Подскажите! Измерение емкости с в доли пикафарад

Добрый день, уважаемые радио-любители!

Это продолжение ветки "Нужна схема генератор синуса на 2-3 МГц с выходом не менее 5В" (http://pro-radio.ru/start/3328-3/) Решил ее перенести в измерения, т.к. это более точно отвечает теме.

Краткая история: делаю датчик на принципе изменения емкости. Подробности в ветке, включая и схему.

Сегодня проводил эксперимент, как и рекомендовали. Построил схему из журнала радио, она заработала. Были помехи из-за источника питания, я включил вместо него батарейки. Помехи пропали. Поставил емкость флажок на 1 нанофараду. Работает прекрасно, частота около 150 Гц. Поставил 10 нанофарад, частота около 10 Гц.

Довольный результатом подкрутил резистор, получил частоты на 10-20% повыше. Воткнул 1 пФ... И чуть не расплакался - конечно же по нулям. Конечно, транзисторы не обеспечат такой частоты, хоть и КТ 3й серии - высокочастотные. Конечно же на появление воды в датчике схема с включенным 1нф не реагировала (или реагировала, меня частоту на 1-2%)

1. Попробую завтра найти предельно малое значение при котором схема работает и провести опыт с ним
2. Есть мысли что делать если вдруг это окажется слишком высокое значение и емкость ячейки на ее фоне померкнет?

mrengineer: "раткая история: делаю датчик на принципе изменения емкости"
================
Вот у себя нашел парочку схем: 1-я - измеритель уровня воды (из журнала РАДИО №6. 1991г. стр 32-33)
2-я - преобразователь емкость-напряжение.
может пригодится..

69464.rar

и вторая

69465.rar

Спасибо. Вторая схема очень интересная Интересно, а где взять конденсатор на 0.5 пФ для нее? Я вроде таких и не видел ни разу

проволочкой ПЕВ. ПЕЛ. ПЕТВ (например диаметром 0.2мм) намотать несколько витков на штырек из аналогичной только большего диаметра (например 1мм).. потом можно отматывать.. или наоборот.. как в старих блочках СКД .

В журнале "Схемотехника" была простая схема преобразователя ёмкость- частота на МС 155АГ3. Если интересно, поищу.

СВБ> давайте посмотрим Может, с ним больше повезет!

Ещё раз повторюсь, что Вам надо мерять не частоту, а её изменение. Если при 1 нф=1000 пф Вы имеете 150 гц (а зависимость от ёмкости там вроде почти линейная), то при 10 пф будет в 100 раз выше - около 15 кгц, такую частоту обеспечат почти любые современные транзисторы с огромным запасом. Использовать очень малую ёмкость (т.е. голый датчик) нежелательно, во-первых, из-за возможной неустойчивой генерации (похоже, у Вас именно этот случай), и во-вторых, при этом на работу схемы сильно влияют очень нестабильные паразитные реактивности - монтажные ёмкости и т.п. Вам сначала надо, подключая внешний конденсатор, найти наименьшую ёмкость, при которой генератор работает устойчиво, и впаять его параллельно датчику. Затем имеет смысл заняться термокомпенсацией, сняв термохарактеристику штатного датчика, и подобрав этот параллельный конденсатор с таким ТКЕ, при котором негоризонтальность этой характеристики будет минимальна. Конечно, надо стараться минимизировать общую ёмкость датчика - ВЧ-транзисторы, рациональный монтаж и т.п.
И только потом строить схему, детектирующую изменение частоты. Она тем проще, чем больше это изменение. Если есть 10%, годится аналоговое преобразование "частота-напряжение" и затем сравнение с порогом. Если 1%, тоже не проблема, только при такой дельте аналоговая схема может работать нестабильно, желательна цифровая - фактически цифровой частотомер. В нём изменение в 3-м (десятичном) младшем разряде измеренной частоты - это и будет искомый сигнал. Десятичный я упомянул для лучшего понимания, ваш детектор без цифровой индикации может иметь чисто двоичный счётчик. Даже гораздо меньшие изменения (0,1%, 0,01%...) - не проблема, просто придётся брать для детектирования не 3-й, а 4-й, 5-й и т.д. разряды измеренного значения частоты. Проблемой здесь может стать динамика - большое число дольше считать. Если детектировать надо быстро, то придётся увеличивать исходную частоту, а для этого при фиксированном С нужно будет уменьшить в генераторе значение времязадающего R.

Интересный датчик.

Может я не совсем уловил потаенный смысл данного поста, но мне кажется, что малые изменения емкости проще всего измерять по методу биений. Два генератора. Один высокостабильный кварцевый, другой LC. В него и ставите измеряемую емкость. Измеряете частоту биений любым способом, хоть аналоговым. Относительное изменение частоты биений в зависимости от изменения емкости будут тем выше, чем меньше частота этих биений и чем выше частоты генераторов.
Если развивать эту идею дальше, можно генератор LC охватить петлей ЧАПЧ или ФАПЧ с очень большой постоянной времени интегрирования. Здесь есть масса отличных вариантов с интересными схемными решениями. Можно переключать эту постоянную времени, в зависимости от режимов работы, вплоть до организации запоминания. Можно использовать напряжение регулирования ГУНа, как несущее информацию об изменении частоты, ну и т. д.