Metallgehäuse berühren

Also ich habe ein Metallgehäuse.
Wenn man dieses Metallgehäuse berührt, oder die Hand auf ein Minimum annähert soll dies registriert werden.

Ich dachte mir das löse ich mit einem kapazitiven annäherungsschalter.

Also ich besprühe das ganze Gehäuse mit klarlack. Mach daraus einen RC-Oszillator. Werte dessen Frequenz aus und ermittle somit ob sich eine Hand annähert oder angenähert hat.

Ich speichere die Frequenzen in eine art Ringspeicher der Messwerte über den Zeitraum der letzten 15 Minuten speichert um somit die Grundkapazität immer wieder neu zu kalibrieren. Ändert sich die Frequenz überdurchschnittlich so wurde eine Annäherung registriert.
Hält man nun das Gehäuse eine Zeit lang fest so wird dies nicht mehr registriert werden. Da sich die Grundkapazität langsam verändert.

Dies könnte man aber lösen in dem man sagt. Wurde eine Annäherung registriert speichere ich nur noch jeden X. Wert in meinem Speicher.
So kann man das Gehäuse auch längere Zeit anfassen.

Wenn man nun aber das Gehäuse von einem Raum in den nächsten trägt und dort eine andere Luftfeuchtigkeit vorherrscht dauert es ein wenig länger bis sich die Grundkapazität kalibriert hat.

Was haltet ihr von diesem Konzept?

Hallo Schottky,

dass du zum Messen der Kapazität zwei Pole brauchst, ist dir aber schon klar? Ein Pol ist das Gehäuse, gut, wie realisierst du aber den zweiten Pol der zu messenden Kapazität? Das geht aus deiner Anfrage nicht hervor.

grüsse,
vohopri

Hallo, die Idee klingt gut. Wird übrigens schon bei vielen Museen zum Schutz der Kunstwerke verwendet.
Soll es auch der Alarmfunktion dienen? Aus welcher entfernung willst du mindestens einen Störkörper im E-Feld erkennen?

Grüße

@vohopri Warum brauche ich einen zweiten Pol?
Der hängt doch dann quasi in der Luft?!
Also ich habe einen Pol mit dem Widerstand verbunden der zweite hängt in der Luft und ist nirgends angeschlossen

@.:markus:. Ich dachte da so an 2cm. Vll. kann ich das dann auch so fein justieren das ich die annäherung nicht als 0 und 1 vorliegen habe sondern auch die Entfernung ein wenig messen kann.
Nein tut mir leid das soll keine Alarmanlage werden. Ich möchte eher das man das gehäuse anfasst.

Zitat:

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Zitat von vohopri

Hallo Schottky,

dass du zum Messen der Kapazität zwei Pole brauchst, ist dir aber schon klar? Ein Pol ist das Gehäuse, gut, wie realisierst du aber den zweiten Pol der zu messenden Kapazität? Das geht aus deiner Anfrage nicht hervor.

grüsse,
vohopri

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Wenn die Dose (isoliert) auf /über einer Spule steht bildet das zusammen einen Schwingkreis der bei Annäherung z.B. einer Hand verstimmt wird. Diese Frequenzänderung lässt sich auswerten. Dazu wird keine EL-Verbindung gebraucht. So ähnlich werden Kunst Gegenstände gegen "Betatschen" abgesichert.

Gruß Richard

Tja,

von einer Spule unterhalb des Gehäuses habe ich in Schottkys Beschreibung nichts gelesen. Und auch Spulen werden im Allgemeinen zweipolig angeschlossen. Aber bei Schottky hängt ein Anschluss in der "Luft", wie er schreibt.

Das scheint wirklich eine revolutionäre Entwicklung zu werden. Nachdem ich mir nicht so richtig vorstellen kann, wie das gemeint ist, bitte ich um eine Schaltplan zur einpoligen Kapazitätsmessung. Naja, vielleicht ist das auch ganz anders gemeint, aber auch da wäre ein Schaltplan aufschlussreich.

grüsse,
vohopri

Zitat:

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Zitat von vohopri

Tja,

von einer Spule unterhalb des Gehäuses habe ich in Schottkys Beschreibung nichts gelesen. Und auch Spulen werden im Allgemeinen zweipolig angeschlossen. Aber bei Schottky hängt ein Anschluss in der "Luft", wie er schreibt.

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Er wollte (irgendwie) auswerten ob jemand der Dose zu nahe kommt oder berührt.

Sag jetzt bloß , Du verkabeltst Dein Auto
Elektrisch leitend mit der Induktionsschleife vor einer Ampel ? :-)

Er kann natürlich auch die Elektronik IN der Dose einbauen.


Gruß Richard

Nein,

aber mir ist bekannt, dass die fleissigen Menschen von Siemens die Schleifen vor der Ampel zweipolig mit der Auswerteelektronik verkabeln. Schottky will zwar keine Spulen verwenden, sondern einen kapazitiven Sensor, aber auch von dem sind mir nur zweipolig angeschlossene Varianten bekannt. Der zweite Pol ist nicht immer sofort erkennbar. Aber bei einem anscheinend allseitig geschlossenen Metallgehäuse interessiert mich schon, wo er vorgesehen ist. Gegen welchen Gegenpol wird die Kapazität des Gehäuses denn gemessen? Wie hängt die Elektronik an dem zweiten Pol und wie interagiert die zu erkennende, sich nähernde Hand mit diesem zweiten Pol? Die Elektronik scheint ja innerhalb des Gehäuse zu sein.

grüsse,
vohopri

Vielleicht sollte man sich an einem Teremin orientieren.
http://www.youtube.com/watch?v=axrV2...eature=related

Zitat:

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Zitat von vohopri

Wie hängt die Elektronik an dem zweiten Pol und wie interagiert die zu erkennende, sich nähernde Hand mit diesem zweiten Pol?

grüsse,
vohopri

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Ganz einfach, Die Dose wird dem C einseitig Parallel geschaltet. Der Mensch (wenn nahe genug) verändert dann die Gesamtkapazität durch seine Masse. Du bekommst auch einen Schlag wenn Du nur eine Leitung anpackst...
Außer Du stehst super Isoliert.

(Zeichnung):
https://storage.driveonweb.de/dowdoc...c259c2e4c1.pdf

Grundschaltung Mit Bauteile:

http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0310131.htm

Gruß Richard

So wie ich das sehe hat keiner Bedenken oder Einwände oder Verbesserungsvorschläge.

Zitat:

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Zitat von Schottky

So wie ich das sehe hat keiner Bedenken oder Einwände oder Verbesserungsvorschläge.

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Mit der Frequenz und damit dann auch der Empfindlichkeit muss man wahrscheinlich etwas "Spielen" bis das zufriedenstellend klappt. Aber Kapazitive Näherungsschalter werden recht oft eingesetzt.

Beispiel: http://www.sander-electronic.de/be00024.html

Gru Richard

Hier ein Beispiel aus dem Roboternetz:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...=111529#111529

Bild hier  

Es gibt doch Nachttischlampen, welche man durch Berühren
schalten kann. Denkbar wäre ein kleiner Verstärker (z.B. OPV)
und das Gehäuse an dessen Eingang. Am Ausgang das 50Hz-Brummen
abgreifen und auswerten. Ob das jedoch bei batteriebetriebenen
Geräten in freier Wildbahm ohne 50Hz-Felder funktioniert weiss
ich jedoch nicht. VG Micha

Zitat:

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Zitat von hardware.bas

Es gibt doch Nachttischlampen, welche man durch Berühren
schalten kann. Denkbar wäre ein kleiner Verstärker (z.B. OPV)
und das Gehäuse an dessen Eingang. Am Ausgang das 50Hz-Brummen
abgreifen und auswerten. Ob das jedoch bei batteriebetriebenen
Geräten in freier Wildbahm ohne 50Hz-Felder funktioniert weiss
ich jedoch nicht. VG Micha

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Das geht eigentlich immer, bei Spulen aber eher nur wenn sich Metall nähert, bei Kondensatoren wenn sich eine gewisse Masse nähert.

Wichtig ist nur das ein Schwingkreis aus dem Gleichgewicht (Resonanz Frequenz) gebracht wird, dann ändert sich die Frequenz und das kann ausgewertet werden. Bei Metall such Geräten kann man sogar unterscheiden (Frequenz höher/niedriger) ob Eisen oder Gold detektiert wurde).

Sensoren welche berührt werden müssen arbeiten teilweise auch anders. Da leitet der Finger nach "Erde" = GND und triggert einen Ausgang. Beispiel CMOS 4013 D FF. Eingang Hochohmig an einen Pull UP und dann mit dem Finger nach GND verbinden und das Ding schaltet um. Oder Transistor testen, Ohm Meter an C und E, Am Finger lecken (Finger leicht nass machen) und an die Basis halten...

Die Kapazität in Verbindung Mit Körpermasse UND der daraus resultierenden Kapazitiven Kopplung zur "ERDE" reich aus um eine Verbindung zu GND Deiner Schaltung her zu stellen. Allerdings ist das bei Batterie betriebenen Schutz isolierten Schaltungen etwas schwierig aus zu werten.

Mein Beispiel war/ist auch eher als Denk Anleitung zu sehen, richtig gute Ergebnisse brauchen etwas mehr Aufwand und KnoffHoff.

Gruß Richard

Kann man das nicht auch über den Widerstand machen? Man misst einfach den Widerstand zwischen Kiste und einer Platte auf den Boden, wo man sich drauf stellt. Wäre das vielleicht nicht einfacher?

Gruß Hunni

Hab vor ein paar Tagen einen Touchschalter gebastelt - könnte vieleicht auch eine Alternative sein?

@Schottky
Achte aber darauf, wenn die Schaltung und der zweite Pol IM Gehaeuse bleibt, aendert sich das E-Feld ueberhaubt nicht !!!
Du kannst nur mit einer niederfrequenten H-Komponente durchs Gehaeuse gelangen ( also magnetisch ) und hier auf das µr achten. Wenn Eisen, dann geht das auch nicht.
gruss wawa

Also es ist schon richtig das: Die Schaltung in der Dose ist und die Dose mit einem Klarlack isoliert ist.

Also wird die Schaltung einen Schwingkreis enthalten der durch annäherung von Masse aus dem Tritt gebracht wird und somit sich seine Frequenz ändert. Das werte ich dann als berührung aus.

Hallo

Bei Experimenten mit LEDs zur Helligkeitsmessung ist mir ein interessanter Effekt mit einem unbeschalteten ADC-Eingang bei einem Mega32 (RP6) aufgefallen. Für die Messung wird der ADC-Pin kurz auf Ausgang High geschaltet, dann auf Eingang ohne internen PullUp. Nach dem Umschalten wird die Zeit gemessen, die benötigt wird, um am Pin eine vorgegebende Spannung zu unterschreiten. Der unerwartet aufgetretene Effekt war nun, dass die Zeit bei unbeschaltetem Eingang durch die Annäherung mit der Hand deutlich beeinflusst werden kann. Der entsprechende Codeabschnitt dazu sah so aus:

Code:

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  while(1)
  {
      DDRA |= 3; // PA0 und 1 auf Ausgang High setzen
      PORTA |= 3;
      sleep(20); // kurz warten (unkritisch)

      count0=0;
      DDRA &= ~1; // Eingang PA0
      PORTA &= ~1; // ohne Pullup
      while(readADC(0) > 500) count0++; // 500 ist der Schwellwert für PA0

      count1=0;
      DDRA &= ~2; // Eingang PA1
      PORTA &= ~2; // ohne Pullup
      while(readADC(1) > 300) count1++; // 300 als Schwellwert für PA1

      writeInteger(count0, 10); // Messwerte ausgeben
      writeString_P(" - ");
      writeInteger(count1, 10);
      writeString_P("\n\r");
      mSleep(300);
  }

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(Aus https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...ag.php?t=39560)

Testweise hatte ich damals noch ein kurzes Drähtchen als "Antenne" am Pin angebracht. Dadurch wurde die Empfindlichkeit nochmals deutlich gesteigert. Was den Effekt auslöst, und ob das auch bei deiner Dose funktionieren würde, kann ich nicht sagen. Ich tippe auf die Beeinflussung die Entladezeit der interen Kapazität des Eingangpins, möglicherweise auch der Kapazität der Leiterbahnen.

Gruß

mic

was vohopri sagt, stimmt schon. Wenn das Gehäuse vollkommen geschlossen ist, entsteht ein Faradayscher Käfig und äußere Einflüsse bleiben "außen" vor. Jede Abschirmung funktioniert so. Aber.....aber...
irgendwo sind immer Lücken, wo sich Bauteile oder deren Anschlüsse, Versorgungsleitungen oder Leiterbahnen kapazitiv gegen Erde auswirken. Je größer die Lücke, desto größer der Einfluß der Erdkapzität. Nur dann wirkt das Gehäuse (das ja nun wesentlich weniger Abschirmwirkung hat, auch als kapazitiver Widerstand gegen Erde aus und es kann ein winziger Strom fließen. Der wird bei Berührung Größenordnungen größer, weil der menschliche Körper auch eine Kapazität gegen Erde hat und es baut sich ein kapazitiver Spannungsteiler auf.
Fazit: mache das Gehäuse undicht => nur eine leitfähige Deckplatte und der Rest des Gehäuses aus Plast. Noch besser wirds, wenn von Ground ein kleiner Draht mit Erde verbunden ist.

Zitat:

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Zitat von Thoralf

was vohopri sagt, stimmt schon. Wenn das Gehäuse vollkommen geschlossen ist, entsteht ein Faradayscher Käfig und äußere Einflüsse bleiben "außen" vor. Jede Abschirmung funktioniert so. Aber.....aber...

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Genau Aber aber...Das hat ja nichts mit Abschirmung im Sinne Elektromagnetischer Wellen (wie Funkwellen) zu schaffen. Hier wird die Kapazität der (gesamten) Dose mit dem Dielektrikum Luft die Körperkapazität des sich annähernden Körpers "parallel" geschaltet. Dadurch ändert sich die Kapazität der Dose selber.Da die Dose dem Frequenz bestimmenden C vom Schwingkreis parallel liegt, ändert sich die Frequenz des Schwingkreises.

Kapazitive Näherungsschalter reagieren z.B. auch auf Holz, Kunststoff, Wasser (Füllstandsmessung) u.s.w.

Einfach einmal mit nen NE555 testen, Tip je höher die Frequenz von Ozzilator, weiter reicht die Kopplung (Reichweite).

Ein Einfacher Gedanken Vergleich. Wir bauen einen Kondensator.....

Platte 1 = Dose mit Schaltung
Luft = Dielektrikum
Platte 2 Mensch

Platte1 Luft Platte2 = Kondensator, je dünner das Dielektrikum (Plattenabstand) je stärker die Platten Kopplung.......

Gruß Richard

@Richard
was ihr beschreibt (auch die anderen poster) betrifft nur das drumherum des "Kondensators", also Luft, Mensch, Kapsel. Im Inneren einer allseits geschlossenen Kapsel ist diese spannungsfrei bzw. alles auf gleichem Potential - also auch die Schaltung gegen das Gehäuse. Sie hat - egal, was sich aussen abspielt - immer die gleiche Potentialdifferenz zur Kapsel - nämlich Null (auch die Schaltungsmasse). Diese Masse MUß resistiv (= Kabel) oder kapazitiv mit Erde verbunden werden, damit Potentialänderungen gegen Erde registriert werden.

Zitat:

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Zitat von Thoralf

@Richard
was ihr beschreibt (auch die anderen poster) betrifft nur das drumherum des "Kondensators", also Luft, Mensch, Kapsel. Im Inneren einer allseits geschlossenen Kapsel ist diese spannungsfrei bzw. alles auf gleichem Potential - also auch die Schaltung gegen das Gehäuse. Sie hat - egal, was sich aussen abspielt - immer die gleiche Potentialdifferenz zur Kapsel - nämlich Null (auch die Schaltungsmasse). Diese Masse MUß resistiv (= Kabel) oder kapazitiv mit Erde verbunden werden, damit Potentialänderungen gegen Erde registriert werden.

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Also einmal ein Beispiel aus dem Leben. Gewerbeschau, auf unserem Stand hatten wir als Besucher Lockmittel eine kleine Schaltung
mit einen Stück Alufolie als Kapazitiver Sensor.
Diese Folie lag UNTER einer Tresen Glasplatte, darüber AUF der Glasplatte lag ein 10 DM Schein.

Jeder dem es gelang diese Schein ohne Alarm an sich zu nehmen durfte ihn behalten...

Es ist niemanden gelungen! Obwohl der Schein nicht "Geerdet" war und die Glasplatte nicht leiten war.

Die Alufolie war mit der Auswerte Elektronik nur mittels Einer einpoligen Leitung am "Antennen" Eingang verbunden, die gesamte Schaltung war inklusive Batterie in einer Plastik Box Unter gebracht, hatte also auch keine Elektrische Verbindung zu "Erde".

Beispiel: http://www.atx-netzteil.de/kapazitiver_sensor.htm

Beispiel 2: http://www.elv-downloads.de/service/...M_G_040512.pdf

Hier wird auf Seite 3 unter der Abbildung, auch erwähnt das auch das Gehäuse selber als Sensorfläche dienen kann.

Irgendwie scheint es sehr schwierig zu sein sich das Prinzip eines Kondensators vor zu stellen?

Gruß Richard

ich bezweifele deine Schilderungen nicht, Richard :-)
Ich kenne die kapazitiven Schalter auch so in der Art: Eine Platte, Folie etc. + eine Leitung zur Schaltung.
Aber... aber die Schaltung ist so wie du es beschreibst auch immer kapazitiv gegen Erde gekoppelt. Damit ist quasi der Stromkreis (u.a. des Verschiebestroms in den div. Dielektrika) geschlossen.

Aus einer geschlossenen Schachtel kommt kapazitiv keinerlei Potential aus dem Inneren heraus.

Der Stromkreis muß immer so aufgebaut sein:

Erde -> kapazitiv oder direkt -> Mensch -> resistiv (Finger) -> Aluplatte -> Draht -> Schaltung -> kapazitiv oder direkt -> Erde

Sobald die Schaltung in einem geschlossenen Gehäuse ist gehts direkt von der Aluplatte unter Umgehung der Schaltung kapazitiv gegen Erde. Die Schaltung kriegt also nix mit.

Die einzige Möglichkeit ein allseits geschlossenes Gehäuse für die Schaltung zu verwenden, wäre eine extra Platte oder Folie isoliert vom Gehäuse als Sensor (quasi als Antenne) über einen Draht an die Schaltung durchs Gehäuse zu führen. Dann wirkt das Gehäuse (Masse) als Kondensator gegen Erde und der obige Stromkreis baut sich wieder auf.

Zitat:

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Zitat von Thoralf

ich bezweifele deine Schilderungen nicht, Richard :-)




Sobald die Schaltung in einem geschlossenen Gehäuse ist gehts direkt von der Aluplatte unter Umgehung der Schaltung kapazitiv gegen Erde. Die Schaltung kriegt also nix mit.

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Moment, Die Schaltung innen besteht aus einem Schwingkreis + Auswertung der selbständig arbeitet. GND dieser Schaltung ist NICHT mit dem Gehäuse verbunden!

Das Gehäuse besitzt eine Kapazität gegenüber
"Erde" welche durch Annäherung verändert wird.
Schaltet man nun diesen "Sensor" der internen Schwingkreis Kapazität parallel ändert sich auch die Frequenz.

Es ist unerheblich ob der Sensor als Dose oder Platte ausgeführt ist, die innere Schaltung arbeitet autonom neben, unter, über oder im Gehäuse. Die Kapazität des Dosen-Sensors wird trotzdem verändert und elektrisch mit dem Schwingkreis gekoppelt auch die Frequenz desselben beeinflussen.

Du solltest Ozzilator + Auswertung einmal getrennt vom Sensor betrachten, also Die Dose neben der Schaltung als externer Sensor und einmal eine ElektoMAGNETISCHE Abschirmung
einfach vergessen, die ist eine andere Baustelle.

Gruß Richard

Ein Schwingkreis hat zwei Anschlüsse zwischen denen die wirksame Kapazität liegt.
Sind beide Anschlüsse innerhalb eines leitenden Gehäuses dann ändert er sich nicht wenn sich nur die Kapazität des Gehäuses außen gegen Erde ändert.

Zitat:

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Zitat von Manf

Ein Schwingkreis hat zwei Anschlüsse zwischen denen die wirksame Kapazität liegt.
Sind beide Anschlüsse innerhalb eines leitenden Gehäuses dann ändert er sich nicht wenn sich nur die Kapazität des Gehäuses außen gegen Erde ändert.

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Ja, richtig selbstverständlich das ist auch unbestritten. Wird der internen Schwingkreis Kapazität aber eine externe Kapazität Parallel geschaltet ändert sich die gesamt Kapazität
derselben und verstimmt den Schwingkreis, mit allen Folgen. :-)

Ich gebe auf. :-)

Baut doch einfach einmal z.B. diese Schaltung http://www.elv-downloads.de/service....M_G_040512.pdf auf und berichtet warum es geht. :-)

Ich muss und lege auch keinen Wert darauf Immer Recht zu haben, mir reicht es wenn ich ein Funktionstüchtiges Beispiel erleben konnte.

Gruß Richard

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Was PRAKTISCH funktioniert, wie auch immer, THEORETISCH in Frage
zu stellen, find ich Zeitverschwendung - meine Meinung.
Um auf die "Abschirmung" zurückzukommen, denke ich, dass hierbei -
und PRAKTISCH funktionierts ja auch, siehe auch hier die Beiträge -
diese "Abschirmung" durchaus nicht hinderlich ist, da Diese als
2 Kondensatorplatten betrachtet werden kann, so dass eine Reihen-
schaltung von Cs entsteht, was eine Erklärung wäre. VG Micha

Hallo!

Ich möchte wirklich sehr gerne helfen, bloss wahrscheinlich wegen Alter, kann ich mir eine Kapazität eines geerdeten Gehäuses gegen Erde nicht mehr vorstellen. :(

MfG

Sind alle Gehäuse wirklich "sauber" geerdet? Viele elektronische
Schaltungen "hängen" gar in der Luft und die berührende Person
ist ebenfalls eher eine "Antenne" als eine "Erde". Nur mal so ein
Gedankenspiel. VG Micha

Zitat:

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Zitat von i_make_it

Ich würde mal sagen:
Leitungssucher, Minensuchgerät, Metalldetektor.

Zeigen seit Jahrzehnten das die Verstimmung vom Schwingkeisen wirsam und zuverlässig funktioniert.

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Diese Geräte arbeiten anders (aktiv) sonst ist die Reichweite zu knapp. Dort wird mit einer Spule ein Impuls gesendet, die Spule auf empfang geschaltet und die Pulsantwort aus dem Metall wenn vorhanden ausgewertet. Dabei isr die Reichweite vom Spulen Durchmesser abhängig.

Es geht auch mit 2 Spulen Sende und Empfangs Spule, ist aber Material aufwändiger.

Hier können aber nur Metalle "geortet" werden.
Kapazitive Näherungsschalter reagieren auf Masse Körper an sich, diese dürfen auch aus Nichtleiter bestehen.

Gruß Richard

Zitat:

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Ein Schwingkreis hat zwei Anschlüsse zwischen denen die wirksame Kapazität liegt.
Sind beide Anschlüsse innerhalb eines leitenden Gehäuses dann ändert er sich nicht wenn sich nur die Kapazität des Gehäuses außen gegen Erde ändert.

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Wenn man daruf aufbaut, ob theoretisch oder praktisch, dann kommt als nächster Schritt, den einen Anschluss des Kondensators von innen an das Gehäuse anzuschließen und den anderen herauszuführen.
In der Ausführung kann das auch ein geteiltes Gehäuse sein bei dem die zwei Teile mit denen die beiden Enden des Kondensators verbunden sind. Ich habe das auch schon ab und zu aufgebaut und nachgemessen. Eine Schaltung dafür die im Bereich der Änderung um weinge pF sicher arbeitet ist auch hier kurz vorher angegeben.