Entwicklung eines Oszillatorschaltkreises mit Schleifenverstrkungsregelung fr kapazitive Nherungssensoren

Diplomarbeit aus dem Jahr 1996 im Fachbereich Elektrotechnik, Note: 1,7, Technische Universitt Darmstadt (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen integrierbaren, kapazitiven Nherungsschalter zu entwickeln. Ein kapazitiver Nherungsschalter ist ein Sensor, der aufgrund einer Kapazittsnderung ein Messobjekt detektiert. Der eigentliche Sensorkopf besteht im wesentlichen nur aus einer vernderbaren Kapazitt C zwischen zwei Kontaktelektroden. Die eine Kontaktelektrode wird als aktive Flche bezeichnet, die andere als Ringelektrode oder Abschirmung. Tritt nun ein Messobjekt in den Bereich des elektrischen Streufeldes ein, so wird die Sensorkapazitt um den Betrag DC vergrert. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Messobjekt ein Leiter oder ein Isolator, fest oder flssig ist. Durch die Prsenz eines anderen Mediums als Luft wird die Dielektrizittszahl e vergrert, und damit die Kapazitt C(er, Geometrie). Je grer die Vernderung des Dielektrikums im Bereich der Feldlinien des Kondensators, desto leichter ist ein Material zu detektieren. Es gibt dabei drei grundstzliche Mglichkeiten zu untersuchen. Die Kapazittsnderung kann durch, einen Isolator, eine isolierte Metallplatte, oder eine geerdete Metallplatte hervorgerufen werden. Metalle rufen die grte Kapazittsnderung hervor, da sie bei Annherung eine zweite Kapazitt parallel zur Sensorkapazitt bewirken. Sie sind somit am besten zu detektieren.
Die bisher verwendeten kapazitiven Nherungsschalter beruhen auf einem Relaxations Oszillatorprinzip und sind diskret aufgebaut. Bei einer solchen Schaltung ist der Oszillator im Ruhezustand solange das Messobjekt auerhalb des Schaltabstandes liegt. Durch Annherung auf den Schaltabstand wird die Sensorkapazitt so weit vergrert, dass die Dmpfung kleiner als die Verstrkung des Oszillators wird. Das System beginnt zu schwingen. Dieses Oszillatorprinzip wurde bereits in untersucht, mit dem Ergebnis, dass