Kapazität messen

Was ist eine Kapazität?

Eine Kapazität besteht aus zwei elektrisch leitenden Materialien (Elektroden), die auf unterschiedlichen Potentialen liegen und durch ein nicht leitendes Material (Isolator) voneinander getrennt sind. Man bezeichnet diese Bauform als Kondensator. Die Kapazität dieses Kondensators entspricht der Energiemenge, die zwischen den Elektroden gespeichert werden kann. Legt man eine Spannung an die Elektroden an, dann hat das einen Stromfluss durch den Kondensator zur Folge. Durch den Potentialunterschied zwischen den Elektroden entsteht ein elektrisches Feld.

Methoden um eine Kapazität zu messen

Es gibt verschiedene Methoden, um eine Kapazität zu messen.

RC-Zeitkonstante

An ein RC-Glied mit einem festen Widerstand wird ein Rechtecksignal angelegt und dann die Zeit gemessen, die der Ausgang zum Erreichen einer bestimmten Spannung braucht. Das stellt die einfachste und preisgünstigstes Lösung dar.

Phasenverschiebung

An ein RC-Glied mit einem festen Widerstand wird ein periodisches Rechtecksignal angelegt. Am Ausgang wird die Verzögerung, verursacht von der Kapazität, gemessen.

Frequenzmodulation

Bei der Frequenzmodulation wertet eine frequenzabhängige Schaltung das Laden- und Entladen des Kondensators aus.

Amplitudenmodulation

An einem RC-Glied mit einem festen Widerstand ändert sich die Amplitude eines Wechselspannungssignals.

Einfluss auf die Messung

  • Die Kapazität ändert sich mit den Umgebungsbedingungen.
  • Unerwünschte parasitäre Kapazitäten über ein Metallgehäuse oder durch die Leitungsführung der Elektroden in der Nähe zu anderen signalführenden Leitungen.

Anwendungen

  • Vorhandensein bzw. Menge einer bestimmten Flüssigkeit
  • Messung aggressiver und gefährlicher Flüssigkeiten
  • Touchscreen-Steuerung
  • Eiswarner/Eiserkennung

Übersicht: Messen elektrischer Größen

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