[BETA] Diskuzní fórum Elektro Bastlírny

Mám měřit/indikovat vodivost materiálu (kolem 250 Ohm.cm). Chci zkusit bezkontaktní měření na 13,56MHz ze změny činitele jakosti přiložené měřicí rezonanční cívky.

- změnu Q způsobuje vliv přiloženého materiálu na magnetické pole nebo elektrické pole?
- jak orientovat cívku k povrchu materiálu, aby byla dobrá odezva?
- je vhodnější vzduchová cívka nebo s feritovým jádrem?
- šla by použít čtecí hlavička z floppy?
- jsou vhodná hrničková jádra na 14MHz?

jj.Z rozladění resp zatlumení oscilátoru. Materiál je fotovodivý, bude excitován přerušovaným světelným tokem. Z rozkmitu signálu bude možné usuzovat na změnu vodivosti v čase (po ukončení expozice).

Krásné téma,určitě na doktorát,snad ve stručnosti,co mě k tomu napadá,ber to ale s rezervou:

- Q bude ovlivňovat magnetické i elektrické pole,nějaký pan Maxwell vymyslel ( spíše matematicky popsal),že spolu tato pole souvisí. Přiblížením i částečně vodivého materiálu k cívce rezonančního obvodu se opravdu změní Q ,ale hlavně rezonanční kmitočet,nejvíce,je-li vodivý materiál feromagnetický,ale to nebude tvůj případ.Změní se totiž jak indukčnost,tak i vlastní kapacita cívky.Jakmile se změní kmitočet,změní se Q - vyplývá z definice Q ,a to i kdyby ztráty v obvodu zůstaly stejné . Krom toho přiblížením vodivého materiálu k cívce vzniknou ztráty v něm vířivými proudy (které závisí na měrném odporu materiálu). Takže výsledkem celkem bude změna frekvence a změna Q ,a teď je otázka,jak rozlišit,jakou část změny způsobí ztráty v materiálu a jakou geometrické uspořádání měřícího zařízení.Prostě když k rezonančnímu obvodu,na kterém máš naměřenu rezonanci a Q, strčíš třeba kus plechu,obé se změní ,ale jak z toho zjistit vodivost plechu,to netuším. Samozřejmě,při pevném geometr.uspořádání by ta vodivost mohla být měřitelná a přístroj ocejchovatelný - ale půjde o mechanickou stabilitu desetiny mm v rozměrech,vzdálenostech atd.
- tvoje představa je zřejmě měřit proud oscilátoru viz tvé schema a z toho určovat vodivost. To nebude asi moc šťastné řešení,zpětná vazba oscilátoru musí být větší než je třeba ( aby třeba nevypadl se změnou teploty nebo napětí apod.) .Díky nelinearitě tranzistoru však bude změna proudu asi menší,než bys očekával.Ale na jedné frekvenci by se asi volná vazba nastavit dala změnou C3,C4 v oscilátoru. Já bych spíše asi hledal řešení ve stabilním oscilátoru s výkonovým zesilovačem (stovky mW),na něm aperiodická cívka a měřit proud cívkou,možná nějaký fázový posun napětí proti proudu,diferenciální měření apod. složitosti -tím by se vyloučily změny frekvence.

-ta frekvence 13,... MHz byla zvolena proč? Na této frekvenci bude lepší cívka vzduchová,bude mít větší Q a nebude to moc závitů. Ferit by to "tupil",má ztráty.Samozřejmě existují ferity na tyto frekvence,vyhledej si Katalog Fonox,ale zrovna hrníček mi sem nepasuje,magn.obvod je uzavřený, a ty tu energii potřebuješ"nacpat" do materálu. Tu hlavičku jsem nikdy neviděl,ale zase to bude zřejmě uzavřený magn.obvod,takže k ničemu.
- kdybych já s tím měl experimentovat, vypůjčil bych si někde sací měřič,např.BM342,můžeš měnit frekvence , cívka je venku,takže i polohu vůči materiálu,a bádat. Q by s tím šlo změřit asi také s dalším rez.obvodem..
- předpokládám,že něco podobného již existuje pro ta tvá měření ,snažil bych se cokoliv o funkci a konstrukci zařízení zjistit,ušetřil by sis mnoho práce a přemýšlení.

Vyvedl bych vf signál z materiálem rozlaďovaného oscilátoru a detekoval jeho frekvenci na boku pevného LC v můstku. Celé by to bylo v sondě, která se přiloží na měřený materiál, takže poloha a vzdálenost cívky vůči povrchu dobře definovaná.

Hrníček-myslel jsem použití půlky hrníčku, která by se zavírala přiloženám na zkoumaný materiál. Uvnitř cívka.

Hlavička do floppy má symetrickou cívku (s vývodem v půlce vinutí) kolem 2mH na titěrném feritovém obvodu s mezírkou. Druhý podobný magnetický obvod na téže hlavičce slouží k omazání boků magnetické stopy.
Rád bych se dostal do obrazu s frekvencí, kterou floppy hlava snímá.

Mám takový pocit (mohu se mýlit) ,že změny,které chceš měřit,budou tak malé,že spíš změříš přítomnost kovové nohy stolu,na kterém to bude ležet,než to,co chceš.Ale nenech se zviklat,vynálezy se rodí právě z těch předem nefungujících řešení..

Takže odzadu - nedovedu si představit realizaci rezonančního obvodu na 13,5 MHz s cívkou 2mH ,tj.ladící kapacitou a parazitními kapacitami pod 1 pF,jestli na tu kalkulačku dobře vidím .

Rezistivita materiálu 250 Ωcm ( ty mluvíš o vodivosti) je ve srovnání s třeba kovy o mnoho řádů větší ,takže případné vířivé proudy budou také o mnoho řádů menší a ztracený výkon - tedy změna,kterou chceš měřit- bude velmi malá. Jestli tam bude hrníček nebo jiná konstrukce,bude asi jedno,tvůj materiál není asi magneticky vodivý,takže se magn.obvod stejně neuzavře.

Co se týče způsobu měření,pokud trváš na tom oscilátoru,měř to raději čítačem a Q výpočtem nějakou náhradní metodou,možností je několik.

Já bych tedy hledal asi jiné řešení,tohle se mně moc nezdá, jsem od přírody pesimista (ale vždy to dopadlo stejně ještě hůř,než jsem si myslel o)). Jestli tomu dobře rozumím,něco se osvítí nějakým laserem a má to změnit - zmenšit svoji rezistivitu,ta již zůstane i bez toho osvitu dále neměnná.Co ti brání měřit to kontaktně ,když sondu předpokládáš položit na materiál ? A co tak třeba část toho materiálu "zastínit" před osvitem
tak,aby již na něm vznikla po osvitu jakási cívka (něco jako na plošném spoji inverzně )odizolovaná odstíněnými okraji - ta by se pak asi dala měřit lépe jejím navázáním do rez.obvodu,tedy měřit nikoliv ztráty vířivými proudy,ale odpor té cívky. No pokud je to nějaký běžící pás,tak by to takhle nešlo,ale asi by se nějaká jiná možnost dala najít,záleží také na tom,na čem je ten materiál nanesen,předpokládám,že je to nějaká tenká vrstva -doufám,že to není na kovu,to by tedy jaksi fungovat nemohlo.
Tak bádej a dej vědět .

Tak to je ta tvoje inspirace ? Ale to hledá rezonanční obvod ,signalizuje odsátí energie z oscilátoru do něj,tj. vlastně takový jednoúčelový sací měřič. Ty tam však zatím žádný rezonanční obvod nemáš (myslím na tom materiálu).

Ta co, zatím stále tápete?

Pokud se ten předmět nehýbe, tak měřit průběžnou změnu vodivosti není velký problém a dokoce se dá i odladit vliv vzdálenějších kovových předmětů.

Netápeme,bádáme.Vždyť je toho ke koupi na netu mraky.Ale nic není univerzální ,snad až na připitomělou dvouhrotou ruční sondičku na měření antistatických materiálů ( nebo třeba na měření vlhkosti dřeva,taky jsem ji kdysi použil,když jsem dával novou podlahu na chalupě). Ale bude asi velký rozdíl měřit kus nějakého polovodivého plastu,který strčím mezi dva plechy,změřím si na 2 frekvencích impedanci a vypočtu ze dvou rovnic C a G ,nebo budu chtít měřit nějaký fotoválec,na který se mechanicky budu těžko chytat a ještě ho přitom poškrábu a pak tedy vyhodím,nebo když budu chtít na rotačce ,která jede 20 m/s,měřit vlhkost papíru. Ale to ty víš jistě lépe, bádáš v té podobné duchařině jistě léta.Takže předpokládám,že kolega ví,čeho a na čem to chce docílit,a cestičku si najde.

Kontaktní metody jsou vždycky poněkud nepraktický, i když někdy nutný. Bezkontaktní metody se dají ovlivnit okolím, ale pokud se to ošetří, dá se na stejném principu měřit vodivost kusu železné rudy stejně jako pančovaného zlata.

S tím měřením vlhkosti papíru - když ho vymáchám v destilce, bude stejně tak mokrý jako nevodivý, takže by to chtělo jinou metodu.

Nic proti tomu,až na tu vlhkost,destilovanou vodou to nikdo vlhčit nebude,navíc by musela být "superčistá",tj zcela bez volných iontů.Indukční průtokoměry jsou i na vodu,samozřejmě ne na tu,kterou máš namysli.U vody se upravuje před použitím pH,takže je z hlediska vodivosti pořád + - stejná,viděl jsem to kdysi v jedné textilce.

Nejde o měření v industry podmínkách ale sbíše v laboratorním prostředí, připravených plochých Si destiček.

Pokud jsi to ještě nevyřešil,možná trošku více popsat ty destičky :
- dá se s nimi rozumně manipulovat nebo se na to nedá šáhnout ?
- jsou na něčem - nějaký podklad ?
- jak se s nimi manipuluje v laboratoři - rukama,nějaké nosiče či co ?
- jak jsou asi velké a silné ?
- vodivá vrstva je v celém průřezu nebo jen nějaký film na povrchu ?
- je cílem měření event. "doosvítit " destičky ,pokud by nebylo potřebné vodivosti dosaženo ?
- kolik toho asi je nutno změřit za nějakou jednotku času ( musí to být fofr nebo je dost času) ?

Milan píše:Nic proti tomu,až na tu vlhkost,destilovanou vodou to nikdo vlhčit nebude,navíc by musela být "superčistá",tj zcela bez volných iontů.

Optická metoda v tomto případě bude asi spolehlivější. Předpokládám, že netisknou na černý karton.

K té Si destičce - když mě pošleš vzorek, můžu Ti v případě "úspěchu" dodat komplet mašinu s výstupem dat přes RS-232. Podobnou hračku se chystám vyrobit jako "klon" a tohle bude dobrej začátek.

Dva typy vzorků
a) Intrinsický Si cca 250 Ohm.cm 10x10x1mm v plné tloušťce

b) Si v tloušťce 1600nm na borosilikátovém skle tl. 3mm, (Si dotvaný 5mOhm.cm 100nm, 1400nm nedotovaný, 100nm dotovaný)