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Calcolo Condensatore Speciale

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto Utentetireminnanzi » 15 mag 2013, 15:38

Ciao,

volevo chiedervi aiuto per il calcolo di un condensatore speciale su PCB.
E' per la misura di livello di un liquido e consta di due lamine metalliche (le armature) a forma di piste di rame larghe circa 2mm lunghe 25cm e distanti tra loro 0,1mm ovviamente poi ricoperte da solder o vernice isolante.

secondo voi come si puo' stimare la capacita' risultante?

Io effettuo il seguente calcolo:

Dati:

l=larghezza piste/armature=2mm
d=distanza piste/armature(centro-centro)=2,1mm circa 2mm
H=altezza delle armature = 250mm
h= altezza del liquido nel serbatoio=variabile x da 0mm a 250mm

la capacita' totale e' formata dalla somma di due capacita' in parallelo:
una, la parte immersa nel liquido con costante dielettrica >1
la seconda in aria con costante dielettrica 1 o costante dielettrica del vuoto

La capacita' totale:

Ctot= εo εr*(h*l)/d+ εo*((H-h)*l)/d

e' corretto?
grazie
Tirem
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[2] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto Utentemrc » 15 mag 2013, 16:33

Ciao Foto Utentetireminnanzi.

Leggi le regole del forum.

Per scrivere le formule devi usare LATEX, al seguente link trovi una piccola guida all' uso:

http://www.electroyou.it/mrc/wiki/intro ... o-di-latex

;-)
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[3] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto Utentetireminnanzi » 17 mag 2013, 9:04

Purtroppo non si puo' piu' modificare il post iniziale quindi lo agiungo qui sotto con le formule impostate correttamente, grazie mrc.

Dati:

l=larghezza piste/armature=2mm
d=distanza piste/armature(centro-centro)=2,1mm circa 2mm
H=altezza delle armature = 250mm
h= altezza del liquido nel serbatoio=variabile x da 0mm a 250mm

la capacita' totale e' formata dalla somma di due capacita' in parallelo:
una, la parte immersa nel liquido con costante dielettrica >1
la seconda in aria con costante dielettrica 1 o costante dielettrica del vuoto

La capacita' totale:

C= \frac{\epsilon\, o\cdot \epsilon\, r\cdot (l\cdot h)}{d} + \frac{\epsilon\, o\cdot (l\cdot h)}{d}

Secondo voi e' corretto questo calcolo?
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[4] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 17 mag 2013, 12:31

:-) Attenzione che la costante dielettrica dell'aria non corrisponde afatto a quella del vuoto e varia a seconda dell'umidità ambientale etc. O_/
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[5] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 17 mag 2013, 12:45

:D Come non detto... conviene che mi ripasso un po' di elettrotecnica, che è meglio... :roll: :mrgreen: O_/
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[6] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 17 mag 2013, 19:58

tireminnanzi ha scritto:Secondo voi e' corretto questo calcolo?


No, non mi pare che vada bene. Hai dimenticato un H-l in una formula, ma c'era in quella iniziale.

La cosa che non capisco e` che le due piste sembrano messe sullo stesso piano, due piste di stampato, mentre usi la capacita` di un condensatore a facce piane parallele (e indefinite).

Puoi fare un disegno di come sono messe le piste? Cosa c'e` sotto le piste?
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[7] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto UtenteKagliostro » 18 mag 2013, 10:37

Rilevo lo stesso problema di Isidoro

se le due piste sono su di una PCB piana, per il calcolo della capacità non puoi usare la loro larghezza

dovresti invece usare il loro spessore (lo spessore che ha il rame della PCB, in definitiva)

in quanto è lo stesso a determinare l'area delle due superfici che si affacciano l'una all'altra

EDIT: Accolgo i due punti di demerito per il post

Solo vorrei che mi si spiegasse il perché
le cose sono due o chi mi ha votato sfavorevolmente mi ha frainteso
(ma non è detto, potrebbe essere perfettamente nel giusto)
o io ho proprio le idee confuse e quindi ci terrei ancora di più a chiarirmele
:ok:

--

Per quanto riguarda le sonde per il rilevamento dei livelli dell'acqua, non so che principio di funzionamento venga usato, ma vedo che i prodotti commerciali usano delle barrette in inox (che potrebbero essere anche le due piste di una PCB) ma che queste non vengono isolate, contrariamente a quanto prospettato per la PCB e la cosa mi lascia un po' perplesso (???)

Sensore livello acqua x serbatoio camper.jpeg
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[8] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto UtenteKagliostro » 18 mag 2013, 11:24

Scusate il post consecutivo ma non posso più editare il precedente

Con l'immagine che segue cerco di spiegare (giusto o sbagliato che sia) come io interpreto la cosa nel caso dell'utilizzo della formula per il calcolo di un condensatore a superfici piane e parallele



In pratica, per me, se devo calcolare la superficie che si affaccia non si deve usare la larghezza della pista di rame (i 2mm) ma si devono moltiplicare i 35μm dello spessore per la lunghezza, infatti è questa la superficie della parte che si affaccia l'una all'altra

questo per spiegare come vedo io la faccenda

mi sarebbe gradito di sapere come stanno in realtà le cose

Grazie

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[9] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto Utentecarloc » 18 mag 2013, 11:41

mmmm vedi il fatto è che la formula

C=\varepsilon \frac{A}{d}

vale (circa) quando le armature sono parallele tra loro e molto "più grandi" della loro distanza... in questo caso il problema è ben più complesso...

Ipotizzando una geometria come questa


si vede che non somiglia neanche lontanamente a due armature "grandi" affacciate "vicino vicino" per cui usare t  \times  H come area e D-L come distanza è sbagliato :cry:

Del resto usare L\times H e D è indubbiamente anche peggio #-o #-o

Una soluzione più attinente alla realtà non può non contenere anche cose come spessore e costante elettrica del substrato oltre le altre dimensioni :D :D ...
L'approccio analitico "secco e duro" lo trovo improponibile ma secondo me si trova qualche formula semi-empirica in qualche trattato di compatibilità EM

Altrimenti una simulazione FEMM potrebbe dare qualche risultato attendibile :D :D

Infine avrei qualche perplessità riguardo la distanza tra le piste (0,1 mm)... ho l'impressione che fenomeni di tensione superficiale potrebbero non far "bagnare" o non far "asciugare" il piccolo spazio tra le piste.... e considerato che proprio lì si gioca la maggior parte del fenomeno (lì si ha il massimo campo e si avrà una grande influenza sul risultato totale) si potrebbero avere risultati difficilmente ripetibili/prevedibili.

P.S. non do voti negativi praticamente mai, poi non di sicuro per una cosa del genere....
Se ti serve il valore di beta: hai sbagliato il progetto!
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[10] Re: Calcolo Condensatore Speciale

Messaggioda Foto UtenteKagliostro » 18 mag 2013, 13:19

Forse non mi sono spiegato bene

non intendevo usare come distanza per il calcolo della capacità L x H

bensì fare t x H ed usare l'effettiva distanza tra le due piste

---

Anche secondo me, con ogni probabilità, lo spazio lasciato (0.1mm) può essere fonte di problemi per quanto riguarda il "movimento" che l'acqua potrebbe avere, la stessa potrebbe anche "ristagnere" per "capillarita"

penso che sarebbe molto meglio usare due PCB affacciate l'una all'altra di quel tanto che consenta all'acqua di non formare gocce che possano restare sulla superficie una volta che il livello è diminuito

Per quanto riguarda la "copertura" delle piste mi resterebbe sempre il dubbio se vadano elettricamente lasciate scoperte o coperte da vernicie isolante, l'effetto capacitivo dovrebbe tranquillamente essere presente anche con la vernice isolante, il che mi fa supporre che il sistema usato nel sensore commerciale cui accennavo sopra non sia capacitivo ma di qualche altro tipo

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