Коли я домалюю свою кішку, а потім торкаюся її до носа, я отримую невеликий шок. Іноді, коли вона підходить до чогось, у неї іскриться ніс, і вона стрибає назад і тягне назовні. Мені було цікаво, як я можу зайнятися вимірюванням ємності своєї кішки.

Так скільки мікрофарадів у моєї кішки? Я не думаю, що я можу просто прикріпити чорну річ на мультиметрі до її хвоста, а потім торкнутися червоною стороною до її носа, як у цій статті wikihow . Ані стаття wiki про Ємність тіла, ані це питання обміну стеками на ту саму тему нічого не говорять про вимірювання.

У мене є Arpsino для мікросхем I2C, але це, здається, викидає випадкові числа між 200 і парою тисяч, і я не впевнений, що робити з цими номерами, навіть якщо була якась повторюваність для них.

Чи можна було б створити ремінь для дисплея для моєї кішки, який відображав би "поточний заряд" для моєї кішки на яскраво-помаранчевій світлодіодній сітці? Або мені обов'язково потрібно мати опорну напругу (моє розуміння електрики - це те, що напруга завжди відносна, чи це стосується і статичної електрики?)

Спасибі заздалегідь,

Тім

EDIT: Хоча теоретично відповідь Рассела Мак-Магона, я вважаю, що його метод не так легко реалізувати, як Джордж Герольд. Обидві відповіді, схоже, відповідають на безпосереднє запитання, поставлене в заголовку. Однак жоден не є повністю завершеним. Вони обоє залежать від вимоги мати повністю зарядженого кота. Але як ми знаємо, скільки разів погладити своїх котів, перш ніж вони повністю заряджаються.

Важливо також вимірювати заряд в режимі реального часу, відповідно до відповіді JRE, щоб встановити основу методів Герольда чи Макмахона. Використовуючи техніку JRE, ми можемо зарядити кішку до тих пір, поки заряд не перестане зростати, а потім виміряти ємність кота.

В ідеалі, якщо ми хочемо перевірити потенціал використання потужності як найпоширенішого джерела енергії пального після викопного палива, нам знадобиться надійне вимірювання в реальному часі накопиченого кілометрового міліватного години, а також зарядки викидів та заряду, що зберігаються у варрованому поглинанні.

Щодо вигідного прагнення до надійності дешевим способом: переконати себе у тому, що це досить складно виконати надійно (з лабораторною точністю), погляньте на те, що означає вимірювати "це" для людини, наприклад, у статті , які вивчали його для цілей, пов'язаних з ОУР, Числовий розрахунок ємності людини та тіла методом поверхневого заряду Осаму Фуджівара та Таканорі Ікава, дої: 10.1002 / ecja.10025 . Цитування з реферату:

Однак ємність тіла сильно залежить від взаємозв'язку між земною площиною і поставою тіла. Тому незрозуміло, які фактори керують ємністю тіла. У цій роботі статична ємність тіла, що стоїть на площині заземлення, обчислюється методом поверхневого заряду. [...] Встановлено, що ємність збільшується, коли спинки підошви взуття наближаються до площини заземлення, що ємність тіла на тій же висоті (10 мм), що і підошва взуття, становить 120-130 пФ, і що це близько 60 пФ, якщо розташування підошви достатньо високе. Результати обчислень підтверджуються вимірюванням ємності тіла.

А якщо вам цікаво їх метод вимірювання, ось деталі для цього з паперу:

На малюнку 7 (а) показаний метод вимірювання ємності людини і тіла, а на фіг. 7 (б) показана його еквівалентна схема. Тестована людина (зріст 168 см, вага 68 кг) з формою тіла, близькою до моделі тіла людини, стоїть босими ногами на плиті з пінопласту або перфорованої акрилової пластини (глибина 30 см, ширина 11 см) на металевій пластині у щиті Фарадея. Перфорована акрилова плита має 201 отвори, виконані свердлом діаметром 4,5 мм у випадкових місцях над плитою та співвідношенням площі близько 9%. Таким чином, відносна проникність ефективно знижується. За цієї умови джерело живлення використовується для зарядки до V _B0 (= 10 В) через аналоговий вимикач (Toshiba TC4066BP). Коли джерело живлення відключається за допомогою аналогового вимикача, потенціал тіла v _B(t) підсилюється підсилювачем з низьким входом-імпедансом (з вхідним опором R _i = 10,2 МОм, вхідна ємність C _i = 13,6 пФ) і спрямовується до комп'ютера через A / D перетворювач. Частота дискретизації перетворювача A / D становить 200 кГц, а рівень квантування - 12 біт. У потенційному вимірюванні металева пластина використовується як земля, до якої підключені заземлюючі пристрої вимірювальних пристроїв. З еквівалентної схеми на фіг. 7 (b) потенціал тіла v _B (t) задається виразом

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

Отже, з потенціальної характеристики розпаду можна отримати ємність тіла C _B.

Це, в основному, той самий постійний метод, запропонований Джорджем Герольдом (який я деякий час підтримував), але за стандартами набоїв. Ніхто не вимірює ємність тіла регулярністю (навіть для людей), тому я не знаю, чому ви очікуєте, що існує дешевий спосіб зробити це надійно ... Не майте на увазі, що це, ймовірно, буде досить сильно відрізнятися, коли кішка змінює положення тіла .

Крім того, якщо ви сподіваєтесь просто імітувати його на комп'ютері ... їх чисельна модель, швидше за все, не буде корисною для кота, оскільки:

Крім того, одяг та волосся не входять до числової моделі.

Про дещо старіший (але зараз у вільному доступі) папір, в якому обговорюються проблеми з точним вимірюванням ємності тіла, див. Н. Єонассен « Ємність людини»: статична чи динамічна концепція? . Читаючи це, одним із важливих моментів було те, що підошва взуття насправді є головним фактором ємності моделі людського тіла (тоді як волосся та одяг можна в основному ігнорувати). На жаль, це, мабуть, протилежне тому, що ви можете розраховувати на те, що домінуючий елемент опиниться у коті (у природному стані), що стосується ємності. На жаль, очки з баунті на SE дуже навряд чи будуть достатнім "грантом" для трусів для вирішення цієї досить різної моделі тіла котячих у своїх лабораторіях ...

"Не торкайся кота, надінь рукавичку"

• 

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Обладнання:
Вольтметр / осцилоскоп високого опору з датчиком НВ.
Високовольтні конденсатори низької ємності (1 10 100 1000 пФ) х 2 кожного.

Попередньо заряджайте конденсатори до якогось напіввідомого високої напруги та вимірюйте вольтметром для визначення здатності до вимірювання.

Для досконалих результатів повинні бути мінімальні лапи між першою та другою ітераціями 2.3.4.

1. Виберіть кришку - скажімо, 100 pF.
2. Розрядна кришка (коротка)
3. З’єднайте один кінець ковпачка з землею - один кінець ковпачка з кішкою.
   .... (Як досягти "кота" - це залишається як вправа для читача.)
   .... (Шапка та кішка зараз однаковою)
   Від'єднайте шапку від кота
4. Вимірити Вкап
5. повторити 2. 3. 4.
6. Порівняйте показання.
7. Повторіть з більш високою та нижньою кришками. Мета - це діапазон, де V1 / V2 корисно високий - скажімо про 2: 1.

Обробка.

Коли ковпачок підключається до кота, зарядка стягується. Частка кошти та ковпачки пропорційно ємності. Загальне падіння напруги відображає збільшення ємності системи від кришки добавки до котла. Якщо Vcat до і після передачі був відомий, ви можете розрахувати Ccat.
Але Vcat 'трохи важко' визначити.
Повторний процес дає другу точку і 2 одночасних рівняння можна вирішити, щоб дати Ccat.

Якщо Ccap << Ccat, дельта V невелика, а результати погано обумовлені. Якщо Ccap >> Ccat, дельта V велика, а результати погано обумовлені.

Якщо Ccap ~~~ = Ccat, каша - це правильно, а ліжко - саме так.
Якщо Ccap = Ccat, напруга зменшиться вдвічі при другому читанні.
V = Vcat_original / 2

Інакше зміна співвідношення пов'язана із оберненою пропорцією ємностей.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) або

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

E&O ....

---

DTTAH ...... Не намагайся цього вдома
ACNR ........ Всі турботи, ніякої відповідальності
IANAL ....... Я не юрист
YMMV ....... пробіг БУДЕ варіювати
E&OE ........ Помилки та недоліки виключені.

Як трохи риф на Spehro's, ємність ~ радіус. Ви можете виміряти власну ємність тіла за допомогою «сфери». Підключіть зонд x10, встановіть запуск на одиночний постріл, обдирайте ноги або натирайте светр (джемпер у Великобританії) і торкайтеся кінця зонда. Ви побачите свою розрядку через 10 Мг Ом 'зонду. Знайдіть точку 1 / е. Ось 'знімок для мене. (Вам потрібно трохи пограти, щоб отримати потрібну кількість побиття.) Я отримую приблизно 2,5 мс ~ 250 пФ. Ви можете спробувати те саме, що і з кішкою.

/

О, для кота (або більш точні цифри) вам слід відняти ємність зонда.
(приблизно 16pF для мого зонда x10.)

Редагувати для коментарів: Це приклад розпаду RC. RC - константа часу ланцюга. Дивіться статтю у вікі тут. Швидка оцінка постійної часу - це час, коли напруга впало до 1 / е від початкового значення. (1 / e - це приблизно 1/3) У "діапазоні кадрів вище цього часу приблизно 2,5 мс = RC (R = 10 Мег Ом)

Проблема Меоктивація та мета

Як можна виміряти вагу в просторі? Безумовно, не зі шкалою, бо гравітації немає. Треба використовувати спеціальний апарат, щоб вивести це опосередковано - через коливання.

Аналогічно, ви намагаєтеся виміряти значення кішки, завдяки чому не можете безпосередньо виміряти ємність. На щастя, є кілька речей, які ми знаємо з фізики, які зустрічаються в конденсаторах, які ми можемо використовувати для виведення нашої котячої фарадичності.

Геомеоутри

Почнемо з вивчення геометрії цієї задачі. Ми не можемо точно констатувати, що кішка є конденсатором у традиційному розумінні, хоча вона, безумовно, може зберігати заряд. Практично ви описали комбіновану систему «підлога-лапа-кішка», згідно з якою лапки кота утворюють діелектрик між нею і підлогою (або ліжком, або простирадлами, або будь-яким іншим). Кіт - це лише половина налаштування, але я відволікаюсь.

Таким чином, ми уникнемо таких різких заходів, як обсмажування кота 10 000 В з голови до хвоста (ми вже знаємо, що можемо моделювати кота як резистора). Натомість ми зробимо щось досить нешкідливе: наклеїмо кота на ізоляційний килимок (тільки для безпеки) і потягнемо 10 000 В з кота на землю.

Що відбувається, коли організм зберігає заряд?

• Більше заряду = більше енергії. Більше енергії = більше маси.
• Більше заряду = більше іонів. Більше іонів = більше сили десь.

Схоже, у нас є два різні способи зробити просте вимірювання.

Meowthed 1: Більше заряду, більше маси

Давайте зробимо деякі серветки з цього блискучого одкровення Ейнштейна.

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

Гаразд, що б там не було, куди я йду з цим? Ти це бачиш? Тепер ми можемо пов’язати зміну маси зі зміною енергії ! Цей грізний Е термін не так страшний, він еквівалентний кількості енергії, що зберігається в копальнику.

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

Тепер ми туди потрапляємо. Давайте поєднаємо!

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

Ось у вас це, мій друже, - формула для ємності кота, яку можна виміряти за допомогою побутової шкали та джерела напруги - можливо, близько тисячі 9В акумуляторів послідовно. Давайте спробуємо. Якщо припустити, що коти схожі на людину, ми можемо оцінити ємність приблизно в 100 pF . Давайте подивимось, на що чекати10000 V один мегавольт.

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

Ну, якщо ви повинні скаржитися на те, що це правда , що ми могли б пропустити зміна маси з дихання кішки або нормального пролиття хутра / шкіри. Крім того, ми можемо зробити дугу через ізоляційний килимок на мільйон вольт, але ей - ви хотіли чогось легко виміряти, а що простіше, ніж зважити кішку?

Meowthed 2: Більше заряду, більше сили

Для цього нам потрібні два рівні непрямості, оскільки сила може бути складно виміряти, коли вона мала (див. Вище). Хоча ми могли б використати іншу шкалу з кішкою на ній, давайте покладаємось на щось просте - те, що коти завжди.land.on.their.feet.

Для цього потрібно деяке обладнання, а саме деякі великі магніти. Візьміть нашу тестову платформу з відмереної (котик, килимок і площину основи) і опустіть їх разом через магніти.

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

Ми можемо почати, усунувши електричне поле, оскільки конкретно його не створили. Потім зауважте, що заряд, з яким ми маємо справу, походить від ємності кота.

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

Оскільки це виходить тривіально, і я вже в основному виклав всю проблему для вас, я збираюся залишити її читачеві, щоб задовольнити це виведення.

Якщо запустити кішку у вертикальній орієнтації, вона, природно, крутиться, коли вона падає, щоб виправити її орієнтацію, щоб приземлитися на ноги. Виміряйте зріст і довжину своєї кішки і визначте, наскільки високо потрібно її скидати, коли вона не заряджається, щоб вона обернулася рівно на дев'яносто градусів, коли вона потрапляла на землю. Повторіть і вдосконаліть, поки кішка не зможе більше не відставати - вона не може обертатися досить швидко. Будьте дуже обережні тут, тому що дивні ефекти вступають у гру, коли ви доводите кішку до цієї межі.

Знаючи, що кішка намагається найсильніше виправити свою орієнтацію, тепер можна зарядити її і відкинути - бомба відкривається. Тепер, припускаючи, що кішка заряджається енергією і утворює конденсатор із заземленою площиною, заряди в її тілі повинні були відокремитись: одні до лап, а інші до верху його пухнастої спини. У міру опускання ці заряди будуть випробовувати силу через магнітне поле згідно з виведенням Лоренца вище і створювати крутний момент на тілі кота, спричиняючи, що він крутиться відносно килимка, на якому він знаходиться.

Продовжуйте збільшувати напругу в кішці до тих пір, поки напружений крутний момент не збільшиться із зусиллями вашого пухнастого друга, щоб він виправдав себе. Коли кішка вже не може взагалі крутитися, у вас є всі необхідні змінні.

$V$ - напруга при остаточному падінні. походить від крутного моменту на коті, виходячи з того, наскільки швидко він міг крутитися перед подачею напруги. Зверніться до фізики середньої школи та геометрії вашої конкретної кішки, щоб отримати це значення (NB: це потрібно зробити лише один раз і їх можна зберегти для майбутніх таблиць). повністю залежить від сили тяжіння та моменту часу під час падіння, коли проводилися вимірювання. - це відома напруженість магнітного поля на основі вимкнених магнітів.$\vec F$$\vec v$$\vec B$

Якщо це здається вам занадто складним, просто опустіть кішку з достатньо високої точки, щоб вона досягла кінцевої швидкості перед початком спостережень.

Нарешті, ви отримуєте значення не маючи нічого, окрім повороту, джерела напруги та пильних очей.$C$

Висновок

Очевидно, що це проста проблема більшості студентів фізики, якщо вони ніколи не займалися реальною фізикою. Картинки відсутні, але пізно, і я не можу витратити весь свій час, допомагаючи тобі на такі основні дрібниці. Існує набагато більше способів зробити це вимірювання, тому надіньте свою шапку для мислення та повідомте нам, як це відбувається!

Ви можете виміряти заряд кішки за допомогою електрокопа.

Я створив такий, як посилання, але не міг отримати MPF102. Натомість 2N5464 працював чудово. Побудуйте схему, як описано, укладіть її в металевий ящик (заземліть негативну сторону батареї до коробки) та додайте антену, як описано в статті. Якщо світлодіод горить, значить, у вас завантажений кошеня.

Також зверніть увагу, що ви можете бути завантажені замість кота. Zap трапляється, коли різниця в рівнях зарядки, тому, якщо вам заряджають більше, ніж кішка, ви також отримаєте захват. Приземліться перед тим, як схопити кошеня - якщо вас все-таки запхають, то кішку заряджають.

Мені цікаво, що я не бачив жодних вбудованих рішень.

Ви можете створити RC-ланцюг, як описано вище, де ваша кішка є C. Підключіть свою кішку C і резистор R послідовно від землі до штифта IO на мікроконтролері. Встановіть лінію введення-виведення на високу продуктивність досить довго, щоб бути впевненим, що ви повністю зарядили свою кішку. Потім переключіть лінію вводу-виводу на вхід і порахуйте, скільки часу потрібно, щоб ваша кішка розрядилася на землі. Коли це відбудеться, вхід у рядку вводу-виводу перейде до нуля.

Багаторазово заряджаючи та розряджаючи кішку на апаратному таймері, щоб обчислити середній час. Ємність вашої кішки можна обчислити за значенням резистора і часу, необхідного для розряду від повністю зарядженої напруги до порогової напруги на лінії вводу мікроконтролера. Вам належить зробити хороший зонд для котів та рюкзак з РК-екраном значення, яке постійно обчислюється мікроконтролером.

Цей спосіб:

1. Не вимагає додаткового вимірювального обладнання.
2. Заходи безперервно.
3. Можна вивести на РК-екран для моніторингу в прямому ефірі.
4. Досить малий, щоб комфортно їздити на коті.
5. Повністю автоматизований.

Поєднання кота з вимірювальним контуром є найбільшою проблемою, оскільки немає міжнародних стандартів щодо того, як вимірювальний зонд повинен бути прикріплений до кішки. Для того, щоб обійти проблему, ми розглянемо кота на макроскопічному рівні.

Ось просте (це не зовсім просте) рішення. Необхідні речі:

• дві металеві пластини, які мають більшу площу, ніж у вашої кішки
• ізоляційний матеріал для плит
• імпульсне або безперервне джерело

Що робити:

1. Побудуйте великий конденсатор з двох металевих пластин, ізолюючи їх поверхню. Виміряйте його реакцію на вхід напруги. Підвищуйте напругу, поки не отримаєте щось вимірювальне.
2. Покладіть свою кішку в конденсатор і виміряйте ще раз. Кіт змінить ємність.

Ефективно ви отримаєте один конденсатор під час першого запуску, а кішка послідовно з цим конденсатором у другому. Я б припустив, що ви повинні подивитися на зміну ємності для різних позицій котів, різних дієт, сплячого кота проти неспаного кота тощо, щоб отримати відповідну модель ємності, залежно від різних параметрів кота.

Не знаючи частотного відгуку кота, слід спробувати як постійний, так і імпульсний входи. Кішка повинна залежати від частоти. Особливо, що стосується частоти гортання водних диполів, оскільки це хороша частина кота.

Я скоро намалюю фотографії, зараз я просто хотів поділитися ідеєю.

Це не ємність, яку ви повинні просити. Ємність вашої кішки не має відношення до того шоку, який ви мали. Це накопичення статичного заряду. Ємність - це здатність до енергетичних транзакцій діелектричним матеріалом, а не потенціал заряду заряду. (дивіться: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Ви можете мати уявлення про його рівень, використовуючи факт відштовхування один від одного електронів. Ви можете побудувати електроскоп (корисно: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Також замість цього можна використовувати цифровий вольтметр. Перетворіть його у функцію змінного струму змінного струму. Один зонд заземлений. Поверніть інший щуп (~ 2-3 Гц) перпендикулярно до його тулуба, не торкаючись.

Якщо питання стосується котячого опору, не було б дивним, якби ніхто не запропонував встати зі свого комп'ютерного крісла та знайти, в якому ящику є ваш DVM?

Або BK-метр Rlc, встановлений на "с" та 1 КГц.

Один ведучий торкається котячого носа. А як щодо інших? Що ж, Cat-проживання залежить від підходу до провідних мас або відстані до землі. Отже, інший ведучий йде до ВАС, і наведіть руку біля кота. Слід бачити ~ 20 пФ, набагато більше, якщо кішка у вас на колінах.

Найкращий спосіб зняти цей Catpacitor

Хоча деякі з інших способів, розміщених тут, здаються працездатними, цей тест можна зробити, якщо не потрібно осцилографа або декількох конкретних значень конденсаторів високої напруги. Хоча високий опір / високий вимірювач напруги є необхідністю.

Кращим способом впоратися з цим було б поводження з ним подібним до простого ланцюга дільника струму, а потім отримати базове рівняння для обчислення безпосередньо Ccat.

Як і в цьому першому ланцюзі, визначити Rx не так складно, якщо відомі інші значення. За час = 0 струм протікає лише через Rx. За час = 1 перемикач змінюється і струм ділиться між двома контурами (через Rx і Rref). Величина струму в кожному шляху визначається значеннями резистора. Основна ідея полягає в тому, що загальний вхідний струм залишається однаковим в обох положеннях вимикача, але напруга на кожному резисторі буде змінюватися через різні струми в кожній гілці. Використовуючи закон Ома Rx можна обчислити, вимірявши зміни напруги та знаючи значення Rref.

У цій наступній парі ланцюга ми вводимо Cat із невідомою ємністю (Ccat) на землю. У часі = 0 в ланцюзі фіксований загальний заряд (Qtotal0). Це початковий заряд на Cat (Qcat0). Початковий заряд на Cat виробляє початкову напругу (Vcat0).

За час = 1 перемикач змінюється і загальний заряд ділиться між Cat і опорним конденсатором (Cref). Напруга на Cat змінюється (Vcat1) через передачу заряду. Заряд, переданий опорному конденсатору, виробляє напругу (Vcref1), яка дорівнює напрузі на Cat (тому Vcat1 = Vcref1).

Важливо зауважити, що, хоча деякий заряд був переданий загальним зарядом зараз у ланцюзі (Qtotal1), все ще дорівнює початковому заряду (тому Qtotal0 = Qtotal1).

Аналогічно закону Ома напругу на конденсаторі можна знайти за рівнянням V = Q / C. Маніпулюючи цим рівнянням, заряд конденсатора можна знайти за Q = VC. З рівнянням заряду конденсатора та знанням значення Cref потрібно лише два вимірювання високої напруги (за часом = 0 і час = 1) для визначення ємності Кота, як показано нижче.

.

Використані терміни:

Рівняння заряду конденсатора: Q = VC, з Q у Коламбах, V у вольтах, C у Фарадах

Qtotal0 = Загальний початковий заряд за час = 0

Qcat0 = Заряд за Cat за час = 0

Qtotal1 = Загальна плата за час = 1

Qcat1 = Заряд за Cat за час = 1

Qcref1 = Заряд за Cref за час = 1

Vcat0 = Напруга на Cat за час = 0

Vcat1 = Напруга на Cat за час = 1

Vcref1 = Напруга на Cref за час = 1

Ccat = Ємність Кіт

Cref = Еталонний конденсатор

.

Розрахунок:

@ час = 0, вимірюйте напругу на Cat (Vcat0).

На рівняння заряду конденсатора (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ час = 1, перемикач зміни, вимірювання напруги на Cat (Vcat1), це також напруга на Cref (Vcref1).

Знаючи, що загальний заряд у ланцюзі не змінився:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 складається із заряду на Кішку та заряду на Cref, так що:

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Перепишіть ці збори як їх еквівалентну форму на Q = VC:

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

Нагадаємо, що з цим положенням перемикача Vcat1 = Vcref1, підставляємо в рівняння:

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

Переведіть терміни Ccat в одну сторону:

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

Вивільнення Ccat:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Vcat1 Cref)

Ізолювати кот:

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

Готово ...

.

Тепер для прикладу:

Використовуйте стандартне значення 100pf для Cref, вимірюйте Vcat на час = 0 і на час = 1, (використовуйте 9 кВ і 4 кВ)

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

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

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

.

Використовуючи єдиний відносно низький значення (високовольтний) конденсатор, можна розраховувати ємність Cat, з меншою ймовірністю будь-яких котячих тастрофічних наслідків.

Також зауважте, що це була суто теоретична справа, жодна тварина не постраждала в процесі. Ваші результати можуть відрізнятися. Не несе відповідальності за будь-які збитки внаслідок незахищеного, неконтрольованого, небажаного або необережного використання вищезазначеної інформації. - .- Насолоджуйтесь

Це можна зробити в два етапи з ємністю і підсилювачем FET. Ви можете прочитати результат на області чи на мультиметрі.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Перший: Короткий C1, щоб усунути всі заряди.

Друге: підключіть введення даних до кота

На виході ви прочитаєте напругу, що генерується на С1 зарядом кота. Тому зарядка Cat коштує Vout / C1.

Переконайтесь, що Power + і Power- достатньо, щоб уникнути насичення LF356. Серійний резистор є, щоб уникнути іскрення вашої кішки при підключенні її до конденсатора.

Якщо ви хочете мати безперервне читання, поки ви «завантажуєте» свою кішку, знадобиться ємнісний роздільник. Наступні схеми могли це зробити.

^{моделювати цю схему}

Вихід можна читати безперервно.

Вимірювання стаціонарної котячої ємності простим методом.

Попередження: Не намагайтеся цього вдома. Це не перевірено автором.

Попередження: Передавана потужність збільшується як напругою, частотою, так і ємністю. Використовуйте низьку частоту (наприклад, 75 Гц), низьку напругу Rms (наприклад, 1 Врм) і низьку ємність зв'язку (наприклад, 15 пФ).

Як казали інші раніше. Розряд ОУР залежить не тільки від ємності, але і від заряду, як вашого, так і котячого. У цій відповіді пропонується метод вимірювання ємності кота за стаціонарним сценарієм змінного струму.

Якщо маленька модель сигналу кота виглядає так:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Тоді ви можете виміряти потужність Ccat за допомогою низькочастотного синусоїдального осцилятора і RMS або пікового вольтметра, як у цій установці (примітка ESR вище - Rcat внизу):

^{моделювати цю схему}

Спосіб:

• Спочатку підключіть РМ-мультиметр безпосередньо до синусоїдального генератора, щоб переконатися, що у вас є синус 1 Vrms, і ви отримаєте постійне зчитування.
• Тримайте кішку відключеною і застосовуйте синус через С1 тільки підключений зонд. Потім знайдіть зонд паразитичного Cpar, обчисливши: , де - вхідний сигнал 1 Vrms, а - вимірювана вихідна напруга Vrms.$C_{par} = C_1(V_i/V_o - 1)$$V_i$$V_o$
• Тепер підключіть кота та застосуйте синус із підключеним зондом. Потім знайдіть Ccat, обчисливши: , де вхідний сигнал 1 Vrms, а - вимірювана вихідна напруга Vrms.$C_{cat} = C_1V_i/V_o-C_1-C_{par}$$V_i$$V_o$

Отримати хороший зв’язок з кішкою, мабуть, хитро. Можливо, знадобиться щось по лінії ЕРМ на зап'ясті, обтягнутому якимось безпечним провідним гелем або подібним. Ніс може бути підходящим місцем для гарного зв’язку, але будьте приємні ...

Для гарної чутливості найкращий вибір значення C1 - це коли C1 близький до Cpar + Ccat.

Еквівалентний опір серії не повинен створювати проблем, але, щоб бути впевненим, повторюйте вимірювання з частотою на одну октаву вниз, поки не отримаєте однаковий результат. Якщо ви отримуєте різні результати, але вони повторюються з однаковою частотою, спробуйте скласти графік bode відповіді на величину, а потім запитайте знову з деякими даними вимірювань. Нарешті, Ccat і Rcat - це вологі засоби, тому вони, ймовірно, не надто стійкі з часом.

Ваша кішка також є антеною, тому вона, ймовірно, відбирає 50/60 Гц від мережі. Це джерело може бути знижено, якщо виміряти невелике значення RMS на виході під час підключення кішки, зберігаючи вихідний генератор заземленим. (Якщо сигнал антени великий, можливо, ви зможете знайти Ccat іншим методом => лише варіюючи C1.) У вищеописаному способі, якщо сигнал антени великий, слід спробувати вибрати частоту для свого вимірювання, щоб сигнали виграли ' t занадто сильно залежить від фазового відношення.

Для отримання вимірювань у часі, з детальним часовим дозволом, необхідно виміряти / записати вихідну напругу з розмахом. При вимірюванні амплітуди піків застосовуються ті самі рівняння, що і для rms. Отже, посилення виходу, а потім використання напівхвильового випрямляча повинно забезпечити простий ланцюг, щоб забезпечити безперервне зчитування потужності.

Нарешті, якщо ви хочете виміряти ємність як функцію напруги під час розряду, то слід записати розряд за допомогою осцилографа, як це також показав Джордж Герольд у своїй відповіді. Для цієї установки використовуйте квадратний хвильовий осцилятор і додайте резистор великого розряду. Потім обчислюють ємність виходячи зі швидкості зміни напруги та відомого струму (відомого з напруги та опору розряду).

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

Для вимірювання потужності вашої котячої камери спочатку потрібен конденсатор з відомою ємністю, зарядженою до відомої напруги. Кількість заряду в Коламбах у цьому конденсаторі буде CV, де C - ємність у фарадах, а V - напруга у вольтах.

Тепер повністю звільнити свою кішку. Один із способів може бути, щоб потім пройти через якусь заземлену алюмінієву фольгу.

Прикладіть частування до одного з клем конденсатора, іншого - до шматка фольги. Коли ваша кішка прийме частування, відомий конденсатор розрядиться, і кішка зарядиться, поки їх потенціал напруги точно не врівноважиться.

Тепер знову виміряйте напругу на відомому вам конденсаторі. Зміна напруги , помножене на ємність буде сказати вам , скільки заряду увійшов у вашій кішки. Цей заряд, розділений на решту напруги , є ємністю вашої кішки.