Kiedy pogłaszczę mojego kota, a następnie dotykam go po nosie, doznałem szoku. Czasami, gdy do czegoś podchodzi, jej nos iskrzy się, odskakuje i wydyma powietrze. Zastanawiałem się, jak mógłbym zmierzyć pojemność mojego kota.

Ile mikro-farad ma mój kot? Nie sądzę, że mogę po prostu przymocować czarną rzeczkę na multimetrze do jej ogona, a następnie dotknąć jej czerwonej strony do nosa, jak w tym artykule wikihow . Ani artykuł wiki na temat pojemności ciała, ani pytanie dotyczące wymiany stosów na ten sam temat nie mówią mi nic o pomiarze.

Mam chip Capsense I2C dla mojego Arduino, ale wydaje się, że generuje losowe liczby od 200 do kilku tysięcy, i nie jestem pewien, co zrobić z tymi liczbami, nawet jeśli była jakaś powtarzalność.

Czy możliwe byłoby stworzenie paska dla mojego kota, który pokazywałby „prąd ładowania” dla mojego kota na jasnej pomarańczowej siatce LED? Czy też koniecznie muszę mieć napięcie odniesienia (rozumiem, że elektryczność jest taka, że ​​napięcie jest zawsze względne, czy dotyczy to również elektryczności statycznej?)

Z góry dziękuję,

Tim

EDYCJA: Chociaż teoretycznie odpowiedź Russella McMahona wydaje się działać, nie sądzę, aby jego metoda była tak łatwa do wdrożenia jak George Herold. Obie odpowiedzi wydają się odpowiadać na bezpośrednie pytanie postawione w tytule. Jednak żadne z nich nie jest całkowicie kompletne. Oba zależą od wymogu posiadania w pełni naładowanego kota. Ale skąd wiemy, ile razy poklepać nasze koty, zanim zostaną w pełni naładowane.

Istotne jest również, aby móc mierzyć ładunek w czasie rzeczywistym, zgodnie z reakcją JRE, aby ustanowić podstawy dla metod Herolda lub McMahona. Korzystając z techniki JRE, możemy ładować kota, dopóki ładunek nie przestanie rosnąć, NASTĘPNIE zmierz pojemność kota.

Idealnie, jeśli mamy zweryfikować potencjał pieszczot jako doskonałego źródła energii paliw post-fosilowych, będziemy potrzebować rzetelnego pomiaru w czasie rzeczywistym przechowywanych miliwatogodzin kota, a także ładunku mruczenia i ładunku mruczącego.

Jeśli chodzi o nagrodę za niezawodność w tani sposób: przekonać się, że jest to dość trudne zadanie do wykonania rzetelnie (z laboratoryjną precyzją), spójrz na to, co oznacza zmierzenie „tego” dla człowieka, np. W gazecie który badał go do celów związanych z wyładowaniami elektrostatycznymi, numeryczne obliczanie pojemności ciała ludzkiego metodą ładunków powierzchniowych , Osamu Fujiwara i Takanori Ikawa, doi: 10.1002 / ecja.10025 . Cytowanie z streszczenia:

Jednak pojemność ciała jest silnie zależna od związku między płaszczyzną podłoża a postawą ciała. Nie jest zatem jasne, jakie czynniki regulują pojemność ciała. W tym artykule pojemność statyczna ciała stojącego na płaszczyźnie uziemienia jest obliczana za pomocą metody ładunku powierzchniowego. [...] Stwierdzono, że pojemność wzrasta, gdy grzbiety podeszew butów zbliżają się do płaszczyzny podłoża, a pojemność ciała na tej samej wysokości (10 mm), jak podeszwy butów, wynosi od 120 do 130 pF, i że wynosi około 60 pF, jeśli położenie podeszew jest wystarczająco wysokie. Ustalenia obliczeniowe są potwierdzone przez pomiar pojemności ciała.

A jeśli jesteś ciekawy ich metody pomiaru, oto szczegóły tego z artykułu:

Ryc. 7 (a) pokazuje metodę pomiaru pojemności ciała ludzkiego, a ryc. 7 (b) pokazuje jej obwód równoważny. Osoba badana (wzrost 168 cm, waga 68 kg) o kształcie ciała zbliżonym do modelu ciała ludzkiego stoi boso na płycie styropianowej lub perforowanej płycie akrylowej (głębokość 30 cm, szerokość 11 cm) na metalowej płycie w tarczy Faradaya. Perforowana płyta akrylowa ma 201 otworów wykonanych wiertłem o średnicy 4,5 mm w przypadkowych miejscach nad płytą i o współczynniku pola powierzchni około 9%. W ten sposób względna przenikalność zostaje skutecznie zmniejszona. W tych warunkach do ładowania V _V0 (= 10 V) za pomocą przełącznika analogowego (Toshiba TC4066BP) używany jest zasilacz. Gdy zasilanie zostanie wyłączone przez przełącznik analogowy, potencjał ciała v _B(t) jest wzmacniane przez wzmacniacz wejściowy niskiej impedancji (o rezystancji wejściowej R _i = 10,2 MOhm, wejście pojemność C _i = 13,6 pF) i kierowane są do komputera za pomocą konwertera A / D. Częstotliwość próbkowania przetwornika A / D wynosi 200 kHz, a poziom kwantyzacji wynosi 12 bitów. W pomiarze potencjału metalowa płytka służy jako uziemienie, do którego podłączone są połączenia uziemiające urządzeń pomiarowych. Z obwodu równoważnego na ryc. 7 (b) potencjał ciała v _B (t) podaje

$$\frac{v_B(t)}{V_{B0}} \simeq exp \Big[ - \frac{t}{(C_i+C_B)R_i}\Big]$$

Stąd na podstawie charakterystyki zaniku potencjału można wyprowadzić pojemność ciała _B.

Jest to w zasadzie ta sama metoda stałej czasowej sugerowana przez George'a Herolda (którą wcześniej głosowałem wcześniej), ale według standardów boffina. Nikt nie mierzy pojemności ciała z regularnością (nawet u ludzi), więc nie wiem, dlaczego spodziewasz się, że będzie tani sposób, aby to zrobić niezawodnie ... Nieważne, że prawdopodobnie zmieni się nieco, gdy kot zmieni pozycję ciała .

Ponadto, jeśli masz nadzieję wykonać symulację na komputerze ... ich model numeryczny prawdopodobnie nie będzie zbyt dobry dla kota, ponieważ:

Ponadto ubrania i włosy nie są uwzględnione w modelu numerycznym.

Dla nieco starszego (ale obecnie ogólnodostępnego) artykułu, który omawia problemy z uzyskaniem dokładnych pomiarów pojemności ciała, zobacz N. Jonassen's Pojemność ciała ludzkiego: koncepcja statyczna czy dynamiczna? . Czytając to, jednym z najważniejszych punktów było to, że podeszwy butów są tak naprawdę głównym czynnikiem wpływającym na pojemność modelu ludzkiego ciała (podczas gdy włosy i ubrania można w zasadzie zignorować). Niestety, prawdopodobnie jest to przeciwieństwo tego, czego można się spodziewać po dominującym elemencie u kota (w jego naturalnym stanie), jeśli chodzi o pojemność. Niestety punkty premiowe na SE raczej nie będą wystarczającym „grantem” dla trumien, aby zmierzyć się z tym raczej odmiennym modelem ciała kota w swoich laboratoriach ...

„Touch Not The Cat, Bot a Glove”

• 

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Wyposażenie:
Woltomierz / oscyloskop o wysokiej impedancji z sondą WN.
Wysokonapięciowe kondensatory o niskiej pojemności (1 10 100 1000 pF) x 2 każdego.

Test wstępny - naładuj kondensatory do częściowo znanego wysokiego napięcia i zmierz woltomierzem, aby określić zdolność pomiaru.

Aby uzyskać doskonałe wyniki, powinny być minimalne łapy między pierwszą a drugą iteracją 2.3.4.

1. Wybierz cap - powiedzmy 100 pF.
2. Korek spustowy (krótki)
3. Podłącz jeden koniec nasadki do ziemi - jeden koniec nasadki do kota.
   .... (Jak osiągnąć „kota” pozostawia się jako ćwiczenie dla czytelnika.)
   .... (Czapka i kot mają teraz taką samą rację)
   Odłącz czapkę od kota
4. Zmierz Vcap
5. powtórz 2. 3. 4.
6. Porównaj odczyty.
7. Powtórz z wyższymi i niższymi limitami. Cel to zakres, w którym V1 / V2 jest użytecznie wysoki - powiedzmy o 2: 1.

Przetwarzanie.

Gdy czapka łączy się z czapką, czapka jest ładowana. Kot i czapka dzielą ładunek proporcjonalnie do pojemności. Całkowite spadki napięcia odzwierciedlające wzrost pojemności systemu od dodatkowej nasadki do Ccat. Jeśli Vcat przed i po przeniesieniu był znany, możesz obliczyć Ccat.
Ale Vcat jest „trochę trudny” do ustalenia.
Powtarzanie procesu daje drugi punkt i 2 równoczesne równania można rozwiązać, uzyskując Ccat.

Jeśli Ccap << Ccat, delta V jest mała, a wyniki są źle warunkowane. Jeśli Ccap >> Ccat delta V jest duża i wyniki są źle warunkowane.

Jeśli Ccap ~~~ = Ccat, owsianka jest w sam raz, a łóżko jest w sam raz.
Jeśli Ccap = Ccat, napięcie spadnie o połowę przy drugim odczycie.
V = Vcat_original / 2

W przeciwnym razie zmiana stosunku jest związana z odwrotnym stosunkiem do pojemności.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) lub

Powiedz V1 / V2 = 0,75 Ccat = 3 x Ccap.

E&OE ....

---

DTTAH ...... Nie próbuj tego w domu
ACNR ........ Cała opieka, brak odpowiedzialności
IANAL ....... Nie jestem prawnikiem
YMMV ....... Twoje przebieg BĘDZIE różny
E&OE ........ Z wyjątkiem błędów i pominięć.

Jak trochę riff na Spehro, promień pojemności ~. Możesz zmierzyć pojemność własnego ciała za pomocą lunety. Podłącz sondę x10, ustaw wyzwalanie dla pojedynczego strzału, potrzyj stopy lub potrzyj sweter (zworek w Wielkiej Brytanii) i dotknij końcówki sondy. Zobaczysz swoje wyładowanie przez sondę o zasięgu 10 megomów. Znajdź punkt 1 / e. Oto dla mnie strzał z lunety. (Musisz trochę się pobawić, żeby uzyskać odpowiednią ilość szorowania.) Mam około 2,5 ms ~ 250 pF. Możesz spróbować tego samego z kotem.

/

Och, dla kota (lub dokładniejszych liczb) powinieneś odjąć pojemność sondy.
(około 16 pF dla mojej sondy x10).

Edytuj komentarze: To jest przykład rozpadu RC. RC jest stałą czasową obwodu. Zobacz artykuł wiki tutaj. Szybkim oszacowaniem stałej czasowej jest czas, w którym napięcie spadło do 1 / e jego wartości początkowej. (1 / e wynosi około 1/3) W powyższym zakresie ujęcie wynosi około 2,5 ms = RC (R = 10 megomów)

Problem Meowtivation i cel

Jak mierzy się wagę w przestrzeni? Z pewnością nie w skali, ponieważ nie ma grawitacji. Trzeba użyć specjalnego aparatu, aby wydedukować go pośrednio - poprzez oscylację.

Podobnie próbujesz zmierzyć wartość kota, przez co nie możesz bezpośrednio zmierzyć pojemności. Na szczęście istnieje kilka rzeczy, które znamy z fizyki, które występują w kondensatorach, których możemy użyć, aby wywnioskować naszą kocią Faradicity.

Geomeowtry

Zacznijmy od zbadania geometrii tego problemu. Nie możemy dokładnie stwierdzić, że kot jest kondensatorem w tradycyjnym sensie, chociaż z pewnością może przechowywać ładunek. Praktycznie opisałeś kombinację systemu podłoga-łapa-kot, w którym łapy kota tworzą dielektryk między nim a podłogą (lub łóżkiem, prześcieradłem lub czymkolwiek). Kot to tylko połowa zestawu, ale dygresuję.

W ten sposób unikniemy podjęcia tak drastycznych kroków, jak usmażenie kota z napięciem 10 000 V od stóp do głów (wiemy już, że możemy modelować kota jako opornik). Zamiast tego zrobimy coś zupełnie nieszkodliwego: przyklej kota do maty izolacyjnej (tylko dla bezpieczeństwa) i wyciągnij 10.000 V z kota na ziemię.

Co dzieje się, gdy ciało przechowuje ładunek?

• Więcej opłat = więcej energii. Więcej energii = więcej masy.
• Więcej opłat = więcej jonów. Więcej jonów = gdzieś więcej siły.

Wygląda na to, że mamy dwa różne sposoby wykonania prostego pomiaru.

Meowthed 1: Więcej opłat, więcej masy

Zróbmy trochę pochodnych od tego genialnego objawienia Einsteina.

$$\begin{split} E &= mc^2 \\ m &= \frac{E}{c^2} \quad\text{a little rearrangement} \\ \partial m &= \frac{\partial E}{c^2} \quad\text{convert into differential form} \end{split}$$

Okej, cokolwiek, gdzie ja idę z tym? Widzisz to? Możemy teraz powiązać zmianę masy ze zmianą energii ! Ten nikczemny termin E nie jest tak straszny, jest równoważny ilości energii zmagazynowanej w catpacitor.

$$E_{joules} = C \cdot V \quad \text{(coloumb volts)} \\ 1 C = 1 F \cdot 1 V \\ \therefore E_{joules} = F \cdot V^2$$

Teraz się tam dostaniemy. Połączmy się!

$$\begin{split} \partial m &= \frac{\partial[ E ]}{c^2}, \quad E = F \cdot V^2 \\ \partial m &= \frac{\partial[ F \cdot V^2 ] }{c^2} \\ &= \frac{F}{c^2} \partial [ V^2 ] \\ F &= \frac{ \partial m \cdot c^2 }{\partial [ V^2 ] } \end{split}$$

Masz, przyjacielu - wzór na pojemność kota, który możesz zmierzyć za pomocą wagi domowej i źródła napięcia - może około tysiąca baterii 9V w szeregu. Spróbujmy. Zakładając, że koty są podobne do ludzi, możemy oszacować pojemność na około 100 pF . Zobaczmy, czego się spodziewać10 000 V. jeden megawolt.

$$100 \text{pF} = \frac{ \partial m \cdot c^2 }{ [ 10^6 \text{V} ]^2 }, \quad \partial m \Rightarrow 1.11 \text{fg}$$

Cóż, jeśli musisz na coś narzekać, to jest prawda, że możemy przegapić zmianę masy z oddychaniem kota lub normalnej przelania futra / skóry. Moglibyśmy również wyskoczyć na matę izolacyjną przy milionie woltów, ale hej - chciałeś czegoś łatwego do zmierzenia, a co jest łatwiejszego niż ważenie kota?

Meowthed 2: Więcej ładunków, więcej siły

Potrzebujemy dwóch poziomów pośrednich dla tego, ponieważ siła może być trudna do zmierzenia, gdy jest mała (patrz wyżej). Chociaż mogliśmy użyć innej skali z kotem na nim, polegajmy na czymś prostym - na tym, że koty zawsze. Lądują na swoich nogach.

Wymaga to pewnego sprzętu, a mianowicie dużych magnesów. Weź naszą platformę testową z meowthed one (kota, maty i płaszczyzny uziemienia) i upuść je razem przez magnesy.

$$\vec F = q(\vec E + \vec v \times \vec B)$$

Możemy zacząć od wyeliminowania pola elektrycznego, ponieważ go specjalnie nie stworzyliśmy. Następnie zauważ, że ładunek, z którym mamy do czynienia, pochodzi z pojemności kota.

$$\begin{split} C &= \frac{q}{V} \quad q = CV \\ \vec F &= CV ( \vec v \times \vec B ) \\ C &= \Big ( \frac{1}{V} \Big ) \Big ( \frac{ \vec F }{ \vec v \times \vec B } \Big ) \end{split}$$

Ponieważ wyciąganie trywialnych wniosków jest trywialne, a cały problem przedstawiłem już dla ciebie, pozostawię czytelnikowi satysfakcję z tego pochodnego.

Jeśli uruchomisz kota w orientacji pionowej, będzie on naturalnie obracał się, gdy spadnie, aby skorygować swoją orientację i wylądować na nogach. Zmierz wysokość i długość swojego kota i określ, jak wysoko musisz go upuścić, gdy nie jest naładowany, aby obrócił się dokładnie o dziewięćdziesiąt stopni, gdy uderzy o ziemię. Powtarzaj i dopracowuj, aż kot nie będzie w stanie nadążyć - nie może wystarczająco szybko się obrócić. Bądź bardzo ostrożny, ponieważ dziwne efekty pojawiają się w grze, gdy doprowadzisz kota do tego limitu.

Wiedząc, że kot stara się jak najmocniej skorygować swoją orientację, możesz go teraz naładować i spaść - otwarta komora bombowa. Teraz, zakładając, że kot jest pod napięciem i tworzy kondensator z płaszczyzną uziemienia, ładunki w jego ciele powinny się oddzielić: niektóre do łap, a inne do jego futrzanego grzbietu. W miarę opadania ładunki te będą doświadczać siły przechodzącej przez pole magnetyczne zgodnie z wyprowadzeniem Lorentza powyżej i wytwarzają moment obrotowy na ciele kota, powodując jego obrót w stosunku do maty, na której się znajduje.

Kontynuuj zwiększanie napięcia na kotach, aż wywierany moment obrotowy będzie odpowiadał wysiłkom twojego futrzanego przyjaciela, aby się wyprostować. Kiedy kot w ogóle nie może już wirować, masz wszystkie wymagane zmienne.

$V$$\vec F$$\vec v$$\vec B$ to znana siła pola magnetycznego oparta na używanych magnesach.

Jeśli wydaje ci się to zbyt skomplikowane, po prostu upuść kota z wystarczająco wysokiego punktu, aby osiągnął on końcową prędkość przed rozpoczęciem obserwacji.

$C$

Wniosek

Oczywiście jest to prosty problem, który zrobił większość studentów fizyki, jeśli rzeczywiście kiedykolwiek zrobili prawdziwą fizykę. Brakuje zdjęć, ale jest już późno i nie mogę poświęcić całego czasu na pomoc w podstawowych zadaniach. Jest o wiele więcej sposobów na wykonanie tego pomiaru, więc załóż czapkę myślenia i daj nam znać, jak to idzie!

Możesz zmierzyć ładunek kota za pomocą elektrokopu.

Zbudowałem taki jak ten, o którym mowa, ale nie mogłem uzyskać MPF102. Zamiast tego 2N5464 działał dobrze. Zbuduj obwód zgodnie z opisem, zamknij go w metalowej skrzynce (uziem do niego ujemną stronę baterii) i dodaj antenę zgodnie z opisem w artykule. Jeśli dioda LED świeci, oznacza to, że masz załadowanego kotka.

Pamiętaj też, że możesz zostać załadowany zamiast kota. Zap ma miejsce, gdy występują różnice w poziomach naładowania, więc jeśli zostaniesz obciążony więcej niż kot, również zostaniesz zaskoczony. Uziem się, zanim złapiesz kotka - jeśli nadal będziesz zaplątany, kot zostanie obciążony.

Interesujące jest to, że nie widziałem żadnych osadzonych rozwiązań.

Możesz utworzyć obwód RC, jak opisano powyżej, w którym twój kot to C. Podłącz kota C i rezystor R szeregowo od ziemi do styku IO mikrokontrolera. Ustaw linię IO na wysoką moc wyjściową wystarczająco długo, aby mieć pewność, że całkowicie naładowałeś kota. Następnie przełącz linię IO na wejście i policz, jak długo twój kot rozładowuje się na ziemię. Dane wejściowe w wierszu We / Wy będą zerowane, gdy to nastąpi.

Ładuj i rozładowuj kota wielokrotnie na sprzętowym przerywaczu czasowym, aby obliczyć średnią w czasie. Pojemność Twojego kota można obliczyć na podstawie wartości rezystora i czasu potrzebnego do rozładowania z całkowicie naładowanego napięcia do napięcia progowego na linii we / wy mikrokontrolera. Od Ciebie zależy, czy stworzysz dobrą sondę dla kota i plecak z wyjściem ekranu LCD o wartości obliczanej w sposób ciągły przez mikrokontroler.

Ta metoda:

1. Nie wymaga dodatkowego sprzętu pomiarowego.
2. Mierzy w sposób ciągły.
3. Może być wyprowadzany na ekran LCD w celu monitorowania na żywo.
4. Jest wystarczająco mały, aby wygodnie jeździć na twoim kocie.
5. Jest w pełni zautomatyzowany.

Największym problemem jest połączenie kota z obwodem pomiarowym, ponieważ nie ma międzynarodowych standardów dotyczących sposobu podłączania sondy pomiarowej do kota. Aby obejść problem, przyjrzymy się kotowi na poziomie makroskopowym.

Oto proste (nie jest to naprawdę proste) rozwiązanie. Rzeczy, których potrzebujesz:

• dwie metalowe płytki, które mają większą powierzchnię niż twój kot
• materiał izolacyjny do płyt
• źródło impulsowe lub ciągłe

Co robić:

1. Zbuduj duży kondensator z dwoma metalowymi płytkami, izolując jednocześnie ich powierzchnię. Zmierz jego odpowiedź na napięcie wejściowe. Zwiększaj napięcie, aż uzyskasz coś mierzalnego.
2. Włóż kota do kondensatora i zmierz ponownie. Kot zmieni pojemność.

W efekcie dostaniesz jeden kondensator w pierwszym przebiegu, a kot w szeregu z tym kondensatorem w drugim przebiegu. Sądzę, że powinieneś przyjrzeć się zmianie pojemności dla różnych pozycji kota, różnych diet, śpiącego kota i kota obudzonego itd., Aby uzyskać odpowiedni model pojemności zależny od różnych parametrów kota.

Nie znając odpowiedzi częstotliwościowej kota, powinieneś wypróbować zarówno prąd stały, jak i impulsowy. Kot powinien być zależny od częstotliwości. Zwłaszcza jeśli chodzi o częstotliwość podskakiwania dipoli wodnych, ponieważ jest to dobra część kota.

Niedługo narysuję zdjęcia, teraz chciałem tylko podzielić się tym pomysłem.

To nie jest pojemność, o którą powinieneś zapytać. Pojemność twojego kota nie ma znaczenia z powodu tego szoku, który miałeś. Jest to akumulacja ładunku statycznego. Pojemność to zdolność do transakcji energetycznych przez materiał dielektryczny, a nie potencjał doliczania ładunków. (patrz: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Możesz mieć pojęcie o jego poziomie, wykorzystując fakt, że elektrony się odpychają. Możesz zbudować elektroskop (pomocne: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Zamiast tego możesz użyć woltomierza cyfrowego. Zmień go w funkcję miliwoltów prądu przemiennego. Jedna sonda jest uziemiona. Przesuń drugą sondę (~ 2-3 Hz) prostopadle do jej tułowia, bez kontaktu.

Gdyby pytanie dotyczyło kociego oporu, czy nie byłoby dziwne, gdyby nikt nie zasugerował, aby wstać z krzesła komputerowego i dowiedzieć się, która szuflada ma DVM?

Lub miernik RK BK ustawiony na „c” i 1 KHz.

Jeden przewód dotyka nosa kota. A co z drugim? Cóż, kot-pacyfikacja zmienia się w zależności od podejścia do mas przewodzących lub odległości od podłoża. Tak więc inny trop trafia do CIEBIE i unosi dłoń w pobliżu kota. Powinieneś zobaczyć ~ 20 pF, znacznie więcej, jeśli kot jest na twoich kolanach.

Najlepszy sposób na oskórowanie tego Catpacitora

Chociaż kilka innych zamieszczonych tutaj metod wydaje się wykonalnych, ten test można wykonać bez potrzeby stosowania oscyloskopu lub kilku konkretnych wartości kondensatorów wysokiego napięcia. Chociaż miernik o wysokiej impedancji / wysokim napięciu jest koniecznością.

Lepszym sposobem na poradzenie sobie z tym byłoby potraktowanie go podobnie do prostego obwodu dzielnika prądu, a następnie wyprowadzenie podstawowego równania do obliczenia Ccat bezpośrednio.

Podobnie jak w tym pierwszym obwodzie określenie Rx nie jest tak trudne, jeśli znane są inne wartości. W chwili = 0 prąd płynie tylko przez Rx. W chwili = 1 przełącznik zmienia się, a prąd dzieli się między dwie ścieżki (przez Rx i Rref). Ilość prądu na każdej ścieżce zależy od wartości rezystora. Główną ideą jest to, że całkowity prąd wejściowy pozostaje taki sam w obu pozycjach przełącznika, ale napięcie na każdym oporniku zmieni się z powodu różnych prądów w każdej gałęzi. Stosując prawo Ohma Rx można obliczyć, mierząc zmiany napięcia i znając wartość Rref.

W tej kolejnej parze obwodów wprowadzamy do uziemienia Cat o nieznanej pojemności (Ccat). W czasie = 0 w obwodzie jest ustalone całkowite ładowanie (Qtotal0). Jest to opłata początkowa na Cat (Qcat0). Początkowe ładowanie Cat wytwarza napięcie początkowe (Vcat0).

W chwili = 1 przełącznik zmienia się, a całkowity ładunek dzieli się między Cat i kondensator odniesienia (Cref). Napięcie na Cat zmienia się (Vcat1) z powodu przeniesienia ładunku. Ładunek przenoszony na kondensator odniesienia wytwarza napięcie (Vcref1), które jest równe napięciu na Cat (więc Vcat1 = Vcref1).

Ważne jest, aby pamiętać, że chociaż część ładunku została przeniesiona, całkowity ładunek w obwodzie (Qtotal1) jest nadal równy ładowaniu początkowemu, (więc Qtotal0 = Qtotal1).

W podobny sposób jak prawo Ohma napięcie na kondensatorze można znaleźć za pomocą równania V = Q / C. Manipulując tym równaniem, ładunek kondensatora można znaleźć przez Q = VC. Przy równaniu ładowania kondensatora i znajomości wartości Cref wymaga on tylko dwóch pomiarów wysokiego napięcia (w czasie = 0 i czasie = 1) w celu ustalenia pojemności Cat, jak pokazano poniżej.

.

Zastosowane warunki:

Równanie ładunku kondensatora: Q = VC, Q w Columbs, V w woltach, C w Faradach

Qtotal0 = Całkowita początkowa opłata w czasie = 0

Qcat0 = Opłata za kota w czasie = 0

Qtotal1 = Total Charge at time = 1

Qcat1 = Opłata za kota w tym samym czasie = 1

Qcref1 = Opłata za Cref w czasie = 1

Vcat0 = Napięcie na Cat w czasie = 0

Vcat1 = Napięcie na Cat w czasie = 1

Vcref1 = Napięcie na Crefie w czasie = 1

Ccat = Pojemność Cat

Cref = kondensator odniesienia

.

Obliczenie:

@ czas = 0, zmierz napięcie na Cat (Vcat0).

Równanie ładunku kondensatora (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ czas = 1, zmień przełącznik, zmierz napięcie na Cat (Vcat1), jest to również napięcie na Cref (Vcref1).

Wiedząc, że całkowity ładunek w obwodzie nie zmienił się:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 składa się z ładunku na Cat i ładunku na Cref, więc:

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Przepisz te opłaty jako ich równoważną formę na Q = VC:

(Vcat0 Ccat) = (Vcat1 Ccat) + (Vcref1 Cref)

Przypomnij sobie, że przy tej pozycji przełącznika Vcat1 = Vcref1 zamień na równanie:

(Vcat0 Ccat) = (Vcat1 Ccat) + (Vcat1 Cref)

Przenieś warunki Ccat na bok:

(Vcat0 Ccat) - (Vcat1 Ccat) = (Vcat1 Cref)

Odrzuć Ccat:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Vcat1 Cref)

Izoluj kota:

Ccat = (Vcat1 Cref) / (Vcat0 - Vcat1)

Gotowy...

.

Teraz na przykład:

Użyj standardowej wartości 100pf dla Cref, zmierz Vcat w czasie = 0, a w czasie = 1, (użyj 9kV i 4kV)

Ccat = (Vcat1 Cref) / (Vcat0 - Vcat1)

Ccat = (4kV 100pf) / (9kV - 4kV)

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

.

Używając jednego kondensatora o stosunkowo niskiej wartości (wysokim napięciu), można obliczyć pojemność Cat, z mniejszym prawdopodobieństwem jakichkolwiek konsekwencji dla kota.

Należy również pamiętać, że było to przedsięwzięcie czysto teoretyczne, żadne zwierzęta nie ucierpiały w tym procesie. Twoje wyniki mogą się różnić. Nie ponosimy odpowiedzialności za jakiekolwiek szkody wynikające z niezabezpieczonego, niekontrolowanego, niezamówionego lub nieostrożnego korzystania z powyższych informacji. - .- Cieszyć się

Możesz to zrobić, to dwustopniowy pomiar z pojemnością i wzmacniaczem FET. Możesz odczytać wynik na lunecie lub multimetrze.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Po pierwsze: Krótkie C1, aby wyeliminować wszystkie ładunki.

Po drugie: podłącz wejście do Cat

Przeczytasz na Wyjście napięcia generowanego na C1 przez ładunek kota. Dlatego ładunek Cat to Vout / C1.

Upewnij się, że Power + i Power- są wystarczające, aby uniknąć nasycenia LF356. Rezystor szeregowy ma za zadanie uniknąć iskrzenia kota po podłączeniu go do kondensatora.

Jeśli chcesz mieć ciągły odczyt podczas „ładowania” kota, potrzebujesz dzielnika pojemnościowego. Poniższe schematy mogą to zrobić.

^{zasymuluj ten obwód}

Wyjście można odczytać w sposób ciągły.

Pomiar pojemności kota w stanie ustalonym za pomocą prostej metody.

Ostrzeżenie: nie próbuj tego w domu. To nie zostało przetestowane przez autora.

Ostrzeżenie: Moc przesyłana jest zwiększana zarówno przez napięcie, częstotliwość, jak i pojemność. Użyj niskiej częstotliwości (np. 75 Hz), niskiego napięcia skutecznego (np. 1 Vrms) i niskiej pojemności sprzęgania (np. 15 pF).

Jak inni mówili wcześniej. Wyładowanie ESD zależy nie tylko od pojemności, ale także od ładunku, zarówno twojego, jak i kota. Ta odpowiedź proponuje metodę pomiaru pojemności kota w scenariuszu prądu przemiennego w stanie ustalonym.

Jeśli model małego sygnału kota wygląda tak:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Następnie możesz zmierzyć catacacitance Ccat za pomocą oscylatora sinusoidalnego niskiej częstotliwości i woltomierza wartości skutecznej lub szczytowej, jak w tej konfiguracji (uwaga ESR powyżej to Rcat poniżej):

^{zasymuluj ten obwód}

Metoda:

• Najpierw podłącz multimetr RMS bezpośrednio do oscylatora sinusoidalnego, aby upewnić się, że masz sinusoidę 1 Vrms i że uzyskasz stały odczyt.
• $C_{par} = C_1(V_i/V_o - 1)$$V_i$$V_o$ jest zmierzonym napięciem wyjściowym Vrms.
• $C_{cat} = C_1V_i/V_o-C_1-C_{par}$$V_i$$V_o$

Dobre połączenie z kotem jest prawdopodobnie trudne. Konieczne może być zastosowanie czegoś w rodzaju opaski na nadgarstek ESD, pokrytego bezpiecznym żelem przewodzącym lub podobnym. Nos może być odpowiednim miejscem do uzyskania dobrego połączenia, ale bądź miły ...

Dla dobrej czułości najlepszym wyborem dla wartości C1 jest sytuacja, gdy C1 jest zbliżona do Cpar + Ccat.

Równoważna rezystancja szeregowa nie powinna powodować problemów, ale dla pewności powtórz pomiar z częstotliwością o oktawę niższą, aż uzyskasz ten sam wynik. Jeśli otrzymujesz różne wyniki, ale są one powtarzalne z tą samą częstotliwością, postaraj się sporządzić spisek odpowiedzi w odpowiedzi wielkościowej, a następnie zapytaj ponownie z pewnymi danymi pomiarowymi. Wreszcie Ccat i Rcat są oprogramowaniem mokrym, więc prawdopodobnie nie są zbyt stabilne w czasie.

Twój kot jest również anteną, dlatego prawdopodobnie odbiera 50 / 60Hz z sieci. To źródło może być zdyskontowane, jeśli mierzy się małą wartość wyjściową wartości skutecznej podczas podłączania kota, utrzymując uziemienie wyjścia oscylatora. (Jeśli sygnał anteny jest duży, możesz znaleźć Ccat inną metodą => zmieniając tylko C1). W powyższej metodzie, jeśli sygnał anteny jest duży, powinieneś spróbować wybrać częstotliwość swojego pomiaru, aby sygnały wygrały ” zbytnio zależą od zależności fazowej.

Aby uzyskać pomiary w czasie, przy szczegółowej rozdzielczości czasowej konieczne jest zmierzenie / zarejestrowanie napięcia wyjściowego za pomocą lunety. Te same równania obowiązują przy pomiarze amplitudy szczytowej jak dla wartości skutecznej. Dlatego wzmocnienie sygnału wyjściowego, a następnie użycie prostownika półfalowego, powinno zapewnić łatwy obwód umożliwiający ciągły odczyt pojemności.

Na koniec, jeśli chcesz zmierzyć pojemność jako funkcję napięcia podczas rozładowania, powinieneś zarejestrować wyładowanie za pomocą oscyloskopu, jak pokazano również w swojej odpowiedzi George Herold. Do tej konfiguracji użyj oscylatora z falą kwadratową i dodaj duży rezystor rozładowujący. Następnie obliczyć pojemność na podstawie szybkości zmiany napięcia i znanego prądu (znanego z napięcia i rezystancji rozładowania).

$$C_{cat} = \frac{V(t)/R_{discharge}}{\frac{d}{dt}V(t)} - C_1 - C_{par}$$

Aby zmierzyć pojemność kotów, najpierw potrzebujesz kondensatora o znanej pojemności naładowanej do znanego napięcia. Ilość ładunku w Columbs w tym kondensatorze będzie równa CV, gdzie C jest pojemnością w faradach, a V jest napięciem w woltach.

Teraz całkowicie rozładuj swojego kota. Jednym ze sposobów może być przejście przez uziemioną folię aluminiową.

Przymocuj przysmak do jednego z zacisków kondensatora, a drugi do kawałka folii. Kiedy twój kot weźmie smakołyk, znany kondensator rozładuje się, a kot będzie ładował, aż jego potencjał napięcia dokładnie się wyrówna.

Teraz ponownie zmierz napięcie na znanym kondensatorze. Zmiana napięcia pomnożona przez pojemność powie ile opłata poszedł do swojego kota. Ten ładunek, podzielony przez pozostałe napięcie , to pojemność Twojego kota.