Kapaitive, fortlaufende Dickenmessung an extrudierten Folien

Moin Rolf,

Am 11.12.10 20.36, schrieb Rolf Bredemeier:

auch Warnungen

Erfahrungen mit dem AD7746 direkt nicht - aber mit kapazitiver Messtechnik schon. Das direkte Frontend ist meist nicht das Problem.

Das Problem ist immer der Aufbau: Wie stark schwankt das epsilon_r? Was ist mit dem restlichen Luftspalt bei "leichtem Anpresssdruck"? Starker Anpressdruck beißt sich mit dem Hin- und Herfahren über die gesamte Folienbreite - die Foliendicke soll ja wohl im laufenden Prozess bei bewegter Folie gemessen werden? jeder cm Zuleitung schafft Streukapazitäten. Streukapazitäten müssen auf jeden Fall eliminiert werden, i.d.R. über einen gesteuerten Schutzschirm, der die Messflächen umgibt. Das Frontend muss meist direkt am Messort angeordnet werden, lange Zuleitungen gehen normalerweise nicht. Abschirmung ist ein Muss. Feste geometrische Randbedingungen sind von Vorteil; alles, was sich bewegt, ist problematisch.

Industrielle Lieferanten haben diese Probleme meist gelöst und liefern voll spezifizierte Systeme. Wenn man da versucht, Geld zu sparen, bezahlt man vielleicht in Form von Zeit doppelt?

Volker.

Süss. Geht aber davon aus daß man die Mechanik auf 4pF hinkonstruieren kann und keine Sonderwünsche hat. D.h. der Meßkopf ist eine 2seitige Leiterplatte die unten die Platten und oben das IC hat.

Mein harmloserer letzter Aufbau Typ Küchenwaage nahm schon als Breadboard gierig 50Hz Brumm auf:

Meine Empfehlung für Literatur immer: Baxter "Capacitive Sensors"

Gegebenenfalls auch leihweise.

MfG JRD

einen Versuch mit

auch Warnungen

Erfahrungen nicht, aber ich würde erstmal einen anderen Weg versuchen, und zwar mit einem Oszilator, dessen Frequenz von der Kapazität des Sensors abhängt. Gemessen wird dann die Frequenz. Die Auflösung hängt dann nur noch von der Messdauer ab. Bevor man da dann mit nem Microcontroller dran geht, kann man erstmal mit einem normalen Frequenzzähler herumprobieren.

Gruß

Stefan DF9BI

Moin,

Am 12.12.10 10.17, schrieb Stefan:

Irgendeine Art von frequenzanaloger Auswertung löst die grundsätzlichen Probleme der kapazitiven Messtechnik nicht. Es ist i.d.R. kein Problem, Kapazitäten zu messen. Aber genau die Kapazität, die man messen _möchte_, auch zu messen - da wirds schwierig: Streukapazitäten, Zuleitungen, Abweichungen von der idealen Feldgeometrie... 50Hz-Einkopplungen sind natürlich leicht da, aber da man Kapazitäten eh sinnvollerweise bei hohen Frequenzen misst, eher nicht soo das Problem.

Volker.

Am 11.12.2010 20:36, schrieb Rolf Bredemeier:

Breitschlitzdüsen extrudiert.

auch mit sog.

die gesamte Breite

Zweck würde eine

nicht um das absolute

Hallo,

ich erinnere mich, dass in einer Papierfabrik die Dickenmessung zur Qualitätskontrolle mit Radioaktivität gemacht wurde. Bei einer Betriebsführung zu Beginn eines Ferienjobs hatte ich den Sensor gesehen der war recht kompakt, weitere Details weiss ich dazu nicht.

Bernd Mayer

Das würde ich optisch versuchen zu lösen. Ich will ja nicht links die Dicke und dann rechts erst einen Meter später, sondern möglichst zur gleichen Zeit möglichst kontinuierlich über die gesamte Breite. Das erfordert einen Sensor, der senkrecht zum Folienvorschub schnell messen kann. Z.B. per spiegelgelenktem Strahl durch die Folie und darüber die Intensitätsmessung. Was für ein Absorptionsspektrum hat denn die Folie?

Grüße, H.

Am 12.12.2010 13:12, schrieb Bernd Mayer:

Sowas ist mir auch bekannt.

--
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

Rafael Deliano schrieb:

warum machst Du nicht den 1M*100p Tiefpaß nach dem Synchrongleichrichter viel langsamer, vielleicht ein oder zwei Größenordnungen unter der Schaltfrequenz?

Wenn Du den beiden 4066-Ausgängen je einen eigenen Widerstand spendierst, kannst Du Dir die RCD-Netzwerke sparen.

Am Eingang des Ladungsverstärkers könnte ein Serienwiderstand nützlich sein.

Hätte statt des "Integratorservo" nicht ein passives T-Glied über dem Kondensator des Ladungsverstärkers ausgereicht? Es geht doch nur darum, den Ladungsverstärker aus der Sättigung zu halten,den Rest erledigt der Synchrongleichrichter.

ist das das viele Geld wert?

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Munich
despammed.com is broken, use Reply-To:

Taktfrequenz ist hier 10kHz damit ich Oldtimer-OPs nehmen kann. Die Platten kommen als Positionssensor auf Membran eines Breitband-Lautsprecher. Mit etwas Optimismus läuft der trotz deutlich erhöhter Masse dann vielleicht trotzdem noch bis 1kHz. D.h. Taktfrequenz ist derzeit unangenehm nah an oberer Grenzfrequenz des Signals.

Die Analogschalter sollen nur eingeschaltet sein wenn das Eingangssignal stabil ist. Unmittelbar nach der Schaltflanke ist deshalb eine Verzögerung nötig in der beide Analogschalter ausgeschaltet sein sollen.

Wird in der Literatur häufig dargestellt, habe ich damals ausprobiert hat bei mir aber nicht gewirkt.

Wohl 80% sind bei

freigeschaltet, kann man sich ein Urteil bilden. Die Besprechungen bei Amazon sind insofern korrekt als daß der Aufbau chaotisch ist. D.h. der Autor hat wohl versucht mit einem "Outliner" viele Kapitelüberschriften vorzugeben und die anschliessend mit Inhalt zu füllen. Er behandelt zwar Schaltungen, aber auch für die relative simple Anwendung oben ist keine so detailliert dargestellt gewesen daß sie direkt anwendbar gewesen wäre. Er will ja wohl nichtzuletzt sein Beratergeschäft erhalten/fördern: Was legitim ist. Und ein besseres Buch zum Thema habe ich bisher auch nicht gefunden.

MfG JRD

Eben, die Probleme mit der Zuleitung lassen sich auch vermeiden, indem man den Oszillator in den Sensorkopf einbaut, vieleicht sogar die Auswertung gleich mit.

Das epsilon_r dürfte einigermaßen konstant sein. Der OP will ja auch die Dickenunterschiede, bzw. das Dickenprofil bestimmen. Das müsste auch ausreichen, wenn man gleichzeitig den Materialverbrauch bzw. das mittlere Metergewicht bestimmt.

Was die Streukapazitäten angeht, wenn man ausgehend von der Skizze des OP die Folie vorhergleiten läßt, dürfte es eine Abstandsabhängigkeit geben.

TET ist bei mir schon ziemlich lange her, hat damals auch nicht wirklich Spaß gemacht, aber da müsste man mal ausrechnen, wie stark der Effekt ist, wenn sich die Folie einige mm vom Sensorkopf wegbewegt.

Falls das ein Problem ist, könnte man eventuell durch eine Gegenplatte aka Equipotentialfläche auf der Rückseite der Folie eine Verbesserung erreichen.

Gruß

Stefan DF9BI

Am 11.12.2010 20:36, schrieb Rolf Bredemeier:

f=FCr. K=FCndig oder

kommt wegen des Preises

talen Ausgang.

Ich habe bisher noch keine Erfahrung mit diesem Schaltkreis sammeln=20 k=F6nnen, aber vielleicht w=E4re dieser Auswerte-IC f=FCr kapazitve Geber= =20 etwas f=FCr dich:

Gru=DF, Alexander

Moin,

Am 13.12.10 10.57, schrieb Stefan Brröring:

egal, wie man die Kapazität auch auswertet - harmonischer Oszillator, Relaxationsoszillator irgendwelcher Art, Brückenschaltungen, ... - das direkte Frontend muss i.d.R. am Messort implementiert werden.

"dürfte", "einigermaßen" - das ist geraten. Das Material wird nicht immer gleiche Eigenschaften haben. Die Temperatur ist möglicherweise auch nicht konstant. Bei nichthomogener Feldgeometrie ist epsilon_r möglicherweise auch noch ein Tensor.

was ist "TET"?

Eine Lösung für dieses Messproblem könnte einem schon einfallen. Mir kommen da spontan Interdigitalstrukturen, fein gegeneinander und an der Unterseite durch gesteuerte Schutzschirme separiert, in den Sinn. Diese Interdigitalstrukturen dann an der Oberfläche eines Zylindersegments, über das die Folie gleitet, anordnen - könnte auch eine gewisse örtliche Auflösung liefern. Aber bis man da eine funktionierende Lösung zusammen hat, hat man wahrscheinlich so viel Zeit benötigt, dass es im Fertigungsumfeld allemal besser ist, Geld für eine fertige Lösung in die Hand zu nehmen...

V.

W dniu 2010-12-11 20:36, Rolf Bredemeier pisze:

Breitschlitzdüsen extrudiert.

auch mit sog.

die gesamte Breite

Zweck würde eine

nicht um das absolute

drücken und den

gesamte

Bildschirm darstellen. (Es

die Folie, dann weiß

brauchen wir aber

sind lösbare

Kündig oder

wegen des Preises

Ausgang.

einen Versuch mit

auch Warnungen

Wir machen solche Messung mit Ultraschall. Zur Zeit schaffen wir eine Auflösung von ca. 5 Mikrometer. Deutlich besser als 1 Mikrometer müsste aber möglich sein.

W. Bicz optel.pl

TET ist Theoretische Elektrotechnik. Ich hab vor Jahrzehnten in Hannover E-Technik studiert, da war das das Horrorfach.

Bei den Physikern hieß das auch Elektrodynamik.

Das epsiol_r ist bei Kunststoffen wohl so ungefähr 2,3 wenn ich das richtig in Erinnerung habe. Da macht es kaum einen Unterschied, ob man nun PE oder PTFE oder was auch immer hat. Beim OP handelt es sich vermutlicht um PE. Dickenunterschiede sicherlich im Bereich 10%.

Einer meiner Kunden macht genau das, was auch der OP schreibt. Ein anderer Kunde ist eine Papierfabrik.

Ich habe mit diesen Messaufgaben aber bisher nicht zu tun gehabt weil es dafür Standdardlösungen gibt. Ich glaube, bei der Folienextrusion macht man das mit 16, vieleicht auch 32 gleichmäßig verteilten Sensoren.

Beim Papier macht man das mit Durchstrahlung mit einer radioaktiven Quelle, wobei man die genauen Werte, d.h. das Flächengewicht, durch Verwiegen von Probestückchen ermittelt.

Bernd Mayer schrieb:

Standardmethode, auch wenn weder Feuerwehr noch Regulierungs- behörde wirklich glücklich sind, dass zehntausende (CH) dieser Sensoren rumgeistern. Der Vorteil ist, dass, gleichmässige Schichtstärke vorausgesetzt, recht genau die Gramm/cm^2 gemessen werden und nicht die Schichtdicke als solche. Das muss man sich auch beim kapazitiven Sensor überlegen, d.h. ob der Sensor auf der Oberfläche gleitet oder ob er konstanten Abstand zur Gegenelektrode hat. Ersteres dürfte eh ungünstig sein bezüglich Auswertefunktion.

--
mfg Rolf Bombach

Hallo Volker,

genau das befürchte ich auch. Daher im 1. Post die Frage nach Sensor UND fertiger Auswertelektronik.

Es gibt sehr wohl fertige Komplettlösungen. Die kosten entstehen dabei zum Großteil durch die Travesiermechanik und die graphische Darstellung. Das könnten wir ziemlich sicher sauber lösen. Wenn wir denn nur einen Sensor mit zugehöriger Auswertung hätten. Genaus das scheint es aber nicht zu geben.

Eine früher verwendete Technik waren übrigens mechanische Rollensensoren. Da wurde einfach der Abstand der Messrolle zur Walze ausgewertet. Das lässt sich mechanisch sauber aufbauen, Problem ist der Verschleiß dabei.

Danke für Deine Zeit!

Rolf

Hallo Alexander,

aber vielleicht

sehr schönder Hinweis! Ich habe die Firma soeben angeschrieben und meine Aufgabe geschildert. Mal sehen, was die sagen.

Danke!

Rolf

Hallo Rolf,

Am 13.12.10 19.09, schrieb Rolf Bredemeier:

Großteil durch die

sicher sauber lösen.

scheint es aber

Die Hersteller nennen das dann "Systemkompetenz". Und verkaufen in der Komplettlösung auch Teillösungen mit hoher Wertschöpfung...

wurde einfach der

aufbauen, Problem

D.h., Umlenkrolle über die gesamte Folienbreite, Folie zwischen relativ schmalen, angepressten Rollen, an denen Wirbelstrom-Abstandsensoren den Abstand zur breiten Umlenkrolle und damit die Foliendicke messen? Was soll daran verschleißen?

Volker.

Am 13.12.2010 19:15, schrieb Rolf Bredemeier:

ine Aufgabe geschildert.

hallo Rolf, halte mich doch bitte hier auf dem Laufenden. Mir ist diese=20 Firma schon vor einen Jahren aufgefallen, leider hatte ich bisher noch=20 nicht das richtige Projekt, um einen Schaltkreis von denen einzusetzen.

Gru=DF, Alexander