猫の静電容量の測定


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猫をpetでてから鼻を触ると、少しショックを受けます。時々、彼女が何かに近づいたとき、彼女の鼻が火花を放ち、彼女は跳ね返って息を吐き出します。私は猫の静電容量をどのように測定したらよいのかと考えていました。

それで、私の猫にはいくつのマイクロファラッドがありますか?このウィキハウの記事のように、マルチメーターの黒いものを彼女の尻尾に取り付けてから、赤い側を彼女の鼻に触れることはできないと思います。ボディ静電容量に関するwiki記事も、同じトピックに関するこのスタック交換質問も、測定については何も教えてくれません。

私はArduino用のI2C capsenseチップを持っていますが、それは200から数千の間のランダムな数字を捨てているようで、それらに再現性があったとしてもそれらの数字をどうするかわかりません。

明るいオレンジ色のLEDグリッドに猫の「現在の充電」を表示するストラップを猫のディスプレイに作成できますか?または、必然的に基準電圧が必要になります(電気に関する私の理解は、電圧は常に相対的であるということです。これは静電気にも当てはまりますか?)

前もって感謝します、

ティム

編集:ラッセル・マクマホンの理論上の答えはうまくいくように思えますが、彼の方法はジョージ・ヘロルドの方法ほど簡単に実装できるとは思いません。両方の答えは、タイトルで提起されたような即時の質問に答えているようです。ただし、どちらも完全には完了していません。両方とも、完全に充電された猫を飼うという要件に依存します。しかし、猫が完全に充電される前に、猫をでる回数を知るにはどうすればよいでしょうか。

ヘロルドまたはマクマホンの手法の基盤を確立するために、JREの対応に従って、リアルタイムで料金を測定できることも重要です。JREの手法を使用して、電荷の上昇が止まるまで猫を充電し、猫の静電容量を測定します。

理想的には、化石燃料のエネルギー源としてのペッティング力の可能性を検証する場合、猫の保存されたミリワット時間の信頼性の高いリアルタイム測定と、充電料金および保存された充電料金のパットが必要です。


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キャパシティタンスの値が正確になった場合はお知らせください。
ニックジョンソン

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猫は床に引きずる長い導電性の布をつけた襟を好むかもしれません。私は子供を接地しましたが、猫を接地したことはありません。
dotancohen

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静電容量を測定しますか、それともキティが充電されているかどうかを知りたいだけですか?電荷は、エレクトロスコープamasci.com/emotor/chargdet.html)で検出できます。MPF102を見つけるのに問題がありましたが、Nチャネル小信号JFETが動作するはずです(2N5464を使用しました)
JRE

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あなたは猫と言い、すべてのエンジニアは元気です。
マットヤング

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物理学者が言ったように、以下のように、我々はcatpacitanceを計算することができます:最初の...私たちは猫が均一な球体であると仮定してみましょう
ヒュー・ボスウェル

回答:


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安価な方法での信頼性への恵みの探求について:これは(実験室の精度で)確実に行うのはかなり難しい作業であると自分自身を納得させるために、例えば紙で人間の「それ」を測定することを伴うものを見てくださいESD関連の目的のためにそれを研究した、表面電荷法による人体静電容量の数値計算、藤原修および井川貴典、doi:10.1002 / ecja.10025。要約からの引用:

ただし、身体の静電容量は、グランドプレーンと身体の姿勢の関係に大きく依存します。したがって、体の静電容量を決定する要因は明確ではありません。本論文では、地表面に立つ物体の静電容量を表面電荷法によって計算します。[...]靴の裏が接地面に近づくにつれて静電容量が増加し、靴の裏と同じ高さ(10 mm)での身体静電容量が120〜130 pFであることがわかります。ソールの位置が十分に高い場合、約60 pFです。計算結果は、体の静電容量の測定により確認されます。

そして、あなたが彼らの測定方法に興味があるなら、ここにその論文の詳細があります:

ここに画像の説明を入力してください

図7(a)は人体静電容量の測定方法を示し、図7(b)はその等価回路を示しています。人体モデルに近い体型でテストされた人(身長168 cm、体重68 kg)は、発泡スチロールプレートまたは金属プレート上の穴あきアクリルプレート(深さ30 cm、幅11 cm)に素足で立っています。ファラデーシールドで。穴あきアクリル板には、板上のランダムな位置に直径4.5 mmのドリルで作成された201個の穴があり、面積比は約9%です。このようにして、比誘電率は効果的に低下します。この条件下では、アナログスイッチ(Toshiba TC4066BP)を介してV B0(= 10 V)に充電するために電源が使用されます。アナログスイッチによって電源がオフになると、身体電位v B(t)は、低入力インピーダンスアンプ(入力抵抗R i = 10.2 MOhm、入力容量C i = 13.6 pF)によって増幅され、A / Dコンバーターを介してコンピューターに送られます。A / Dコンバーターのサンプリング周波数は200 kHzで、量子化レベルは12ビットです。電位測定では、金属板が測定装置の接地接続が接続される接地として使用されます。図7(b)の等価回路から、ボディ電位v B(t)は

vB(t)VB0exp[t(Ci+CB)Ri]

したがって、電位減衰特性から、ボディ容量C Bを導き出すことができます。

これは基本的にジョージヘロルドが提案した時定数法と同じですが(しばらく前に投票しました)、ボフィンの基準です。誰も規則的に体の静電容量を測定しません(人間でも)ので、あなたがそれを確実に行う安価な方法があると思う理由がわかりません... 。

また、単にコンピューターでシミュレートしたい場合は、その数値モデルは猫にはあまり向かないでしょう。

さらに、服と髪は数値モデルに含まれません。

正確な身体静電容量測定の取得に関する問題について説明しているやや古い(ただし、現在無料で入手できる)論文については、N。Jonassenの人体静電容量:静的または動的概念を参照してください。。それを読んで、際立っていた1つのポイントは、靴の裏が実際に人体モデルの静電容量の主要な貢献者であるということでした(髪と衣服は基本的に無視できます)。悲しいかな、それはおそらく、静電容量に関する限り、支配的な要素が猫(自然の状態)にいると期待できることの反対です。残念ながら、SEの賞金ポイントは、ボフィンがラボでこのかなり異なる猫の体のモデルに取り組むのに十分な「許可」になる可能性は低いです...


古い研究を調べることは良い考えです。これは、何らかの目的で静電容量を測定するjn.nutrition.org/content/134/8/2110S.full研究です。
-timthelion

@timthelion:その栄養紙は、犬の皮膚静電容量を測定することについて簡単に言及しているだけです。
フィズ

全身ではなく特定の組織に何らかの関心がある場合...米国空軍は、30の種(ネコ科を含む)に関する大規模なレビュー/研究を作成しました:dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD= ADA309764組織は(仮定されると)均質であるため、導電率誘電率を与えます。
フィズ

私はあなたの答えを選びましたが、ヘロルド氏とMACも言及に値すると思います。私はそれが質の高いプレゼンテーションであり、それが「おもしろい」から選んだ。
-timthelion

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「猫ではなく、手袋をボット」

  • ここに画像の説明を入力してください

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

機器:
HVプローブを備えた高インピーダンス電圧計/オシロスコープ。
高電圧低容量コンデンサ(1 10 100 1000 pF)x 2個。

事前テスト-コンデンサをある程度既知の高電圧に充電し、電圧計で測定して測定能力を判断します。

完璧な結果を得るには、2.3.4。の最初と2回目の繰り返しの間に最小限の足が必要です。

  1. キャップを選択-100 pFと言います。
  2. 放電キャップ(ショート)
  3. キャップの一端をアースに接続します-キャップの一端を猫に接続します。
    ....(「猫へ」の達成方法は、読者のための課題として残されています。)
    ....(キャップ​​と猫は、現在、同じ機能になっています)
    キャップを猫から外します
  4. Vcapを測定する
  5. 2、3、4を繰り返します。
  6. 測定値を比較します。
  7. 上下のキャップで繰り返します。目的は、V1 / V2が有効に高い範囲です-約2:1と言います。

処理。

キャップが猫に接続すると、キャップが充電されます。猫とキャップは、静電容量に比例して電荷を共有します。アドインキャップからCcatへのシステムキャパシタンスの増加を反映するための全体的な電圧降下。転送前後のVcatがわかっている場合は、Ccatを計算できます。
しかし、Vcatを決定するのは「少し難しい」。
繰り返しプロセスは2番目のポイントを与え、2つの連立方程式を解いてCcatを与えることができます。

Ccap << Ccatの場合、デルタVは小さく、結果は悪条件です。Ccap >> Ccatの場合、デルタVは大きく、結果は悪条件です。

Ccap ~~~ = Ccatの場合、おridgeはちょうどよく、ベッドはちょうどいいです。
Ccap = Ccatの場合、電圧は2回目の読み取りで半分になります。
V = Vcat_original / 2

それ以外の場合、比の変化は静電容量に反比例することに関連しています。
V2 = V1 x Ccat /(Ccat + Ccap)または

V1 / V2 = 0.75 Ccat = 3 x Ccapと言います。

E&OE ....


DTTAH ......自宅でこれを
試さないでくださいACNR ........すべてのケア、責任
なしIANAL .......私は弁護士ではありません
YMMV .......あなた走行距離はWILL異なり
除外E&OE ........エラー&目安に。


4
おめでとう、私は誰もが合理的な答えを思い付くのではないかと疑っていました。
Dzarda

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πϵ0R

4
まず、ACNRは何の略ですか?第二に、ステップ3で猫を充電するか充電しないかは明確ではありません。充電されている場合、猫が完全に充電されていることを確認するにはどうすればよいですか?
timthelion

7
必ずCAT-5ケーブルを使用してください
ジムギャリソン

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@SpehroPefhany見よ、球状の猫。今それを分離します。cdn.techgyd.com/...
FullmetalEngineer

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Spehro's、Capacitance〜radiusのちょっとしたリフとして。スコープで自分の体の静電容量を測定できます。x10プローブを接続し、シングルショットのトリガーを設定し、足を擦るか、セーター(英国ではジャンパー)をこすり、プローブの端に触れます。スコーププローブの10メガオームを通して放電が表示されます。1 / eポイントを見つけます。これが私のための「スコープショット」です。(適切な量のスカッフィングを得るには少し遊んでいる必要があります。)約2.5 ms〜250 pFを取得します。猫でも同じことができます。

/ ここに画像の説明を入力してください

猫(またはより正確な数値)については、プローブの静電容量を差し引く必要があります。
(私のx10プローブでは約16pF。)

コメントの編集:これはRC減衰の例です。RCは回路の時定数です。 こちらのwiki記事をご覧ください。 時定数の簡単な見積もりは、電圧が開始値の1 / eに低下するまでの時間です。(1 / eは約1/3)「上記のスコープショットでは、この時間は約2.5 ms = RC(R = 10MΩ)です。


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これは合理的な方法のように見えます。ただし、自宅にはスコープがありません。猫が許可されている場合、私はハッカーに依頼する必要があります...
timthelion

1
私は常にポジティブなパルスを受け取ります。私は他の素材で擦ってみました。結果は異なる場合があります。(単なる警告)
ジョージヘロ

2
@Kynit、ありがとう、10時の私の最初の答え、バッジか何かを手に入れました...猫が関係していると思われます。このトリックを教えてくれたのは、sci.electronics.designのJ. Larkinでした。(私の回路に触れると、なんらかの奇妙な効果が見られました。)彼は私がより長い減衰時間を持っていることに失望していたので覚えています... 5'11 "165ポンド。減衰時間は?
ジョージヘロルド

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問題の解決と目的

空間の重量をどのように測定しますか?重力がないので、確かにスケールではありません。振動を介して間接的に推定するには、特別な装置を使用する必要があります。

同様に、猫の値を測定しようとしているため、静電容量を直接測定することはできません。幸いなことに、コンデンサーで発生する物理学から、ネコのFaradicityを推測するために使用できることがわかっています。

Geomeowtry

この問題の形状を調べることから始めましょう。猫が伝統的な意味でコンデンサーであると正確に述べることはできませんが、猫は確かに電荷を蓄えることができます。実際には、猫の足が床と床(またはベッド、シーツなど)との間に誘電体を形成する、床と足と猫の組み合わせシステムについて説明しました。猫はセットアップの半分に過ぎませんが、私は逃げます。

したがって、猫を頭から尻まで10,000 Vで揚げるような抜本的な対策を講じることは避けます(猫を抵抗器としてモデル化できることはすでにわかっています)。その代わりに、私たちはかなり無害なことをします:猫を絶縁マットの上に置き(安全のためだけに)、10,000 Vを地面から引っ張ります。

体に電荷が蓄積されるとどうなりますか?

  • より多くの充電=より多くのエネルギー。より多くのエネルギー=より多くの質量。
  • より多くの電荷=より多くのイオン。より多くのイオン=より多くの力がどこかに。

単純な測定を行うには、2つの異なる方法があるように見えます。

Meowthed 1:より多くの電荷、より多くの質量

アインシュタインからのこの素晴らしい啓示からナプキンを導きましょう。

E=mc2m=Ec2a little rearrangementm=Ec2convert into differential form

さて、何でも、これでどこに行くの?あなた見えますか?質量変化とエネルギーの変化を関連付けることができます!その邪悪なE項はそれほど怖くはありません。これは、キャプキャパシターに蓄積されたエネルギー量に相当します。

Ejoules=CV(coloumb volts)1C=1F1VEjoules=FV2

今私たちはそこに着いています。組み合わせましょう!

m=[E]c2,E=FV2m=[FV2]c2=Fc2[V2]F=mc2[V2]

そこに、私の友人-あなたは家庭用体重計と電圧源で測定できる猫の静電容量の公式-多分約1000個の9Vバッテリーを直列に持っています。やるだけやってみよう。猫が人間に似ていると仮定すると、約100 pFの静電容量を推定できます。期待するものを見てみましょう10,000 V 1メガボルト。

100pF=mc2[106V]2,m1.11fg

何かについて不満を言わなければならない場合、猫の呼吸または毛皮/皮膚の通常の脱落による質量の変化を見逃す可能性があるのは事実です。また、100万ボルトで絶縁マットを横切って弧を描くかもしれませんが、ちょっと-測定しやすいものを望んでいました。

Meowthed 2:より多くの充電、より多くの力

力は小さいときに測定するのが難しいため、この1つには2レベルの間接参照が必要です(上記を参照)。猫に別の体重計を使用することもできますが、単純なものに頼りましょう-猫がalways.land.on.their.feetであるという事実です。

これに、いくつかの機器、つまり大きな磁石必要です。鳴らされたもの(猫、マット、および地面)からテストプラットフォームを取り出し、磁石を通して一緒に落とします。

F=q(E+v×B)

特に電界を作成していないため、電界を除去することから始めます。そして、私たちが扱っている電荷は猫の静電容量から来ることに注意してください。

C=qVq=CVF=CV(v×B)C=(1V)(Fv×B)

導出するのは簡単であり、基本的にはすべての問題をあなたのためにすでにレイアウトしているので、この導出の満足を得るために読者に任せるつもりです。

猫を垂直方向に起動すると、落下時に自然に回転し、足に着地するように向きを修正します。猫の身長と長さを測定し、猫が地面に当たったときに正確に90度回転するように、充電していないときに猫を落とす必要がある高さを決定します。猫が追いつかなくなるまで繰り返して改良します-猫は十分に速く回転できません。この制限に猫を連れてくると奇妙な効果が出てくるので、ここでは非常に注意してください。

猫が向きを正すために一生懸命努力していることを知っているので、今度は猫を充電して捨てることができます-爆弾ベイが開いています。さて、猫にエネルギーが与えられ、接地面とコンデンサを形成していると仮定すると、体の電荷は分離しているはずです:いくつかはその足に、他はその毛皮で覆われた背中の上部にあります。下降すると、これらの電荷はそれぞれ、上記のローレンツの導出に従って磁場を介して力を経験し、猫の体にトルクを発生させて、猫が乗っているマットに対して猫を回転させます。

猫の両端の電圧を、加えられたトルクがあなたの毛皮のような友人の努力と一致するまで上げ続けます。猫がまったく回転できなくなると、必要な変数がすべて揃います。

F v BVは最終降下時の電圧です。は、電圧を印加する前に猫がどれだけ速く回転できるかに基づいて、猫のトルクに由来します。高校レベルの物理学と特定の猫のジオメトリに頼ってこの値を導き出します(NB、これは一度だけ行う必要があり、将来の集計のために保存できます)。は、重力と、測定が行われた落下中の時点に完全に依存しています。は、使用する磁石に基づく既知の磁場強度です。FvB

これがあなたにとって複雑すぎると思われる場合は、観察を開始する前に猫を十分な高さの地点から落として、終末速度に到達するようにします。

最後に、いくつかのそわそわ、電圧源、鋭い目だけでの値を取得します。C

結論

明らかにこれは確かに彼らがこれまで行っている場合は、ほとんどの物理学の学生が、行っている簡単な問題であり、実際の物理学を。写真はありませんが、遅いので、このような基本的な雑学を手伝うのに時間をかけることはできません。この測定を行う方法は他にもたくさんありますので、あなたの思考のキャップをつけて、それがどうなるか教えてください!


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猫の電荷はエレクトロコピーを使用して測定できます。

参照したようなものを作成しましたが、MPF102を取得できませんでした。代わりに2N5464が正常に機能しました。記載されているように回路を構築し、金属製の箱に入れて(電池のマイナス側を箱に接地します)、記事に記載されているようにアンテナを追加します。LEDが点灯したら、キティがロードされています。

また、猫の代わりにYOUがロードされる場合があることに注意してください。充電レベルに違いがあるとザップが発生するため、猫よりも多く充電された場合はザップも発生します。キティをつかむ前に自分自身を接地します-あなたがまだザッピングされている場合、猫は充電されました。

William J. Beatyのエレクトロスコープamasci.com/emotor/chargdet.html


:私は私の娘の小学校の科学プロジェクトのために、このバージョンをしたinstructables.com/id/...
copper.hat

6

組み込みソリューションがまったく見られなかったことは興味深いと思います。

猫がCの場合、上記のようにRC回路を作成できます。猫Cと抵抗RをグランドからマイクロコントローラのIOピンに直列に接続します。猫が完全に充電されていることを確認するのに十分な長さでIOラインを高出力に設定します。次に、IOラインを入力に切り替えて、猫が地面に放電するのにかかる時間をカウントします。これが発生すると、IOラインの入力はゼロになります。

長期間にわたって平均を計算するために、ハードウェアタイマー割り込みで猫を繰り返し充電および放電します。猫の静電容量は、抵抗器の値と、完全に充電された電圧からマイクロコントローラのIOラインのしきい値電圧まで放電するのにかかった時間から計算できます。マイクロコントローラによって継続的に計算された値のLCD画面出力を備えた適切な猫プローブとバックパックを作成するのはあなた次第です。

この方法:

  1. 追加の測定機器は必要ありません。
  2. 継続的に測定します。
  3. ライブモニタリング用にLCD画面に出力できます。
  4. 猫に快適に乗れるほど小さいです。
  5. 完全に自動化されています。

3

猫を測定回路に接続することが最大の問題です。猫に測定プローブを取り付ける方法に関する国際規格がないためです。問題を回避する目的で、肉眼で見えるレベルで猫を見ていきます。

これが簡単な(実際には単純ではない)ソリューションです。必要なもの:

  • 猫よりも大きな面積を持つ2つの金属板
  • プレートの断熱材
  • インパルスまたは連続ソース

何をすべきか:

  1. 表面を絶縁しながら、2つの金属板で大きなコンデンサを構築します。電圧入力に対する応答を測定します。測定可能なものが得られるまで電圧を上げます。
  2. 猫をコンデンサに入れて、もう一度測定します。猫は静電容量を変更します。

事実上、最初の実行で1つのキャパシターを取得し、2回目の実行でそのキャパシターと直列に猫を取得します。異なる猫のパラメーターに依存する静電容量の関連モデルを得るために、異なる猫の位置、異なる食事、眠っている猫と覚醒している猫などの静電容量の変化を調べる必要があると思います。

猫の周波数応答がわからない場合は、DC入力とパルス入力の両方を試してください。猫は周波数に依存する必要があります。特に水双極子の反転の頻度に関しては、これは猫の良い部分です。

私はすぐに絵を描きます、今私はちょうど考えを共有したかったです。


猫をコンデンサプレートの間に配置し、十分な電圧をかけた状態で、実際には毛むくじゃらのダイ電気キャットキャパシタンスを測定することになります。
ネッド

正しい。あなたが望んでいる意味では、猫の猫のキャパシタンスを測定しません。猫モデルを作成するのに役立つ可能性があるため、マテリアルに関する詳細情報を入手すると役立つと思いました。猫モデルでは、科学を進歩させるために動物を使用する必要はありません!
WalyKu

2

それはあなたが求めるべき容量ではありません。あなたの猫の静電容量は、あなたが持っていたそのショックでは見当違いです。静電気の蓄積です。静電容量は、電荷バックの可能性ではなく、誘電体によるエネルギー処理能力に関するものです。(参照:http : //en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity

電子が互いに反発するという事実を使用して、そのレベルを把握できます。エレクトロスコープを構築できます(参考:http : //www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html

また、代わりにデジタル電圧計を使用できます。ACミリボルト機能に変換します。1つのプローブは接地されています。他のプローブを接触せずに、彼女の体幹に垂直に振ります(約2〜3 Hz)。


トランクを持つ動物は、より多くの静電容量を持っています。
ネッド

1
私はその言葉を胴体の同義語として使用しました。私はこの言語を完全には知りません。辞書を使うこともありますが、これは人気のある単語の奇妙な同義語につながることがあります。私はここで読み書きすることで英語でもっと速く進むと思います:)
アイハン

トランクはすばらしい言葉です。しかし、私はそれがより文学的であると思います、そして、最近それほど一般的に使われません。
-nielsbot

あなたは政治家ですか?彼らも、「あなたが尋ねるべき質問は...」と言う傾向があります:
ラッセル・マクマホン

1

質問が猫の抵抗である場合、誰もあなたのコンピューターの椅子から立ち上がって、どの引き出しにあなたのDVMがあるかを見つけることを提案しなかったら、奇妙ではないでしょうか?

または、「c」および1KHzに設定されたBK rlc-meter。

1本のリードが猫の鼻に触れます。他はどうですか?まあ、猫の静電容量は、導電性の塊へのアプローチ、または地面までの距離によって異なります。だから、他のリードはあなたに行き、猫の近くに手をかざします。猫が膝の上にいる場合はさらに多く、約20 pFが表示されます。


0

このCatpacitorをスキンする最良の方法

ここに掲載されている他の方法のいくつかは実行可能と思われますが、このテストはオシロスコープやいくつかの特定の高電圧コンデンサを必要とせずに実行できます。ただし、高インピーダンス/高電圧計が必要です。

これを処理するより良い方法は、単純な電流分割回路と同様に処理し、Ccatを直接計算するための基本方程式を導き出すことです。

ここに画像の説明を入力してください

この最初の回路のように、他の値がわかっていれば、Rxの決定はそれほど難しくありません。時間= 0では、電流はRxのみを流れます。時間= 1でスイッチが変化し、電流が2つのパス間で分割されます(RxとRrefを経由)。各パスの電流量は、抵抗値によって決まります。主な考え方は、合計入力電流は両方のスイッチ位置で同じままですが、各抵抗の電圧は各分岐の異なる電流により変化するということです。オームの法則を使用して、電圧変化を測定し、Rrefの値を知ることにより、Rxを計算できます。

ここに画像の説明を入力してください

この次の回路ペアでは、未知の静電容量(Ccat)を持つCatをグランドに導入します。時間= 0で、回路内の固定総電荷量(Qtotal0)があります。これは、Cat(Qcat0)の初期充電です。Catの初期充電により、初期電圧(Vcat0)が生成されます。

時間= 1でスイッチが変化し、総電荷がCatと基準コンデンサ(Cref)の間で分割されます。電荷移動により、Catの電圧(Vcat1)が変化します。基準コンデンサに転送された電荷は、Catの電圧に等しい電圧(Vcref1)を生成します(Vcat1 = Vcref1)。

いくらかの電荷が転送されたとしても、現在の回路の総電荷量(Qtotal1)はまだ初期電荷に等しいため、Qtotal0 = Qtotal1であることに注意することが重要です。

オームの法則と同様に、コンデンサの電圧は式V = Q / Cで求めることができます。この式を操作すると、コンデンサの電荷はQ = VCで求められます。コンデンサの充電式とCrefの値を知ることで、以下に示すように、Catの静電容量を決定するために2つの高電圧測定(時間= 0および時間= 1)のみが必要になります。

使用される用語:

コンデンサ充電の式:Q = VC、Qはコロンブス、Vはボルト、Cはファラッド

Qtotal0 =時刻の合計初期充電= 0

Qcat0 =猫の充電時間= 0

Qtotal1 =時刻の合計料金= 1

Qcat1 =猫の充電時間= 1

Qcref1 =時間でのCrefの充電= 1

Vcat0 =時間での猫の電圧= 0

Vcat1 =時間での猫の電圧= 1

Vcref1 =時間でのCrefの電圧= 1

Ccat =猫の静電容量

Cref =基準コンデンサ

計算:

@ time = 0、Cat(Vcat0)の電圧を測定します。

コンデンサあたりの充電式(Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@時間= 1、スイッチを変更し、Cat(Vcat1)の電圧を測定します。これはCref(Vcref1)の電圧でもあります。

回路内の総電荷が変化していないことを知る:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1は、Catの料金とCrefの料金で構成されているため、次のようになります。

Qtotal0 =(Qcat1 + Qcref1)

これらの料金をQ = VCごとに同等の形式に書き換えます:

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

このスイッチ位置Vcat1 = Vcref1で、式に代入することを思い出してください。

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

Ccatの用語を片側に:

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

Ccatを除外する:

Ccat(Vcat0-Vcat1)=(Vcat1 Cref)

Ccatを分離します。

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

完了...

次に例を示します。

Crefに標準値100pfを使用し、時間= 0および時間= 1でVcatを測定します(9kVおよび4kVを使用)

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

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

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

単一の比較的低い値(高電圧)のコンデンサを使用して、猫の静電容量を計算でき、猫にとって壊滅的な結果を招く可能性が低くなります。

また、これは純粋に理論的な試みであり、動物はプロセスで害を受けなかったことにも注意してください。結果は異なる場合があります。上記の情報の保護されていない、制御されていない、未承諾の、または不注意な使用による損害については責任を負いません。- 。- 楽しい


親愛なる、あなたの回路図では、猫は2本の足しか持っていないように見えますが、私の猫は4本の足を持っています。
-timthelion

1
あいにく、私は自分の派生は理論にすぎないと述べました。ストーリーブックの回答の詳細については、Puss-in-boots(2つの非導電性ゴム製ブーツ)で行われたと仮定できます。4本の足のうち2本が絶縁されているため、2本足のシミュレーションのみが必要です。
ネッド

まあ、現実になると、より大きな問題はすべての足が共通していることだと思います。その意味で、猫は帽子ではありません。
-timthelion

2
すべての足が共通している場合、共通のCat-thode接続を使用する必要があります。
ネッド

0

これを行うには、静電容量とFETアンプを使用した2段階の測定を行います。結果は、スコープまたはマルチメーターで読み取ることができます。

回路図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

最初:すべての請求を削除するためにC1を短くします。

2番目:入力を猫に接続する

猫の充電によってC1で生成された電圧を出力で読み取ります。したがって、Catの電荷はVout / C1です。

Power +とPower-がLF356の飽和を回避するのに十分であることを確認してください。直列抵抗器は、コンデンサに接続するときに猫が火花を散らさないようにするためにあります。

猫を「ロード」している間、継続的に読み取りたい場合は、容量性分周器が必要です。次の回路図でそれを行うことができます。

回路図

この回路をシミュレートする

出力は連続して読み取ることができます。


0

簡単な方法で定常状態の猫の静電容量を測定します。

警告:自宅でこれを試さないでください。これは著者によってテストされていません。

警告:送信電力は、電圧、周波数、静電容量の両方によって増加します。低周波数(75 Hzなど)、低rms電圧(1 Vrmsなど)、および低結合容量(15 pFなど)を使用します。

他の人が前に言ったように。ESD放電は静電容量だけでなく、あなたと猫の両方の電荷にも依存します。この回答は、定常ACシナリオで猫の静電容量を測定する方法を提案しています。

猫の小信号モデルが次のように見える場合:

回路図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

次に、このセットアップのように、低周波正弦発振器とrmsまたはピーク電圧計を使用して、キャパシティタンスCcatを測定できます(上記のESRはRcatであることに注意してください)。

回路図

この回路をシミュレートする

方法:

  • 最初にrmsマルチメーターを正弦波発振器に直接接続して、1 Vrmsの正弦波を確保し、安定した測定値を取得します。
  • 猫を切断したままにして、プローブのみを接続した状態でC1から正弦波を適用します。次に、計算してプローブ寄生Cparを見つけます。ここで、は1 Vrms入力信号、は測定されたVrms出力電圧です。Cpar=C1(Vi/Vo1)ViVo
  • ここで猫を接続し、プローブを接続した状態でサインを適用します。次に、計算してCcatを見つけます。ここで、は1 Vrms入力信号、は測定されたVrms出力電圧です。 V i V oCcat=C1Vi/VoC1CparViVo

猫との良好なつながりを得るのはおそらく難しいです。ESDリストバンドの線に沿って、安全な導電性ゲルまたは同様のものを編み込んだものが必要になる場合があります。鼻は良好な接続を得るのに適した場所かもしれませんが、素敵です...

良好な感度を得るには、C1の値の最適な選択は、C1がCpar + Ccatに近い場合です。

等価直列抵抗は問題を引き起こすことはありませんが、確かに、同じ結果が得られるまで1オクターブ下の周波数で測定を繰り返してください。さまざまな結果が得られるが、同じ周波数で再現可能である場合は、振幅応答のボード線図を作成してから、再度測定データを求めてください。最後に、CcatとRcatはウェットウェアであるため、おそらく長期的にはあまり安定していません。

あなたの猫はアンテナでもあるため、主電源から50 / 60Hzを拾う可能性があります。発振器の出力を接地したまま猫を接続するときに小さなrms出力値を測定する場合、このソースは割引される可能性があります。(アンテナ信号が大きい場合、別の方法でCcatを見つけることができる可能性があります=> C1のみを変更します。)上記の方法で、アンテナ信号が大きい場合は、信号が測定されないように測定周波数を選択してくださいtは位相関係に依存しすぎます。

時間をかけて詳細な時間分解能で測定値を取得するには、出力電圧をスコープで測定/記録する必要があります。ピーク振幅を測定する場合、rmsと同じ式が適用されます。したがって、出力を増幅してから半波整流器を使用すると、簡単な回路が提供されて、静電容量の連続的な読み取りが可能になります。

最後に、放電中の電圧の関数として静電容量を測定したい場合は、ジョージヘロルドの回答でも示されているように、オシロスコープで放電を記録する必要があります。このセットアップでは、方形波発振器を使用し、大きな放電抵抗を追加します。次に、電圧の変化率と既知の電流(電圧と放電抵抗から既知)に基づいて静電容量を計算します。

Ccat=V(t)/RdischargeddtV(t)C1Cpar

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猫の静電容量を測定するには、まず既知の電圧に充電された既知の静電容量のコンデンサが必要です。このコンデンサのコロンブスの電荷量はCVになります。Cはファラッド単位の容量、Vはボルト単位の電圧です。

猫を完全に退院させます。1つの方法は、接地されたアルミ箔の上を歩くことです。

コンデンサ端子の一方に箔を付け、もう一方を箔に取り付けます。猫がおやつを食べると、既知のコンデンサが放電し、電位が正確にバランスするまで猫が充電します。

次に、既知のコンデンサの電圧を再測定します。電圧変化に静電容量を掛けると、猫にどれだけの電荷が流れたかがわかります。その電荷を残りの電圧で割ったが猫の静電容量です。

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