测量猫的电容


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当我抚摸我的猫,然后触摸她的鼻子时,我会感到有点震惊。有时,当她走到某个地方时,她的鼻子会发火花,然后跳回并喘气。我想知道如何测量猫的电容。

那我的猫有几个微法拉呢?我不认为我可以像本wikihow文章中那样,将万用表上的黑色东西附着在她的尾巴上,然后触摸她鼻子的红色侧面。关于本体电容的Wiki文章和关于同一主题的堆栈交换问题都没有告诉我有关测量的任何信息。

我有一个用于Arduino的I2C封装芯片,但这似乎抛出了200到数千之间的随机数,即使它们有任何可重复性,我也不知道该如何处理这些数字。

是否可以在我的猫咪的显示屏上创建一条皮带,在明亮的橙色LED网格上为我的猫咪显示“当前电荷”?还是我一定需要一个参考电压(我对电的理解是电压始终是相对的,这是否也适用于静电?)

提前致谢,

提姆

编辑:虽然拉塞尔·麦克马洪(Russell McMahon)在理论上的回答似乎行得通,但我认为他的方法不像乔治·赫罗德(George Herold)那样容易实施。这两个答案似乎都可以回答标题中提出的紧迫问题。但是,两者都不是完整的。他们俩都取决于要养一只充满电的猫。但是,我们怎么知道猫充满电之前要拍打几次呢。

同样重要的是,能够根据JRE的响应实时测量电荷,从而为Herold或McMahon的方法奠定基础。使用JRE的技术,我们可以为猫充电,直到电荷停止上升,然后测量猫的电容。

理想情况下,如果要验证作为纯正的后化石燃料能源的潜力,那么我们将需要可靠地实时测量猫的存储毫瓦时数,以及净电荷和纯净电荷。


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如果您最终获得了准确的电容值,请告诉我们。
尼克·约翰逊

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您可能会喜欢带有长导电布并拖在地板上的项圈。我已经让我的孩子们接地了,但从未让我的猫接地。
dotancohen 2015年

5
您要测量电容,还是只想知道小猫是否已充电?可以使用验电器(amasci.com/emotor/chargdet.html)检测电荷。我在找到MPF102时遇到了麻烦,但是任何N通道小信号JFET都可以工作(我使用的是2N5464。)
JRE

4
你说猫,所有工程师振作起来。
马特·杨

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正如物理学家所说,我们可以按以下方式计算电容:第一,让我们假设猫是一个均匀的球体……
休·博斯韦尔

Answers:


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关于以便宜的方式对可靠性的赏金追求:要使自己确信这是一项可靠的工作(要达到实验室的精确度)是一项相当困难的任务,请查看为一个人量度“可靠性”的含义,例如在一篇论文中出于静电放电相关目的对其进行研究的研究人员,藤原修(Osamu Fujiwara)和石川隆纪( Takanori Ikawa)通过表面电荷法对人体电容进行了数值计算doi:10.1002 / ecja.10025。引用摘要:

但是,人体电容在很大程度上取决于接地平面与人体姿势之间的关系。因此,尚不清楚哪些因素决定着人体电容。在本文中,通过表面电荷法计算了站立在接地面上的物体的静电容。daccess-ods.un.org daccess-ods.un.org发现随着鞋底的底面接近接地平面,电容增加,与鞋底相同高度(10毫米)的人体电容为120至130 pF,如果鞋底位置足够高,则约为60 pF。计算结果通过测量身体电容得到证实。

如果您对它们的测量方法感到好奇,请参见本文中的详细信息:

在此处输入图片说明

图7(a)示出了人体电容的测量方法,图7(b)示出了其等效电路。被测人(身高168厘米,体重68公斤)的身体形状接近人体模型,赤脚站立在聚苯乙烯泡沫塑料板上或穿孔的丙烯酸板(深度30厘米,宽度11厘米)在金属板上在法拉第盾牌中。穿孔的丙烯酸板有201个孔,用钻孔器在板上随机位置上有一个直径为4.5 mm的钻头,面积比约为9%。这样,有效地降低了相对介电常数。在这种情况下,电源通过模拟开关(Toshiba TC4066BP)用于充电至V B0(= 10 V)。通过模拟开关关闭电源时,人体电位v B(t)由低输入阻抗放大器放大(输入电阻R i = 10.2 MOhm,输入电容C i = 13.6 pF),并通过A / D转换器定向到计算机。A / D转换器的采样频率为200 kHz,量化级别为12位。在电位测量中,金属板用作测量设备的接地连接所连接的接地。根据图7(b)的等效电路,人体电位v B(t)由下式给出:

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

因此,可以从电位衰减特性推导出体电容C B。

这与乔治·赫罗德(George Herold)建议的时间常数方法基本相同(我曾在不久前提出支持),但采用的标准是棺材标准。没有人能定期测量人体电容(即使对于人类也是如此),所以我不知道为什么您期望有一种便宜的方法来可靠地做到这一点...没关系,随着猫咪改变身体姿势,它可能会发生很大变化。

另外,如果您希望只在计算机上进行仿真……它们的数值模型对猫来说可能不会很好,因为:

另外,衣服和头发不包括在数值模型中。

对于较旧的(但现在可免费获得)的论文,该论文讨论了获取准确的人体电容的问题,请参阅N. Jonassen的《人体电容:静态还是动态的概念?。读到这一点,最重要的一点是,鞋子的鞋底实际上是人体模型电容的主要贡献者(而头发和衣服基本上可以忽略不计)。capacitance,就电容而言,主要元素可能处于猫的状态(自然状态),这可能是相反的。不幸的是,对SE的奖励积分不太可能成为棺材在他们的实验室中处理这种完全不同的猫咪身体模型的足够“赠予”。


查找旧书是一个好主意。这是一个jn.nutrition.org/content/134/8/2110S.full研究,它可以针对某些目的或其他目的测量电容。
timthelion 2015年

@timthelion:营养论文只是简单地提到它们测量狗的皮肤电容。
Fizz

如果您对特定组织感兴趣而不是对整个身体感兴趣……美国空军已经对30种物种(包括猫科动物)进行了广泛的审查/研究:dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD= ADA309764(由于)组织是均匀的,因此它们具有电导率介电常数
Fizz

我选择了您的答案,尽管我认为Herold先生和MAC先生也值得一提。我选择它是因为它的质量很好,而且很“有趣”。
timthelion 2015年

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“触摸不是猫,是手套”

  • 在此处输入图片说明

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

设备:
高阻抗电压表/带高压探头的示波器。
高压低电容电容器(1 10 100 1000 pF)x每个2个。

预测试-将电容器充电至某个半已知的高压,并使用电压表进行测量以确定测量能力。

为了获得完美的结果,在2.3.4的第一次和第二次迭代之间应该有最少的爪子。

  1. 选择上限-例如100 pF。
  2. 排放口盖(短)
  3. 将盖的一端接地-盖的一端连接到Cat。
    ....(如何“
    捉猫”作为练习留给读者。)....(帽子和猫现在处于同一水平)
    断开帽子与猫的连接
  4. 测量Vcap
  5. 重复2. 3. 4。
  6. 比较读数。
  7. 重复使用大写和小写。目标是V1 / V2较高的范围-例如大约2:1。

加工中。

当盖子连接到Cat盖子时,已充电。Cat和Cap的电荷与电容成比例。总电压下降反映了从附加电容到Ccat的系统电容的增加。如果知道传输前后的Vcat,则可以计算Ccat。
但是Vcat很难确定。
重复过程给出第二点,可以求解2个联立方程,得到Ccat。

如果Ccap << Ccat,则增量V很小,结果将不正确。如果Ccap >> Ccat,则增量V很大,结果不正确。

如果Ccap ~~~ = Ccat,则粥就在右边,床就在右边。
如果Ccap = Ccat,则电压在第二次读数时将减半。
V = Vcat_original / 2

否则比率变化与电容成反比。
V2 = V1 x Ccat /(Ccat + Ccap)或

假设V1 / V2 = 0.75 Ccat = 3 x Ccap。

E&OE ....


DTTAH ......不要在家尝试
ACNR ........一切都没有责任
IANAL .......我不是
YMMV 律师.......您里程WILL变化
E&OE ........错误和遗漏除外。


4
恭喜,我怀疑有人会提出一个合理的答案,这会吓到追赶者。
Dzarda

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我们可以获得电容的下限。如果我们在真空中假设半径为R的孤立球形猫,则电容将为4 RF。如果该猫的半径为0.1m,则约为11pF。πϵ0R
Spehro Pefhany,2015年

4
首先,ACNR代表什么?其次,我不清楚在步骤3中应该给猫充电还是不充电。如果已充电,如何确保猫充满电?
timthelion 2015年

7
确保使用CAT-5电缆
Jim Garrison

8
@SpehroPefhany看哪,一只球形猫。现在隔离它。cdn.techgyd.com/...
FullmetalEngineer

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作为Spehro的即兴演奏,电容〜半径。您可以使用“示波器”测量自己的身体电容。连接x10探头,设置触发单发触发,Sc脚或擦毛衣(在英国跳跳),然后触摸探头的末端。您将通过'scope探头的10 Meg Ohm看到放电。找到1 / e点。这是为我拍摄的。(您必须花一点时间才能获得适当的磨损量。)我得到约2.5 ms〜250 pF。您可以和猫一起尝试同样的事情。

/ 在此处输入图片说明

哦,对于猫(或更准确的数字),您应该减去探针电容。
(对于我的x10探头,约为16pF。)

编辑评论:这是RC衰减的示例。RC是电路的时间常数。 在此处查看维基文章。 对时间常数的快速估算是电压下降到其初始值的1 / e所花费的时间。(1 / e大约是1/3)在这段时间以上的拍摄范围中,大约是2.5毫秒= RC(R = 10兆欧)


4
这看起来是一种合理的方法。但是,我在家没有望远镜。我必须在hackerspace上问是否允许猫入内……
timthelion

1
我总是得到积极的动力。我尝试与其他材料摩擦..但没有负面影响。您的结果可能会有所不同。(只是警告)
George Herold

2
@Kynit,谢谢,我十岁时的第一个答案,我得到了徽章或其他东西。。。它可能涉及一只猫。sci.electronics.design上的J. Larkin教会了我这个技巧。(我在触摸电路时看到某种奇怪的效果。)我记得是因为他对我的衰减时间更长感到失望……这意味着我更大。5'11“ 165磅。您的衰减时间是多少?
George Herold 2015年

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问题思考与目的

如何测量空间重量?当然没有刻度,因为没有重力。必须使用一种特殊的仪器,通过振荡来间接推导它。

同样,您正在尝试测量猫的值,从而无法直接测量电容。幸运的是,我们从物理学中了解到电容器中发生的一些事情,可以用来推断猫的Faradicity。

地ow

让我们开始研究这个问题的几何形状。尽管它确实可以存储电荷,但我们不能确切地说它是传统意义上的电容器。实际上,您已经描述了一种组合式地爪猫系统,该系统的猫爪在其和地板(或床,床单或其他东西)之间形成电介质。猫只是设置的一半,但我离题了。

因此,我们将避免采取激烈的措施,例如从头到尾用10,000 V的电压煎炸猫(我们已经知道我们可以将猫建模为电阻器了)。取而代之的是,我们将做一些相当无害的事情:将猫咪粘在绝缘垫上(为安全起见),并从猫咪地上拉出10,000 V的电压。

实体存储费用时会发生什么?

  • 电荷更多=能量更多。更多的能量=更多的质量。
  • 更多的电荷=更多的离子。更多的离子=某处的作用力更大。

看起来我们有两种不同的方法可以进行简单的测量。

已获好评1:更多电荷,更多质量

让我们从爱因斯坦的辉煌启示中吸取一些灵感。

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

好吧,随便,我要去哪里?你看到了吗?现在,我们可以与一个质量变化能量变化!那个邪恶的E术语并不那么令人恐惧,它等效于电容中存储的能量。

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

现在我们到了。让我们结合起来!

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

我的朋友,到那里就可以买到-一个可以用家用秤和电压源测量的猫的电容公式-可能约有1000个串联的9V电池。试一试吧。假设猫与人类相似,我们可以估计大约100 pF的电容。让我们来看看10,000伏 一兆伏。

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

好吧,如果你一定要抱怨的东西,这真的,我们可能会从猫或皮毛/皮肤的正常脱落的呼吸错过质量的变化。另外,我们可能会以一百万伏的电压在绝缘垫上产生电弧,但是,嘿-您想要一些易于测量的东西,并且比称重猫还容易吗?

好评2:更多冲锋,更多力量

我们为此需要两个间接级别,因为当力很小时,要测量它可能很棘手(请参见上文)。尽管我们可以在上面的猫上使用另一个秤,但让我们依靠简单的东西-猫总是在自己的脚上着陆。

确实需要一些设备,即一些大磁铁。从低空的平台(猫,垫子和地平面)拿起我们的测试平台,并通过磁铁将它们放在一起。

F=q(E+v×B)

我们可以从消除电场开始,因为我们还没有专门创建电场。然后,请注意,我们要处理的电荷来自猫的电容。

C=qVq=CVF=CV(v×B)C=(1V)(Fv×B)

因为推导很简单,而且我已经为您基本提出了整个问题,所以我将把它交给读者,以使您对推导感到满意。

如果您以垂直方向启动猫,则它自然会在掉落时自然旋转以纠正其方向,以便落在其脚上。测量猫的高度和长度,并确定在不带电的情况下需要将其掉落的高度,以使它落在地上时精确旋转了90度。重复并完善,直到猫不再跟上-旋转得不够快。在这里要特别小心,因为当您将猫带到这个极限时会产生奇怪的影响。

知道猫正在尽最大努力纠正其方向后,您就可以对它进行充电并放下-炸弹舱打开。现在,假设猫已通电并与地平面形成电容器,则猫体内的电荷应已分开:其中一些电荷到其爪子上,而另一些电荷在其毛茸茸的顶部。当其下降时,这些电荷将分别根据上述洛伦兹的推导经受磁场的作用力,并且会在猫身上产生扭矩,从而使猫相对于其上的垫子旋转。

继续增加猫身上的电压,直到施加的扭矩与毛茸茸的朋友的努力相匹配为止。当猫根本无法旋转时,您便拥有了所有必需的变量。

F v BV是最后压降时的电压。是从猫上的转矩得出的,其取决于施加电压之前它旋转的速度。求助于高中物理和您特定猫的几何形状即可得出该值(注意,此操作只需执行一次即可保存,以备将来使用。)完全取决于重力和进行测量时的跌落时间点。是基于您使用的磁体的已知磁场强度。FvB

如果这对您来说太复杂了,只需将猫从足够高的高度放下,使其达到最终速度,然后再开始观察即可。

最后,除了一些烦躁,电压源和敏锐的目光之外,您什么都没有得到的值。C

结论

显然,这是大多数物理学生完成的一个简单问题,即使他们确实曾经做过真正的物理学。图片丢失了,但是已经很晚了,我不能花所有的时间来帮助您解决这种基本的琐事。还有更多的方法可以进行此测量,因此请加倍考虑,让我们知道它的进展!


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您可以使用电子笔测量猫身上的电荷

我建立了一个像所引用的那种,但是没有MPF102。2N5464则工作正常。按照所述方法构建电路,将其封闭在金属盒中(将电池的负极与该盒接地),并按照本文所述添加天线。如果LED点亮,则说明您已经装满小猫了。

另请注意,您可能是被加载的,而不是猫。当收费水平存在差异时,就会发生Zap攻击,因此,如果您所收取的费用超过了猫的费用,您也会受到Zap攻击。抓住猫之前,先将自己接地-如果仍然被拉伤,则猫会被充电。

William J.Beaty的验电器amasci.com/emotor/chargdet.html


我为女儿的小学科学项目做了一个这样的版本:instructionables.com/id/…–
copper.hat

6

我发现没有任何嵌入式解决方案很有趣。

您可以如上所述创建一个RC电路,其中Cat为C。将Cat C和电阻R从地串联到微控制器上的IO引脚。将IO线设置为高输出足够长的时间,以确保为猫充满电。然后将IO线切换为输入并计算猫放电到地面所需的时间。发生这种情况时,IO线上的输入将变为零。

在硬件计时器中断中反复为您充电和放电,以计算一段时间内的平均值。猫的电容可以通过电阻值以及从完全充电的电压放电到微控制器IO线上的阈值电压所花费的时间来计算。由您决定一个好的猫式探头和背包,其LCD屏幕输出由微控制器连续计算的值。

此方法:

  1. 不需要额外的测量设备。
  2. 持续测量。
  3. 可以输出到LCD屏幕进行实时监视。
  4. 足够小,可以舒适地骑在猫身上。
  5. 完全自动化。

3

猫与测量电路的接口是最大的问题,因为对于如何将测量探针连接到猫没有国际标准。为了避免出现此问题,我们将在宏观上看待这只猫。

这是一个简单的(不是很简单)的解决方案。您需要的东西:

  • 两个面积比猫大的金属板
  • 板的绝缘材料
  • 冲动或连续来源

该怎么办:

  1. 用两个金属板建造一个大电容器,同时使它们的表面绝缘。测量它对电压输入的响应。增加电压,直到得到可测量的东西。
  2. 将猫放入电容器中,然后再次测量。猫会改变电容。

实际上,您将在第一次运行中得到一个电容器,而在第二次运行中则与该电容器串联。我想您应该查看不同猫的位置,不同饮食,睡觉的猫与清醒的猫等的电容变化,以便获得取决于不同猫参数的电容的相关模型。

不知道猫的频率响应,应该同时尝试直流和脉冲输入。猫应与频率有关。特别是在水偶极子的翻转频率方面,因为这是猫的重要部分。

我会尽快画画,现在我只想分享这个想法。


将猫放置在电容器极板之间,并有足够高的电压,我认为您实际上将要测量毛茸茸的模-电猫电容。
Nedd

正确。它不会按照您想要的方式来度量猫的猫的柔韧性。我认为获得有关该材料的更多信息会有所帮助,因为它可能有助于创建猫模型。有了猫模型,我们就无需为了提高科学水平而使用动物!
WalyKu 2015年

2

这不是您应该要求的电容。猫的电容与您受到的冲击无关。它是静电荷的积累。电容与介电材料的能量交换能力有关,而不是电荷的电位。(查看:http : //en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity

您可以利用电子相互排斥的事实来了解其水平。您可以构建一个验电器(帮助:http : //www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html

另外,您可以改用数字电压表。将其转换为交流毫伏功能。一根探针接地。将另一个探头(约2-3 Hz)垂直于她的躯干摆动,不要接触。


那个有躯干的动物会有更多的电容。
Nedd

1
我用那个词作为躯干的同义词。我不太了解这种语言,有时我会使用字典,它可能导致流行单词的奇怪同义词。我认为通过在这里阅读和写作,我会提高英语水平:)
Ayhan

“ trunk”是个好词。...不过,我认为它更具文学意义,而且如今并不常用。
nielsbot

你是政客吗?他们也倾向于说:“你应该问的问题是……” :-)
罗素·麦克马洪

1

如果问题是猫科动物的抵抗力,那么如果没人建议从您的计算机椅子上站起来,找到您的DVM放在哪个抽屉中,这会很奇怪吗?

或将BK rlc表设置为“ c”和1KHz。

一根引线碰到猫的鼻子。那其他呢?好吧,Cat电容会随着接近导电质量或与地面的距离而变化。因此,其他线索移到您身上,并将一只手悬停在猫附近。应该看到〜20 pF,如果猫在你腿上,则应该更多。


0

这款Catpacitor皮肤的最佳方法

尽管此处发布的其他一些方法似乎可行,但该测试无需示波器或几个特定值的高压电容器即可完成。尽管高阻抗/高压计是必需的。

处理此问题的更好方法是将其类似于简单的分流器电路,然后导出基本公式以直接计算Ccat。

在此处输入图片说明

如在该第一电路中一样,如果其他值已知,则确定Rx并不那么困难。在时间= 0时,电流仅流过Rx。在时间= 1时,开关改变,电流在两个路径之间分流(通过Rx和Rref)。每条路径中的电流量由电阻值确定。主要思想是两个开关位置的总输入电流保持不变,但是每个电阻上的电压会因每个分支中的电流不同而发生变化。使用欧姆定律,可以通过测量电压变化并知道Rref的值来计算Rx。

在此处输入图片说明

在下一个电路对中,我们将未知电容(Ccat)的Cat接地。在时间= 0时,电路中的总电荷是固定的(Qtotal0)。这是Cat(Qcat0)上的初始费用。Cat上的初始电荷会产生初始电压(Vcat0)。

在时间= 1时,开关改变,总电荷在Cat和参考电容器(Cref)之间分配。由于电荷转移,Cat上的电压发生变化(Vcat1)。转移到参考电容器的电荷会产生一个电压(Vcref1),该电压等于Cat上的电压(因此Vcat1 = Vcref1)。

重要的是要注意,即使已经转移了一些电荷,电路中的总电荷(Qtotal1)仍等于初始电荷(因此Qtotal0 = Qtotal1)。

以类似于欧姆定律的方式,电容器上的电压可以用公式V = Q / C求出。操纵该方程式,电容器的电荷可通过Q = VC求出。使用电容器充电方程式并知道Cref的值,它只需两次高压测量(在时间= 0和时间= 1时)即可确定Cat的电容,如下所示。

使用的术语:

电容器电荷方程:Q = VC,Q为柱形,V为伏,C为法拉

Qtotal0 =时间总初始充电= 0

Qcat0 =时间= 0时在Cat上充电

Qtotal1 =时间总充电= 1

Qcat1 =时间= 1时在Cat上充电

Qcref1 =时间= 1的Cref充电

Vcat0 =时间= 0时Cat的电压

Vcat1 =时间= 1时Cat的电压

Vcref1 =时间= 1时Cref上的电压

Ccat =猫的电容

Cref =参考电容

计算方式:

@时间= 0,测量Cat(Vcat0)上的电压。

每个电容器的充电方程式(Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ time = 1,更改开关,测量Cat(Vcat1)上的电压,这也是Cref(Vcref1)上的电压。

知道电路中的总电荷没有改变:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1由Cat上的电荷和Cref上的电荷组成,因此:

Qtotal0 =(Qcat1 + Qcref1)

根据Q = VC将这些费用重写为等效形式:

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

回想一下,通过此开关位置Vcat1 = Vcref1,将其代入等式:

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

将Ccat术语放在一边:

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

分解Ccat:

Ccat(Vcat0-Vcat1)=(Vcat1 Cref)

隔离Ccat:

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

完成...

现在举个例子:

对Cref使用100pf的标准值,在时间= 0和时间= 1时测量Vcat(使用9kV和4kV)

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

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

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

使用单个相对较低值(高电压)的电容器,就可以计算出Cat电容,而发生任何灾难性后果的可能性较小。

还要注意,这只是理论上的尝试,在此过程中没有动物受到伤害。您的结果可能会有所不同。对于未经保护,不受控制,未经请求或不小心使用上述信息而造成的任何损失,概不负责。- 。- 请享用


亲爱的先生,在您的电路图中,这只猫似乎只有两条腿,而我的猫却只有四条腿。
timthelion 2015年

1
不幸的是,我确实声明我的推论只是理论上的。要获得更多故事书的答案,您可以假设它是用靴子(两个不导电的橡胶靴)完成的。在四个爪子中有两个被绝缘的情况下,只需要模拟两个爪子即可。
2015年

好吧,我认为当涉及到现实时,更大的问题是所有爪子都是常见的。因此从这个意义上说,猫不是帽子。
timthelion 2015年

2
如果所有爪子都通用,我认为您应该坚持使用通用的Cat-thode连接。
Nedd

0

您可以通过电容和FET放大器分两步进行测量。您可以在示波器或万用表上读取结果。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

首先:短按C1以消除所有费用。

第二:将输入连接到Cat

您将在Output上读取猫的电荷在C1上生成的电压。因此,Cat的电荷为Vout / C1。

确保Power +和Power-足以避免LF356饱和。将串联电阻连接到电容器上时,可以避免将其火花火花。

如果要在“装载”猫的同时获得连续的读数,则需要一个电容分压器。下列原理图可以做到这一点。

原理图

模拟该电路

可以连续读取输出。


0

通过一种简单的方法来测量稳态猫电容。

警告:请勿在家中尝试此操作。尚未经过作者测试。

警告:发射的功率会同时受电压,频率和电容的影响。使用低频(例如75 Hz),低均方根电压(例如1 Vrms)和低耦合电容(例如15 pF)。

就像其他人以前所说的那样。ESD放电不仅取决于电容,还取决于您和猫的电荷。该答案提出了一种在稳态交流电情况下测量猫电容的方法。

如果猫的小信号模型如下所示:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

然后,您可以使用低频正弦振荡器和均方根或峰值电压表来测量电容Ccat,如下图所示(注意,上面的ESR是下面的Rcat):

原理图

模拟该电路

方法:

  • 首先,将rms万用表直接连接到正弦振荡器,以确保正弦波为1 Vrms,并且读数稳定。
  • Cpar=C1(Vi/Vo1)ViVo
  • Ccat=C1Vi/VoC1CparViVo

与猫建立良好的联系可能很棘手。可能需要沿着ESD腕带的线绑上一些安全的导电胶或类似材料。鼻子可能是获得良好连接的合适位置,但要好...

为了获得良好的灵敏度,C1的最佳选择是当C1接近Cpar + Ccat时。

等效串联电阻应该不会造成问题,但可以肯定的是,以一个八度的频率向下重复测量,直到获得相同的结果。如果得到不同的结果,但它们在相同的频率下是可重复的,请尝试制作幅度响应的波德图,然后再次询问一些测量数据。最后,Ccat和Rcat是湿件,因此随着时间的推移它们可能不太稳定。

您的猫也是天线,因此她可能会从电源上拾取50 / 60Hz。如果在连接振荡器并保持振荡器输出接地的情况下测量较小的均方根输出值,则可以不考虑该源。(如果天线信号较大,则可以通过另一种方法找到Ccat =>仅改变C1。)在上述方法中,如果天线信号较大,则应尝试选择一个测量频率,这样信号将不会太依赖于相位关系。

为了获得随时间变化的测量结果,并具有详细的时间分辨率,必须使用示波器测量/记录输出电压。测量峰值幅度时,均方根值适用相同的方程式。因此,放大输出然后使用半波整流器应该提供简单的电路,以允许连续读取电容。

最后,如果要在放电过程中测量电容随电压的变化,则应使用示波器记录放电,正如乔治·赫罗德(George Herold)在他的回答中所示。对于此设置,请使用方波振荡器,并添加较大的放电电阻。然后根据电压的变化率和已知电流(从电压和放电电阻得知)计算电容。

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

0

要测量猫的电容,您首先需要使用一个已知电容充电到已知电压的电容器。此电容器中以Columbs表示的电荷量将为CV,其中C是以法拉表示的电容,V是以伏特为单位的电压。

现在将猫全部排出。一种方法是走过一些接地的铝箔。

在一个电容器端子上连接一个零食,另一个在箔片上。当您的猫咪接受治疗时,已知的电容器将放电,并且猫咪将充电,直到其电位完全平衡为止。

现在,重新测量您已知电容器上的电压。电压变化乘以电容将告诉您向您的猫中注入了多少电荷。电荷除以剩余电压即为猫的电容。

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