. Das Ergebnis ist dann im Bild zu sehen: Der 555 spielte in diesem Versuch auf Anhieb mit! Das sollte klar machen, warum Gleichspannung für jede Art von Leitfähigkeitsmessung denkbar ungünstig ist. Die Polarisation, die den Kondensator entstehen lässt (Elektrochemische Doppelschicht, zuweilen auch Helmholtz-Kapazität genannt) ist von Elektrodenmaterial, Fläche, Temperatur, Art des Mediums etc. abhängig. Mit Wechselspannung hat man einige dieser Einflüsse ausgeschaltet. Die Elektrolyse ist noch ein anderes Problem (die Elektrolyse kann auch zur Belagbildung auf den Elektroden führen - das kann die Messbedingungen grundlegend ändern und deutlich schneller gehen als das eigentliche korrosionsbedingte Schwinden der Elektroden). Rechnerisch unter Verwendung der Dimensionierungsformel für den 555 komme ich auf eine Kapazität von etwa 80µF. Der Unterschied zur Kapazitätsmessung ist wahrscheinlich durch die Leckströme bedingt (Die Kapazitätsmessung habe ich durch Messung der Phasenverschiebung an der Elektrode bestätigt - Unterschied lag bei etwa 10%). Die Versorgungsspannung lag hier übrigens bei 3V.
Grüsse
Hartwig