WS2025 - Sensortechnik - Trimmerkondensator

Abb. 1: MATLAB^®/Simulink

Dozent:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul	Mechatronik, Antriebs- und Sensortechnik (Wahlpflichtprofil „Systems Design Engineering“), Wintersemester
Modulbezeichnung:	MTR-B-2-5.12
Modulverantwortung:	Ulrich Schneider
Lehrveranstaltung:	Sensortechnik
Lektion:	5: Kapazitive Sensoren

Einleitung

siehe Artikel Trimmerkondensatoren

Aufgabe

1. Bauen Sie die Schaltung entsprechend dem Wiki-Artikel auf.

Demo

DemoTrimmKondensator5pF.ino 

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//Trimmkondensator auslesen
// Vcc (5V)
//   |
//  R = 5MΩ
//   |
//  +----> Arduino digital Pin D2 (Input)
//  |
// C_trimmer (1.5..5 pF) --- GND
//
//
//
//
//
// arduino Uno Pin D2 Input
// Kabel miteinander verdrillen und kurz halten.
// Leitung und Steckbrett ergeben etwa 15-16pF Offset
//
//
//https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Trimmerkondensatoren#Prinziperkl%C3%A4rung
//22.10.2025
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const int measPin = 2; // Pin zum Messen
const unsigned int N = 200; // Mittelungsanzahl 
const float C_pf_Leitung = 14.5; //Kapazität des Messaufbaus muss am Anfang gemessen werden und dann eingetragen werden.C_pf muss minimal1,5pF ergeben
const float C_pf_max =6.2; // Maximale Kapaziät des Kondensators
const float C_pf_min =1.5; // Minimale Kapazität de Kondensator
const unsigned int Drehwinkel =360; //Drehwinkel des Kondensators
void setup()  
{
  // put your setup code here, to run once:
 Serial.begin(115200);
 pinMode(measPin, INPUT);
}
//-----------------------------------
unsigned long measureTime()
{
 // Entlade: Pin als Ausgang LOW kurz
 pinMode(measPin, OUTPUT);
 digitalWrite(measPin, LOW);
 delayMicroseconds(20);
 // Schalte auf INPUT (High-Z) und starte Zeitmessung bis HIGH
 pinMode(measPin, INPUT);
 unsigned long t0 = micros();
 while (digitalRead(measPin) == LOW)
 {
   if (micros() - t0 > 1000000UL) return 0; // Timeout (sicher)
 }
 return micros() - t0;
} 
//-----------------------------------
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
 unsigned long sum = 0;
 for (unsigned int i=0;i<N;i++){
   unsigned long dt = measureTime();
   if (dt==0) { Serial.println("Timeout"); break; }
   sum += dt;
   delayMicroseconds(100); // kurze Pause
 }
 float avg = (float)sum / N; // avg time in microseconds
 // Näherung C = avg / R  (R in seconds -> R [ohm] * C [F] = seconds)
 float R = 4.96e6; // Ohm
 float tau = avg * 1e-6; // s
 float C = tau / R; // Farad
 float C_pf = C * 1e12; // pF
 float C_pf_mess = C_pf - C_pf_Leitung; // abzug der Kapaziät des Messaufbaus
  //Umrechnung in Drehwinkel
 float winkel=((C_pf_mess-C_pf_min)*Drehwinkel/(C_pf_max-C_pf_min))/2;
 Serial.print("t_us="); Serial.print(avg); 
 Serial.print("  C_pf="); Serial.print(C_pf_mess, 3);
 Serial.print("  Winkel="); Serial.println(winkel);
 
 delay(200);
}

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SVN Abgabeordner

https://svn.hshl.de/svn/SDE_Sensortechnik_MTR/trunk/Pruefung/WS2025/

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