Mesure périodique de capacités

[Afira]

Bonjour,


Je suis béotien en électronique. J'ai quelques réminiscences de mes cours de fac, mais ça remonte à loin, et pas très concret.

J'aurais besoin de conseils pour réaliser un tapis de mesures destiné à enregistrer des variations d'efforts d'appuis.

Côté capteur, j'ai pensé à utiliser l'effet de variation de capacité de plaques métallisées montées en damier sur un support élastique (compression). Je n'ai pas besoin d'une précision poussée, dans l'absolu. Ce qui m'intéresse davantage, c'est de suivre la variation de la capacité en fonction du temps… et donc des conditions d'interface. Les capacitances élémentaires sont de l'ordre de quelques dixièmes de picoFarad (0,x pF), à scruter à une cadence de 0,1 à 1 kHz.

Côté acquisition et stockage, j'ai la possibilité de piloter le tout via un Arduino.

C'est beaucoup moins clair pour moi, côté mesure. La question porte plus particulièrement sur le meilleur moyen pour mesurer mon réseau de capacités à la cadence la plus élevées possible. Tout ce que j'ai trouvé sur le Net concerne essentiellement des mesures de composants, pour lesquels la cadence n'est pas un souci.

Avez-vous des pistes à me recommander ?
Comme il ne faut pas mettre les bœufs devant la charrue, pouvez-vous me conseiller un ou des bouquins pour m'aider à débuter, avec l'objectif de réaliser ce montage de mesure ?

Cordialement.
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[gcortex]

Un astable avec une résistance de 10M :
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...r/DS008669.PDF

[Afira]

Oui… Merci, mais en clair ça donne quoi ?

[gcortex]

En clair çà te donne une fréquence qui dépend de la capacité.
faut utiliser le mode fréquencemètre de ton arduino,
et prévoir un calibrage à la mise sous tension.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

un capteur de force à jauge de contrainte me parait plus adapté...

ça n’est que MON avis

[Afira]

Dit comme ça, je me sens vraiment nul.
Je n'ai fait que du continu…
Je devrais pouvoir y arriver si on pouvait m'indiquer un tutoriel.
N'y a-t-il pas des risques d'interférence avec les cellules capacitives voisines avec la fréquence ?

[Afira]

un capteur de force à jauge de contrainte me parait plus adapté...

ça n’est que MON avis

Pourquoi ?
Ou pourquoi pas. Je suis ouvert.
Mon choix sur la variation de capacité a été dicté par la réalisation simple de plusieurs maquettes et la dimension de celles-ci (≈ 20 à 30 dm2), avec la possibilité de faire varier le nombre de cellules de mesures.
J'ai pu faire quelques bouts de maquette pour évaluer le comportement des capas. Ça me semble jouable comme ça.
Côté capteur de force, je n'ai aucune expérience…

[louloute/Qc]

Les balances modernes, pèse personne et balance de cuisine, fonctionnent avec une jauge de contrainte, comme suggère Pixel –que je salue.

Tu vas t’acheter chez le magasin de ton choix une balance faite pour mesure la gamme de poids que tu veux mesurer, tu adaptes le bras de levier et le tour est joué.

Bien sûr, dans le cas où tu fais seulement quelques prototypes, pour une production à 10^6 exemplaires, me consulter et me donner 10% par balance.

[Afira]

Bonjour à tous, et merci de vos suggestions.

Côté jauge de contrainte :
Je me suis peut-être mal exprimé. Je cherche à mesurer une répartition de charge et ses variations. J'ai donc besoin d'un réseau de capteurs (j'ai parlé de damier). Il me faut donc plusieurs dizaines de capteurs par maquette, à explorer périodiquement.
J'ai (trop ?) rapidement écarté les jauges de contraintes, car se posaient deux problèmes dont je ne voyais pas de solution évidente : 1- comment faire la connexion, sans sur-épaisseur qui viendrait gêner l'interface ; 2- le coût. Pour cela, le principe du condensateur déformable m'a paru plus facile à faire avec les moyens du bord.

Côté électronique :
J'ai fait des recherches sur le montage "astable" du circuit 555, pour comprendre comment ça marchait. C'est un grand classique pour ceux qui baignent dans le milieu, mais ce n'est pas encore mon cas. Cela semble intéressant, facile à mettre en œuvre, et économique (ce qui ne gâche rien). Je vais donc me lancer dans cette voie. Merci gcortex.
Y a-t-il des précautions à prendre avec la génération d'une fréquence assez élevée ?

[Murayama]

Bonjour!

Ce que vous voulez développer existe tout fait.
Il s'agit de réseaux de capteurs capacitifs sous forme de tissu.
Il faudrait connaître vos specs un peu mieux, et la question récurrente
serait "c'est pour quoi faire?". Ça va beaucoup dépendre de votre budget.

Les réseaux de capteurs dont je parle sont utilisé en biomédical pour
visualiser la répartition de pression pendant le sommeil, par exemple,
ou la répartition de pression plantaire, etc...

L'étendue de l'échelle de pression est dans les 0 ~ 15 PSI. (14,5 PSI, c'est
1 bar).

Ça existe avec jusqu'à environ 10 000 cellules, et les tailles vont jusqu'à la taille
d'un lit (environ 80 cm sur 2m).
J'avais vu un système similaire mais résistif à une exposition, mais il y a pas mal
de temps, et je ne me souviens plus des détails quant à la sensibilité et la taille.

Je joins quelques exemples d'utilisation.

Pascal

[gcortex]

Y a-t-il des précautions à prendre avec la génération d'une fréquence assez élevée ?

Il faut prendre un LMC555

[gcortex]

Il faut prendre un LMC555

et aussi mettre un condensateur céramique sur l'alim le plus proche possible.
en cms taille 1206, tu peux avoir 4,7µF avec un diélectrique X7R.

[Afira]

Bonjour!

Ce que vous voulez développer existe tout fait.
Il s'agit de réseaux de capteurs capacitifs sous forme de tissu.

Bonjour,

C'est effectivement l'idée.
Je crains que ce soit un peu cher pour tailler dedans pour faire mes maquettes.
Quelque part ça rassure que ça existe. Je me sens un peu moins bête.

[Afira]

Il faut prendre un LMC555

et aussi mettre un condensateur céramique sur l'alim le plus proche possible.
en cms taille 1206, tu peux avoir 4,7µF avec un diélectrique X7R.

Merci de toutes ces précisions, mais c'est autant de nouveaux points d'interrogation pour moi.

Pourquoi un LMC555, plutôt qu'un autre ?
Et quel est le but de ce condo ?
Un petit calcul dimensionnel indique des fréquence possibles de l'ordre de 50 kHz…
Quels sont les risques pour l'environnement immédiat ?

[gcortex]

Le LMC est la version CMOS du 555
Le condo sert à fournir les pics de courant sans baisse de tension.
Moi avec 0.1pF et 10M je trouve 1MHz

[Afira]

Dans la version de débroussaillage les cellules capacitives sont un peu plus grandes (≈ 1 pF), et je comptais deux résistances de 10 MΩ.
Y a-t-il un ratio optimal (recommandé) entre R1 et R2 ?

[gcortex]

oui tu mets R1 10x plus faible pour avoir un signal à peu près carré

[Afira]

OK.
Merci gcortex.

[Afira]

Le LMC est la version CMOS du 555

Je trouve facilement des NE555, mais le LMC555 c'est plus compliqué. La différence vaut-elle une commande spéciale (1€ de pièce, mais 18€ de port…) ?

[gcortex]

tu peux aussi prendre un 74HC4060 :
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...s/74HC4060.pdf

un cmos peut fonctionner avec des résistances élevées mais pas les CI en bipolaires

[gcortex]

ou 3 portes non : http://pdf.datasheetcatalog.com/data...CT04_CNV_2.pdf

[Afira]

Je préfère rester sur ce que j'avais compris du LMC555.