Quando accarezzo il mio gatto e poi lo tocco sul naso, ho un po 'di shock. A volte, quando si avvicina a qualcosa, il suo naso scintilla e salta indietro e sbuffa. Mi chiedevo come avrei potuto misurare la capacità del mio gatto.

Quindi quanti micro-farad ha il mio gatto? Non penso di poter semplicemente attaccare la cosa nera sul multimetro alla sua coda e poi toccare il lato rosso sul naso come in questo articolo di wikihow . Né l'articolo wiki sulla capacità del corpo né questa domanda di scambio di stack sullo stesso argomento non mi dicono nulla sulla misurazione.

Ho un chip capsense I2C per il mio Arduino, ma sembra proprio lanciare numeri casuali tra 200 e un paio di migliaia, e non sono sicuro di cosa fare con quei numeri anche se c'era ripetibilità per loro.

Sarebbe possibile creare un cinturino sul display per il mio gatto che mostri "carica corrente" per il mio gatto su una griglia a LED arancione brillante? O devo necessariamente avere una tensione di riferimento (la mia comprensione dell'elettricità è che la tensione è sempre relativa, vale anche per l'elettricità statica?)

Grazie in anticipo,

Tim

EDIT: Mentre la risposta di Russell McMahon in teoria sembra funzionare, non penso che il suo metodo sia facile da implementare come quello di George Herold. Entrambe le risposte sembrano rispondere alla domanda immediata come posta nel titolo. Tuttavia, nessuno dei due è completamente completo. Entrambi dipendono dal requisito di avere un gatto completamente carico. Ma come facciamo a sapere quante volte tamponare i nostri gatti prima che siano completamente carichi.

È fondamentale poter anche misurare la carica in tempo reale, secondo la risposta di JRE al fine di gettare le basi per i metodi di Herold o McMahon. Usando la tecnica di JRE, possiamo caricare il gatto fino a quando la carica non smette di aumentare, POI misurare la capacità del gatto.

Idealmente, se vogliamo verificare il potenziale di potenza petting come la fonte di energia del combustibile post-fosil perfetta, avremo bisogno di una misurazione affidabile in tempo reale delle ore di milliwatt immagazzinate del gatto, nonché della carica di purrcentage e della carica di purr memorizzato.

Per quanto riguarda la ricerca di taglie per l'affidabilità in un modo economico: per convincerti che questo è un compito piuttosto difficile da fare in modo affidabile (con precisione di laboratorio), dai un'occhiata a cosa comporta misurare "esso" per un essere umano, ad esempio in un documento che lo ha studiato per scopi legati all'ESD, Calcolo numerico della capacità del corpo umano con il metodo della carica superficiale di Osamu Fujiwara e Takanori Ikawa, doi: 10.1002 / ecja.10025 . Citando dall'abstract:

Tuttavia, la capacità del corpo dipende fortemente dalla relazione tra il piano terra e la posizione del corpo. Non è quindi chiaro quali siano i fattori che governano la capacità del corpo. In questo documento, la capacità statica di un corpo in piedi su un piano di massa viene calcolata mediante il metodo di carica superficiale. [...] Si è riscontrato che la capacità aumenta all'aumentare della parte posteriore delle suole delle scarpe sul piano del suolo, che la capacità del corpo alla stessa altezza (10 mm) delle suole delle scarpe è compresa tra 120 e 130 pF, e che è circa 60 pF se la posizione delle suole è sufficientemente alta. I risultati computazionali sono confermati dalla misurazione della capacità corporea.

E se sei curioso del loro metodo di misurazione, ecco i dettagli per quello dal documento:

La Figura 7 (a) mostra il metodo di misurazione della capacità del corpo umano e la Figura 7 (b) mostra il suo circuito equivalente. La persona sottoposta a test (altezza 168 cm, peso 68 kg) con una forma del corpo vicina al modello del corpo umano è in piedi a piedi nudi su una lastra di polistirolo o una lastra di acrilico perforata (profondità 30 cm, larghezza 11 cm) su una piastra di metallo in uno scudo di Faraday. La piastra acrilica perforata ha 201 fori realizzati con un trapano con un diametro di 4,5 mm in punti casuali sopra la piastra e con un rapporto di area di circa il 9%. In questo modo, la permittività relativa viene effettivamente ridotta. In queste condizioni, viene utilizzato un alimentatore per la ricarica a V _B0 (= 10 V) tramite un interruttore analogico (Toshiba TC4066BP). Quando l'alimentazione viene disattivata dall'interruttore analogico, il potenziale del corpo v _B(t) è amplificato da un amplificatore a bassa impedenza di ingresso (con una resistenza di ingresso R _i = 10,2 MOhm, capacità di ingresso C _i = 13,6 pF) ed è diretto a un computer tramite un convertitore A / D. La frequenza di campionamento del convertitore A / D è di 200 kHz e il livello di quantizzazione è di 12 bit. Nella misurazione potenziale, la piastra metallica viene utilizzata come terra a cui sono collegati i collegamenti di messa a terra dei dispositivi di misurazione. Dal circuito equivalente di Fig. 7 (b), il potenziale del corpo v _B (t) è dato da

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

Quindi, dalla potenziale caratteristica di decadimento, si può derivare la capacità corporea C _B.

Questo è fondamentalmente lo stesso metodo costante nel tempo suggerito da George Herold (che ho votato da tempo), ma secondo gli standard di riferimento. Nessuno misura la capacità del corpo con regolarità (anche per gli umani), quindi non so perché ti aspetti che ci sia un modo economico per farlo in modo affidabile ... Non importa che probabilmente cambierebbe un po 'mentre il gatto cambia posizione del corpo .

Inoltre, se speri solo di simularlo su un computer ... il loro modello numerico probabilmente non sarà molto buono per un gatto perché:

Inoltre, vestiti e capelli non sono inclusi nel modello numerico.

Per un documento un po 'più vecchio (ma al momento disponibile gratuitamente), che discute i problemi con ottenere misurazioni accurate della capacità corporea, vedere la capacità del corpo umano di N. Jonassen : concetto statico o dinamico? . Leggendolo, un punto saliente era che le suole delle scarpe sono in realtà un grande contributo alla capacità del modello del corpo umano (mentre i capelli e gli abiti possono essere sostanzialmente ignorati). Purtroppo, questo è probabilmente l'opposto di quello che ci si può aspettare che l'elemento dominante si trovi in ​​un gatto (nel suo stato naturale) per quanto riguarda la capacità. Sfortunatamente, è improbabile che i punti di bontà su SE siano una "concessione" sufficiente per i ferri per affrontare questo modello di corpo di gatto piuttosto diverso nei loro laboratori ...

"Touch Not The Cat, Bot a Glove"

• 

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Attrezzatura:
voltmetro / oscilloscopio ad alta impedenza con sonda HV.
Condensatori di bassa capacità ad alta tensione (1 10 100 1000 pF) x 2 di ciascuno.

Pretest: caricare i condensatori ad alta tensione semi nota e misurare con voltmetro per determinare la capacità di misurazione.

Per risultati perfetti ci dovrebbero essere zampe minime tra la prima e la seconda iterazione di 2.3.4.

1. Seleziona cap - dire 100 pF.
2. Tappo di scarico (corto)
3. Collegare un'estremità del cappuccio a terra - un'estremità del cappuccio al gatto.
   .... (Il modo in cui si ottiene "to cat" viene lasciato come esercizio per il lettore.)
   .... (Cap e cat sono ora allo stesso momento)
   Scollegare il cap dal gatto
4. Misura Vcap
5. ripetere 2. 3. 4.
6. Confronta le letture.
7. Ripetere l'operazione con i tappi superiore e inferiore. Lo scopo è un intervallo in cui V1 / V2 è utilmente alto, ad esempio 2: 1.

In lavorazione.

Quando il cappuccio si collega al cappuccio del gatto è carico. Cat e cap condividono la carica in proporzione alle capacità. Le cadute di tensione complessive riflettono un aumento della capacità del sistema dal cappuccio aggiuntivo al Ccat. Se fosse noto Vcat prima e dopo il trasferimento, è possibile calcolare Ccat.
Ma Vcat "un po 'difficile" da determinare.
Il processo ripetuto fornisce un secondo punto e 2 equazioni simultanee possono essere risolte per dare Ccat.

Se Ccap << Ccat il delta V è piccolo e i risultati non sono condizionati. Se Ccap >> Ccat il delta V è grande e i risultati non sono condizionati.

Se Ccap ~~~ = Ccat il porridge è giusto e il letto è giusto.
Se Ccap = Ccat, la tensione si dimezzerà alla seconda lettura.
V = Vcat_original / 2

Altrimenti la variazione del rapporto è correlata alla proporzione inversa alle capacità.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) o

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

E&OE ....

---

DTTAH ...... Non provarlo a casa
ACNR ........ Tutta la cura, nessuna responsabilità
IANAL ....... Non sono un avvocato
YMMV ....... Il tuo chilometraggio SARA variare
e & OE ........ errori e omissioni.

Come un piccolo riff su Spehro, capacità ~ raggio. Puoi misurare la tua capacità corporea con il tuo 'ambito. Collega la sonda x10, imposta l'attivazione per il singolo colpo, sfrega i piedi o strofina il maglione (maglione nel Regno Unito) e tocca l'estremità della sonda. Vedrai la tua scarica attraverso i 10 Meg Ohm dell 'oscilloscopio. Trova il punto 1 / e. Ecco un 'ambito per me. (Devi giocare un po 'per ottenere la giusta quantità di scuffing.) Ottengo circa 2,5 ms ~ 250 pF. Potresti provare la stessa cosa con il gatto.

/

Oh per il gatto (o numeri più precisi) dovresti sottrarre la capacità della sonda.
(circa 16pF per la mia sonda x10).

Modifica per commenti: questo è un esempio di decadimento RC. RC è la costante di tempo del circuito. Vedi l'articolo wiki qui. Una rapida stima della costante di tempo è il tempo impiegato quando la tensione è scesa a 1 / e del suo valore iniziale. (1 / e è circa 1/3) Nell'ambito dello scatto sopra questo tempo è di circa 2,5 ms = RC (R = 10 Meg ohm)

Problema Meowtivation e Purrpose

Come si misura il peso nello spazio? Certamente non con una scala, perché non c'è gravità. Bisogna usare un apparato speciale per dedurlo indirettamente - attraverso l'oscillazione.

Allo stesso modo, stai provando a misurare il valore di un gatto, per cui non puoi misurare direttamente la capacità. Fortunatamente, ci sono alcune cose che sappiamo dalla fisica che si verificano nei condensatori che possiamo usare per dedurre la nostra Faradicità felina.

Geomeowtry

Cominciamo esaminando la geometria di questo problema. Non possiamo affermare esattamente che il gatto sia un condensatore nel senso tradizionale, sebbene possa certamente immagazzinare carica. In pratica, hai descritto un sistema combinato pavimento-zampa-gatto, in base al quale le zampe del gatto formano un dielettrico tra esso e il pavimento (o il letto, o le lenzuola o qualsiasi altra cosa). Il gatto è solo metà dell'installazione, ma sto divagando.

Eviteremo quindi di prendere misure così drastiche come friggere il gatto con 10.000 V dalla testa alla coda (sappiamo già che possiamo modellare un gatto come un resistore). Invece, faremo qualcosa di abbastanza innocuo: attaccare il gatto su un tappetino isolante (solo per sicurezza) e tirare 10.000 V da gatto a terra.

Cosa succede quando un corpo immagazzina la carica?

• Più carica = più energia. Più energia = più massa.
• Più carica = più ioni. Più ioni = più forza da qualche parte.

Sembra che abbiamo due modi diversi per effettuare una misurazione semplice.

Meowthed 1: più carica, più massa

Facciamo una derivazione del tovagliolo da questa brillante rivelazione di Einstein.

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

Ok, comunque, dove sto andando con questo? Lo vedi? Ora possiamo mettere in relazione un cambiamento di massa con un cambiamento di energia ! Quel malvagio termine E non è così spaventoso, è equivalente alla quantità di energia immagazzinata nel catpacitor.

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

Adesso ci stiamo arrivando. Uniamo!

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

Ecco, amico mio - una formula per la capacità di un gatto che puoi misurare con una bilancia domestica e una fonte di tensione - forse circa mille batterie da 9 V in serie. Proviamolo. Supponendo che i gatti siano simili agli umani, possiamo stimare la capacità a circa 100 pF . Vediamo cosa aspettarci10.000 V una megavolt.

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

Bene, se devi lamentarti di qualcosa, è vero che potremmo perdere il cambiamento di massa dal respiro del gatto o dal normale spargimento di pelo / pelle. Inoltre, potremmo attraversare il tappetino isolante a un milione di volt, ma ehi, volevi qualcosa di facile da misurare e cosa è più semplice che pesare un gatto?

Meowthed 2: più carica, più forza

Abbiamo bisogno di due livelli di riferimento indiretto per questo perché la forza può essere difficile da misurare quando è piccola (vedi sopra). Anche se potremmo usare un'altra scala con il gatto su di esso, facciamo affidamento su qualcosa di semplice: il fatto che i gatti si fermino sempre.

Questo non richiede alcune attrezzature, vale a dire alcuni grandi magneti. Prendi la nostra piattaforma di prova da quella miagolata (il gatto, il tappetino e il piano terra) e gettali insieme attraverso i magneti.

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

Possiamo iniziare eliminando il campo elettrico perché non ne abbiamo creato uno specifico. Quindi, nota che la carica con cui abbiamo a che fare proviene dalla capacità del gatto.

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

Poiché è banale derivare e ho già sostanzialmente esposto l'intero problema per te, lascerò al lettore la soddisfazione di questa derivazione.

Se si avvia il gatto in un orientamento verticale, ruoterà naturalmente mentre cade per correggere il suo orientamento in modo da atterrare sui suoi piedi. Misura l'altezza e la lunghezza del tuo gatto e determina quanto in alto devi lasciarlo cadere quando è carico, in modo che abbia girato esattamente di novanta gradi quando colpisce il terreno. Ripeti e raffina fino a quando il gatto non riesce più a tenere il passo - non può girare abbastanza velocemente. Fai molta attenzione qui perché strani effetti entrano in gioco quando porti un gatto a questo limite.

Sapendo che il gatto sta facendo del suo meglio per correggere il suo orientamento, ora puoi caricarlo e lasciarlo cadere - bomba aperta. Ora, presumendo che il gatto sia energizzato e formi un condensatore con il piano terra, le cariche nel suo corpo avrebbero dovuto separarsi: alcune sulle sue zampe e altre sulla cima della sua schiena pelosa. Mentre scende, queste cariche sperimenteranno ciascuna una forza attraverso il campo magnetico secondo la derivazione di Lorentz sopra e produrranno una coppia sul corpo del gatto facendolo ruotare in relazione al tappetino su cui si trova.

Continua ad aumentare la tensione attraverso il gatto fino a quando la coppia esercitata non corrisponde agli sforzi del tuo amico peloso per raddrizzarsi. Quando il gatto non può più girare, hai tutte le variabili richieste.

→ F → v → $V$ è la tensione alla tua caduta finale. deriva dalla coppia sul gatto in base alla velocità con cui è stato in grado di ruotare prima di applicare la tensione. Ricorri alla fisica di livello superiore e alla geometria del tuo gatto particolare per ricavare questo valore (NB, questo deve essere fatto solo una volta e può essere salvato per future tabulazioni). dipende completamente dalla gravità e dal momento in cui è stata effettuata la misurazione durante la caduta. è l'intensità del campo magnetico nota basata sui magneti utilizzati.$\vec F$$\vec v$$\vec B$

Se questo ti sembra troppo complicato, lascia semplicemente cadere il gatto da un punto sufficientemente alto in modo che raggiunga la velocità terminale prima di iniziare le tue osservazioni.

Alla fine ottieni il valore di con nient'altro che un po 'di agitazione, una fonte di tensione e occhi acuti.$C$

Conclusione

Ovviamente questo è un semplice problema che la maggior parte degli studenti di fisica ha fatto, se davvero ha mai fatto fisica reale . Le foto mancano, ma è tardi e non posso passare tutto il mio tempo ad aiutarti con curiosità di base. Esistono molti altri modi per eseguire questa misurazione, quindi indossa il tuo cappello pensante e facci sapere come va!

Puoi misurare la carica sul gatto usando un elettrocope.

Ne ho costruito uno come quello a cui si fa riferimento, ma non sono riuscito a ottenere un MPF102. Invece il 2N5464 ha funzionato bene. Costruisci il circuito come descritto, racchiudilo in una scatola di metallo (collega a terra il lato negativo della batteria) e aggiungi un'antenna come descritto nell'articolo. Se il LED si accende, allora hai un gattino caricato.

Inoltre, potresti essere caricato al posto del gatto. Lo zap si verifica quando c'è una differenza nei livelli di carica, quindi se paghi più del gatto verrai anche zappato. Mettiti a terra prima di afferrare il gattino: se rimani ancora colpito, allora il gatto è stato caricato.

Trovo interessante che non ho visto alcuna soluzione integrata.

Puoi creare un circuito RC come descritto sopra dove il tuo gatto è il C. Collega il tuo gatto C e una resistenza R in serie da terra a un pin IO del tuo microcontrollore. Imposta la linea IO su un output alto abbastanza a lungo per essere sicuro di aver caricato completamente il tuo gatto. Quindi commuta la linea IO in ingresso e conta quanto tempo impiega il tuo gatto a scaricarsi a terra. L'ingresso sulla linea IO andrà a zero quando ciò accade.

Carica e scarica ripetutamente il tuo gatto su un interruzione del timer hardware per calcolare una media nel tempo. La capacità del tuo gatto può essere calcolata in base al valore della resistenza e al tempo impiegato per scaricarsi dalla tensione completamente carica alla tensione di soglia sulla linea IO del microcontrollore. Sta a te fare una buona sonda per gatti e uno zaino con uscita dello schermo LCD del valore calcolato continuamente dal microcontrollore.

Questo metodo:

1. Non richiede ulteriori strumenti di misurazione.
2. Misura continuamente.
3. Può essere trasmesso a uno schermo LCD per il monitoraggio live.
4. È abbastanza piccolo da guidare comodamente il tuo gatto.
5. È completamente automatizzato.

L'interfaccia del gatto con il circuito di misurazione è il problema più grande, poiché non esistono standard internazionali su come collegare una sonda di misurazione a un gatto. Allo scopo di aggirare il problema, esamineremo il gatto a livello macroscopico.

Ecco una soluzione semplice (non molto semplice). Cose di cui hai bisogno:

• due piastre di metallo che hanno un'area più grande del tuo gatto
• materiale isolante per le piastre
• un impulso o una fonte continua

Cosa fare:

1. Costruisci un grande condensatore con le due piastre metalliche, isolandone la superficie. Misura la sua risposta all'ingresso di tensione. Aumenta la tensione fino ad ottenere qualcosa di misurabile.
2. Metti il ​​tuo gatto nel condensatore e misura di nuovo. Il gatto cambierà la capacità.

In effetti otterrai un condensatore nella prima corsa e il gatto in serie con quel condensatore nella seconda corsa. Immagino che dovresti guardare al cambiamento di capacità per le diverse posizioni del gatto, le diverse diete, il gatto addormentato rispetto al gatto sveglio e così via in modo da ottenere un modello rilevante della capacità dipendente da diversi parametri del gatto.

Non conoscendo la risposta in frequenza del gatto, dovresti provare sia ingressi CC che impulsi. Il gatto dovrebbe essere dipendente dalla frequenza. Soprattutto per quanto riguarda la frequenza del lancio di dipoli d'acqua, poiché questa è una buona parte del gatto.

Presto disegnerò delle foto, ora volevo solo condividere l'idea.

Non è la capacità che dovresti chiedere. La capacità del tuo gatto è irrilevante con quello shock che hai avuto. È l'accumulo di carica statica. La capacità riguarda l'abilità delle transazioni energetiche da parte del materiale dielettrico, non il potenziale dei dollari di carica. (vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Puoi avere un'idea del suo livello usando il fatto che gli elettroni si respingono. Puoi costruire un elettroscopio (utile: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Inoltre, è possibile utilizzare un voltmetro digitale. Trasformalo in funzione milivolt AC. Una sonda è collegata a terra. Oscillare l'altra sonda (~ 2-3 hz) perpendicolare al suo tronco, senza contattare.

Se la domanda fosse la resistenza felina, non sarebbe strano se nessuno suggerisse di alzarsi dalla sedia del tuo computer e scoprire quale cassetto ha il tuo DVM?

Oppure un misuratore rlc BK impostato su "c" e 1KHz.

Un filo tocca il naso del gatto. E l'altro? Bene, la pacificanza del gatto varia con l'approccio alle masse conduttive o alla distanza dal suolo. Quindi, un altro cavo va a TE e passa una mano vicino al gatto. Dovrebbe vedere ~ 20 pF, molto di più se il gatto è in grembo.

Il modo migliore per scuoiare questo Catpacitor

Mentre alcuni degli altri metodi pubblicati qui sembrano fattibili, questo test può essere eseguito senza la necessità di un oscilloscopio o diversi valori specifici di condensatori ad alta tensione. Sebbene un misuratore di alta impedenza / alta tensione sia una necessità.

Un modo migliore per gestirlo sarebbe quello di trattarlo in modo simile a un semplice circuito divisore di corrente, quindi ricavare l'equazione di base per calcolare direttamente Ccat.

Come in questo primo circuito, determinare Rx non è così difficile se si conoscono gli altri valori. A tempo = 0 la corrente scorre solo attraverso Rx. A tempo = 1 l'interruttore cambia e la corrente si divide tra i due percorsi (attraverso Rx e Rref). La quantità di corrente in ciascun percorso è determinata dai valori della resistenza. L'idea principale è che la corrente di ingresso totale rimane la stessa in entrambe le posizioni dell'interruttore, ma la tensione su ciascun resistore cambierà a causa delle diverse correnti in ciascun ramo. Utilizzando la legge di Ohm Rx può essere calcolato misurando le variazioni di tensione e conoscendo il valore di Rref.

In questa prossima coppia di circuiti presentiamo a terra il gatto con una capacità sconosciuta (Ccat). A tempo = 0 c'è una carica totale fissa nel circuito (Qtotal0). Questa è la carica iniziale sul gatto (Qcat0). La carica iniziale sul Cat produce una tensione iniziale (Vcat0).

A tempo = 1 l'interruttore cambia e la carica totale si divide tra il gatto e un condensatore di riferimento (Cref). La tensione sul gatto cambia (Vcat1), a causa del trasferimento di carica. La carica trasferita al condensatore di riferimento produce una tensione (Vcref1) che è uguale alla tensione sul Cat (quindi Vcat1 = Vcref1).

È importante notare che anche se una certa carica è stata trasferita, la carica totale ora nel circuito (Qtotal1) è ancora uguale alla carica iniziale, (quindi Qtotal0 = Qtotal1).

In modo simile alla legge di Ohm la tensione su un condensatore può essere trovata con l'equazione V = Q / C. Manipolando questa equazione la carica del condensatore può essere trovata da Q = VC. Con l'equazione di carica del condensatore e conoscendo il valore di Cref sono necessarie solo due misurazioni dell'alta tensione (a tempo = 0 e tempo = 1) per determinare la capacità del gatto, come mostrato di seguito.

.

Termini utilizzati:

Equazione di carica del condensatore: Q = VC, con Q in pollici, V in volt, C in farad

Qtotal0 = Costo iniziale totale al momento = 0

Qcat0 = Carica su Cat at time = 0

Qtotal1 = Costo totale al momento = 1

Qcat1 = Carica sul gatto al momento = 1

Qcref1 = Carica su Cref al momento = 1

Vcat0 = Tensione sul gatto al momento = 0

Vcat1 = Tensione sul gatto al momento = 1

Vcref1 = Tensione su Cref al momento = 1

Ccat = Capacità del gatto

Cref = condensatore di riferimento

.

Calcolo:

@ time = 0, misurare la tensione su Cat (Vcat0).

Equazione di carica per condensatore (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ time = 1, cambia interruttore, misura la tensione su Cat (Vcat1), questa è anche la tensione su Cref (Vcref1).

Sapendo che la carica totale nel circuito non è cambiata:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 è costituito dalla carica sul Gatto e dalla carica su Cref, quindi:

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Riscrivi questi addebiti come forma equivalente per Q = VC:

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

Ricordiamo che con questa posizione dell'interruttore Vcat1 = Vcref1, sostituisci nell'equazione:

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

Porta i termini Ccat da un lato:

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

Fattore fuori gatto:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Vcat1 Cref)

Isolare Ccat:

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

Fatto...

.

Ora per un esempio:

Usa un valore standard di 100pf per Cref, misura Vcat a time = 0 e at time = 1, (usa 9kV e 4kV)

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

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

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

.

Utilizzando un singolo condensatore di valore relativamente basso (alta tensione) è possibile calcolare la capacità del gatto, con meno possibilità di conseguenze catastrofiche.

Si noti inoltre che questo è stato uno sforzo puramente teorico, nessun animale è stato danneggiato nel processo. I risultati possono variare. Non è responsabile per eventuali danni dovuti a un uso non protetto, incontrollato, non richiesto o negligente delle informazioni di cui sopra. - .- Godere

Puoi fare questo è una misura in due passaggi con una capacità e un amplificatore FET. È possibile leggere il risultato su un ambito o su un multimetro.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Primo: C1 corto per eliminare tutte le cariche.

Secondo: collegare l'ingresso al cat

Leggerai su Output la tensione generata su C1 dalla carica del gatto. Pertanto la carica di Cat è Vout / C1.

Assicurarsi che Power + e Power- siano sufficienti per evitare la saturazione di LF356. Il resistore serie è lì per evitare di innescare il tuo gatto quando lo colleghi al condensatore.

Se vuoi avere una lettura continua mentre "carichi" il tuo gatto, allora hai bisogno di un divisore capacitivo. I seguenti schemi potrebbero farlo.

^{simula questo circuito}

L'output può essere letto continuamente.

Misurazione della capacità del gatto allo stato stazionario con un metodo semplice.

Avvertenza: non provarlo a casa. Questo non è stato testato dall'autore.

Avvertenza: la potenza trasmessa aumenta di tensione, frequenza e capacità. Utilizzare una bassa frequenza (ad es. 75 Hz), una bassa tensione efficace (ad es. 1 Vrms) e una bassa capacità di accoppiamento (ad es. 15 pF).

Come altri hanno già detto prima. La scarica ESD non dipende solo dalla capacità, ma anche dalla carica, sia tua che del gatto. Questa risposta propone un metodo per misurare la capacità del gatto in uno scenario CA in regime stazionario.

Se il modello di segnale piccolo del gatto è simile al seguente:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Quindi puoi misurare la catpacità Ccat con un oscillatore sinusoidale a bassa frequenza e un voltmetro rms o di picco come in questa configurazione (nota ESR sopra è Rcat sotto):

^{simula questo circuito}

Metodo:

• Innanzitutto collegare il multimetro rms direttamente all'oscillatore sinusoidale per assicurarsi di avere un seno di 1 Vrms e di ottenere una lettura costante.
• Mantenere il gatto disconnesso e applicare un seno attraverso C1 con solo la sonda collegata. Quindi trovare la sonda parassita Cpar calcolando: , dove è il segnale di ingresso 1 Vrms e è la tensione di uscita Vrms misurata.$C_{par} = C_1(V_i/V_o - 1)$$V_i$$V_o$
• Ora collega il gatto e applica un seno con la sonda collegata. Quindi trova Ccat calcolando: , dove è il segnale di ingresso 1 Vrms e è la tensione di uscita Vrms misurata.$C_{cat} = C_1V_i/V_o-C_1-C_{par}$$V_i$$V_o$

Ottenere una buona connessione con il gatto è probabilmente complicato. Potrebbe essere necessario qualcosa di simile a un cinturino da polso ESD, allacciato con un gel conduttore sicuro o simile. Il naso potrebbe essere un posto adatto per ottenere una buona connessione, ma sii gentile ...

Per una buona sensibilità, la scelta migliore per il valore di C1 è quando C1 è vicino a Cpar + Ccat.

La resistenza in serie equivalente non dovrebbe causare problemi ma, per essere sicuro, ripetere la misurazione con una frequenza di un'ottava verso il basso fino ad ottenere lo stesso risultato. Se si ottengono risultati variabili, ma sono ripetibili alla stessa frequenza, provare a creare un diagramma di base della risposta di magnitudo, quindi chiedere di nuovo con alcuni dati di misurazione. Alla fine Ccat e Rcat sono wetware, quindi probabilmente non sono troppo stabili nel tempo.

Il tuo gatto è anche un'antenna, quindi probabilmente raccoglie 50 / 60Hz dalla rete. Questa sorgente può forse essere scontata se si misura un valore di uscita rms piccolo quando si collega il gatto mantenendo l'uscita dell'oscillatore messa a terra. (Se il segnale dell'antenna è grande, potresti essere in grado di trovare Ccat con un altro metodo => variando solo C1.) Nel metodo sopra, se il segnale dell'antenna è grande, dovresti provare a scegliere una frequenza per la tua misurazione in modo che i segnali abbiano vinto ' Dipende troppo dalla relazione di fase.

Per ottenere misurazioni nel tempo, con una risoluzione temporale dettagliata è necessario misurare / registrare la tensione di uscita con un ambito. Le stesse equazioni si applicano quando si misura l'ampiezza del picco come per rms. Pertanto, l'amplificazione dell'uscita e quindi l'utilizzo di un raddrizzatore a mezz'onda dovrebbe fornire un circuito semplice per consentire una lettura continua della catpacità.

Infine, se si desidera misurare la capacità in funzione della tensione durante la scarica, è necessario registrare la scarica con un oscilloscopio, come mostrato anche da George Herold nella sua risposta. Per questa configurazione, utilizzare un oscillatore ad onda quadra e aggiungere un resistore di scarica di grandi dimensioni. Quindi calcolare la capacità in base alla velocità di variazione della tensione e alla corrente nota (nota dalla tensione e dalla resistenza di scarica).

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

Per misurare la catpacità del tuo felino, devi prima avere un condensatore con una capacità nota caricata a una tensione nota. La quantità di carica in Columbs in questo condensatore sarà CV dove C è la capacità in farad e V è la tensione in volt.

Ora scarica completamente il tuo gatto. Un modo potrebbe essere quello di aver attraversato un foglio di alluminio collegato a terra.

Attacca un regalo a uno dei terminali del condensatore, l'altro a un foglio. Quando il tuo gatto prende il trattamento, il condensatore noto si scarica e il gatto si carica fino a quando il suo potenziale di tensione non si bilancia esattamente.

Ora misurate nuovamente la tensione sul condensatore noto. La variazione di tensione moltiplicata per la capacità ti dirà quanta carica è andata nel tuo gatto. Quella carica, divisa per la tensione rimanente , è la capacità del tuo gatto.