Wenn ich meine Katze streichle und sie dann auf die Nase berühre, bekomme ich einen kleinen Schock. Manchmal, wenn sie auf etwas zugeht, funkelt ihre Nase und sie springt zurück und bläst heraus. Ich fragte mich, wie ich die Kapazität meiner Katze messen könnte.

Wie viele Mikrofarad hat meine Katze? Ich glaube nicht, dass ich das schwarze Ding am Multimeter einfach an ihrem Schwanz befestigen und dann die rote Seite an ihrer Nase berühren kann, wie in diesem Wiki-Artikel . Weder der Wiki-Artikel zur Körperkapazität noch diese Stapelaustauschfrage zum selben Thema verraten mir etwas über das Messen.

Ich habe einen I2C-Capsense-Chip für meinen Arduino, aber das scheint nur zufällige Zahlen zwischen 200 und ein paar Tausend zu werfen, und ich bin nicht sicher, was ich mit diesen Zahlen anfangen soll, selbst wenn sie wiederholbar waren.

Wäre es möglich, ein Armband für meine Katze zu erstellen, das die "aktuelle Ladung" für meine Katze auf einem leuchtend orangefarbenen LED-Gitter anzeigt? Oder muss ich unbedingt eine Referenzspannung haben (unter Elektrizität verstehe ich, dass die Spannung immer relativ ist, gilt dies auch für statische Elektrizität?)

Danke im Voraus,

Tim

EDIT: Während Russell McMahons theoretische Antwort zu funktionieren scheint, denke ich, dass seine Methode nicht so einfach zu implementieren ist wie die von George Herold. Beide Antworten scheinen die im Titel gestellte unmittelbare Frage zu beantworten. Beide sind jedoch nicht vollständig. Beide hängen von der Anforderung ab, eine voll aufgeladene Katze zu haben. Aber woher wissen wir, wie oft wir unsere Katzen streicheln müssen, bevor sie voll aufgeladen sind?

Es ist wichtig, die Ladung auch in Echtzeit messen zu können, wie von JRE angegeben, um eine Grundlage für Herolds oder McMahons Methoden zu schaffen. Mit der JRE-Technik können wir die Katze aufladen, bis die Ladung aufhört zu steigen, und dann die Kapazität der Katze messen.

Idealerweise benötigen wir eine zuverlässige Echtzeitmessung der gespeicherten Milliwattstunden der Katze sowie der prozentualen Ladung und der geladenen Schnurrenladung, um das Potenzial für die Petting-Leistung als purrfekte Energiequelle nach dem Fossilbrennstoff zu überprüfen.

In Bezug auf das Bounty-Streben nach Zuverlässigkeit auf kostengünstige Weise: Um sich davon zu überzeugen, dass dies eine ziemlich schwierige Aufgabe ist (mit Laborpräzision), werfen Sie einen Blick darauf, was es bedeutet, "es" für einen Menschen zu messen, z. B. in einer Zeitung das es für ESD-bezogene Zwecke untersuchte, Numerische Berechnung der Kapazität des menschlichen Körpers durch Oberflächenladungsmethode von Osamu Fujiwara und Takanori Ikawa, doi: 10.1002 / ecja.10025 . Zitat aus dem Abstract:

Die Körperkapazität hängt jedoch stark von der Beziehung zwischen der Grundebene und der Körperhaltung ab. Es ist daher nicht klar, welche Faktoren die Körperkapazität bestimmen. In dieser Arbeit wird die statische Kapazität eines auf einer Grundebene stehenden Körpers mit Hilfe der Oberflächenladungsmethode berechnet. [...] Es wurde festgestellt, dass die Kapazität zunimmt, wenn sich die Rückseite der Schuhsohlen der Grundebene nähert, dass die Körperkapazität auf derselben Höhe (10 mm) wie die der Schuhsohlen 120 bis 130 pF beträgt. und dass es ungefähr 60 pF ist, wenn die Position der Sohlen ausreichend hoch ist. Die rechnerischen Befunde werden durch Messung der Körperkapazität bestätigt.

Und wenn Sie neugierig auf ihre Messmethode sind, finden Sie hier die Details dazu aus dem Artikel:

Fig. 7 (a) zeigt das Verfahren zur Messung der Kapazität des menschlichen Körpers und Fig. 7 (b) zeigt sein Ersatzschaltbild. Die getestete Person (Größe 168 cm, Gewicht 68 kg) mit einer Körperform in der Nähe des menschlichen Körpermodells steht mit bloßen Füßen auf einer Styroporplatte oder einer perforierten Acrylplatte (Tiefe 30 cm, Breite 11 cm) auf einer Metallplatte in einem Faraday-Schild. Die perforierte Acrylplatte hat 201 Löcher, die mit einem Bohrer mit einem Durchmesser von 4,5 mm an zufälligen Stellen über der Platte und mit einem Flächenverhältnis von etwa 9% hergestellt wurden. Auf diese Weise wird die relative Permittivität effektiv verringert. Unter dieser Bedingung wird ein Netzteil zum Laden auf V _B0 (= 10 V) über einen Analogschalter (Toshiba TC4066BP) verwendet. Wenn die Stromversorgung durch den Analogschalter ausgeschaltet wird, ist das Körperpotential v _B(t) wird durch einen Verstärker mit niedriger Eingangsimpedanz (mit einem Eingangswiderstand R _i = 10,2 MOhm, einer Eingangskapazität C _i = 13,6 pF) verstärkt und über einen A / D-Wandler zu einem Computer geleitet. Die Abtastfrequenz des A / D-Wandlers beträgt 200 kHz und der Quantisierungspegel 12 Bit. Bei der Potentialmessung wird die Metallplatte als Masse verwendet, mit der die Erdungsanschlüsse der Messgeräte verbunden sind. Aus dem Ersatzschaltbild in Fig. 7 (b), das Körperpotential V _B (t) ist gegeben durch

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

Daher von der Potential Abklingcharakteristik, die Körperkapazität C _B abgeleitet werden.

Dies ist im Grunde die gleiche Zeitkonstantenmethode, die von George Herold (den ich vor einiger Zeit hochgestuft habe) vorgeschlagen wurde, jedoch nach Boffin-Standard. Niemand misst die Körperkapazität regelmäßig (auch nicht für Menschen), deshalb weiß ich nicht, warum Sie erwarten, dass es eine kostengünstige Möglichkeit gibt, dies zuverlässig zu tun .

Wenn Sie es nur auf einem Computer simulieren möchten, ist das numerische Modell für eine Katze wahrscheinlich nicht besonders gut, weil:

Darüber hinaus sind Kleidung und Haare im numerischen Modell nicht enthalten.

Ein etwas älteres (aber derzeit frei verfügbares) Dokument, in dem die Probleme bei der Ermittlung genauer Körperkapazitätsmessungen erörtert werden, finden Sie in N. Jonassens Human body capacity: static or dynamic concept? . Als ich das las, war ein hervorstechender Punkt, dass die Sohlen der Schuhe tatsächlich einen wesentlichen Beitrag zur Kapazität des menschlichen Körpermodells leisten (während Haare und Kleidung grundsätzlich ignoriert werden können). Leider ist dies wahrscheinlich das Gegenteil von dem, was Sie erwarten können, wenn das dominierende Element eine Katze (in ihrem natürlichen Zustand) ist, was die Kapazität betrifft. Leider ist es eher unwahrscheinlich, dass Bounty Points auf SE eine ausreichende "Gewährung" für Särge darstellen, um dieses etwas andere Katzenkörpermodell in ihren Laboren in Angriff zu nehmen ...

"Berühre nicht die Katze, Bot einen Handschuh"

• 

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Ausstattung:
Hochohmiges Voltmeter / Oszilloskop mit HV-Sonde.
Hochspannungskondensatoren mit niedriger Kapazität (1 10 100 1000 pF) x 2 von jedem.

Laden Sie Kondensatoren vorab auf eine bekannte Hochspannung und messen Sie sie mit einem Voltmeter, um die Messfähigkeit zu bestimmen.

Für perfekte Ergebnisse sollten zwischen der ersten und zweiten Iteration von 2.3.4 nur minimale Pfoten vorhanden sein.

1. Wählen Sie die Kappe - sagen Sie 100 pF.
2. Entladekappe (kurz)
3. Verbinden Sie ein Ende der Kappe mit Masse - ein Ende der Kappe mit der Katze.
   .... (Wie "Katze" erreicht wird, bleibt dem Leser als Übung überlassen.)
   .... (Kappe und Katze sind jetzt gleichberechtigt)
   Kappe von Katze abziehen
4. Vcap messen
5. wiederhole 2. 3. 4.
6. Messwerte vergleichen.
7. Wiederholen Sie mit höheren und niedrigeren Kappen. Das Ziel ist ein Bereich, in dem V1 / V2 sinnvoll hoch ist - sagen wir etwa 2: 1.

Wird bearbeitet.

Wenn die Kappe mit der Katze verbunden ist, wird die Kappe aufgeladen. Cat- und Cap-Anteil berechnen sich im Verhältnis zu den Kapazitäten. Die Gesamtspannung sinkt, um die Zunahme der Systemkapazität von Add-In-Cap zu Ccat widerzuspiegeln. Wenn Vcat vor und nach der Übertragung bekannt war, konnten Sie Ccat berechnen.
Aber Vcat "ein bisschen schwer" zu bestimmen.
Das Wiederholen des Vorgangs ergibt einen zweiten Punkt und es können 2 Gleichungen gleichzeitig gelöst werden, um Ccat zu ergeben.

Wenn Ccap << Ccat, ist das Delta V klein und die Ergebnisse sind schlecht konditioniert. Bei Ccap >> Ccat ist das Delta V groß und die Ergebnisse sind schlecht konditioniert.

Wenn Ccap ~~~ = Ccat ist, ist der Brei genau richtig und das Bett ist genau richtig.
Wenn Ccap = Ccat ist, halbiert sich die Spannung beim zweiten Ablesen.
V = Vcat_original / 2

Andernfalls bezieht sich die Änderung des Verhältnisses auf das umgekehrte Verhältnis zu den Kapazitäten.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) oder

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

E & OE ....

---

DTTAH ...... Versuchen Sie das nicht zu Hause
ACNR ........ Alle Sorgfalt, keine Verantwortung
IANAL ....... Ich bin kein Anwalt
YMMV ....... Ihr gebrauchte Autos WILL variieren
E & OE ........ Irrtum und Änderungen vorbehalten.

Als eine Art Riff auf Spehros, Kapazitätsradius. Sie können Ihre eigene Körperkapazität mit Ihrem Oszilloskop messen. Schließen Sie die x10-Sonde an, aktivieren Sie den Einzelschuss, scheuern Sie Ihre Füße oder reiben Sie Ihren Pullover (Jumper in Großbritannien) und berühren Sie das Ende der Sonde. Sie sehen Ihre Entladung durch die 10 Meg Ohm der Oszilloskop-Sonde. Finden Sie den 1 / e Punkt. Hier ist ein Zielfernrohr für mich. (Sie müssen ein wenig herumspielen, um die richtige Menge an Abrieb zu erhalten.) Ich erhalte ungefähr 2,5 ms ~ 250 pF. Sie könnten das gleiche mit der Katze versuchen.

/

Oh, für die Katze (oder genauere Zahlen) sollten Sie die Sondenkapazität subtrahieren.
(ca. 16pF für meine x10-Sonde.)

Bearbeiten für Kommentare: Dies ist ein Beispiel für einen RC-Zerfall. RC ist die Zeitkonstante der Schaltung. Siehe den Wiki-Artikel hier. Eine schnelle Schätzung der Zeitkonstante ist die Zeit, in der die Spannung auf 1 / e ihres Startwerts abgefallen ist. (1 / e ist ungefähr 1/3) In der obigen Einstellung beträgt diese Zeit ungefähr 2,5 ms = RC (R = 10 Meg Ohm).

Problem Meowtivation und Zweckbestimmung

Wie misst man das Gewicht im Weltraum? Mit Sicherheit nicht mit einer Waage, weil es keine Schwerkraft gibt. Man muss ein spezielles Gerät verwenden, um es indirekt abzuleiten - durch Oszillation.

In ähnlicher Weise versuchen Sie, den Wert einer Katze zu messen, wobei Sie die Kapazität nicht direkt messen können. Glücklicherweise gibt es ein paar Dinge, die wir aus der Physik wissen und die in Kondensatoren vorkommen, die wir verwenden können, um unsere Katzenfaradizität abzuleiten.

Geomeowtry

Beginnen wir mit der Untersuchung der Geometrie dieses Problems. Wir können nicht genau sagen, dass die Katze ein Kondensator im herkömmlichen Sinne ist, obwohl sie sicherlich Ladung speichern kann. In der Praxis haben Sie ein kombiniertes Boden-Pfoten-Katzen-System beschrieben, bei dem die Pfoten der Katze ein Dielektrikum zwischen sich und dem Boden (oder dem Bett oder den Laken oder was auch immer) bilden. Die Katze ist nur die Hälfte des Aufbaus, aber ich schweife ab.

Wir werden es daher vermeiden, so drastische Maßnahmen wie das Braten der Katze mit 10.000 V von Kopf bis Schwanz zu ergreifen (wir wissen bereits, dass wir eine Katze als Widerstand modellieren können). Stattdessen machen wir etwas ziemlich harmloses: Kleben Sie die Katze auf eine Isoliermatte (nur zur Sicherheit) und ziehen Sie 10.000 V von der Katze zum Boden.

Was passiert, wenn ein Körper Ladung speichert?

• Mehr Ladung = mehr Energie. Mehr Energie = mehr Masse.
• Mehr Ladung = mehr Ionen. Mehr Ionen = mehr Kraft irgendwo.

Sieht so aus, als hätten wir zwei verschiedene Möglichkeiten, eine einfache Messung durchzuführen.

Miau 1: Mehr Ladung, mehr Masse

Lassen Sie uns eine Serviettenableitung von dieser brillanten Offenbarung von Einstein machen.

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

Okay, was auch immer, wohin gehe ich damit? Siehst du es? Wir können jetzt eine Massenänderung mit einer Energieänderung in Beziehung setzen ! Dieser schändliche E- Begriff ist nicht so beängstigend, er entspricht der Menge an Energie, die im Catpacitor gespeichert ist.

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

Jetzt kommen wir dorthin. Lass uns kombinieren!

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

Da haben Sie es, mein Freund - eine Formel für die Kapazität einer Katze, die Sie mit einer Haushaltswaage und einer Spannungsquelle messen können - vielleicht etwa tausend 9-V-Batterien in Serie. Lass es uns versuchen. Unter der Annahme, dass Katzen Menschen ähnlich sind, können wir die Kapazität auf etwa 100 pF schätzen . Mal sehen, was Sie erwartet10.000 V ein Megavolt.

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

Nun, wenn Sie über etwas beschweren müssen, es ist wahr , dass wir die Änderung der Masse von der Atmung der Katze oder dem normalen Abbau von Fell / Haut verpassen könnte. Wir könnten auch mit einer Million Volt über die Isoliermatte fliegen, aber hey - Sie wollten etwas, das einfach zu messen ist, und was ist einfacher als eine Katze zu wiegen?

Miau 2: Mehr Ladung, mehr Kraft

Wir benötigen zwei Indirektionsebenen für diese, da es schwierig sein kann, die Kraft zu messen, wenn sie klein ist (siehe oben). Obwohl wir eine andere Waage mit der Katze verwenden könnten , sollten wir uns auf etwas Einfaches verlassen - die Tatsache, dass Katzen immer auf ihren Füßen landen.

Dies hat einige Geräte benötigen, nämlich einige große Magneten. Nehmen Sie unsere Testplattform von der gemähten (die Katze, die Matte und die Grundebene) und lassen Sie sie zusammen durch die Magnete fallen.

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

Wir können damit beginnen, das elektrische Feld zu eliminieren, da wir keines speziell erzeugt haben. Beachten Sie dann, dass die Ladung, mit der wir es zu tun haben, aus der Kapazität der Katze stammt.

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

Da es trivial ist, daraus abzuleiten, und ich das gesamte Problem bereits im Grunde genommen für Sie dargelegt habe, überlasse ich es dem Leser, die Befriedigung dieser Ableitung zu erhalten.

Wenn Sie die Katze in vertikaler Ausrichtung starten, dreht sie sich beim Fallen auf natürliche Weise, um ihre Ausrichtung zu korrigieren und auf den Füßen zu landen. Messen Sie die Größe und Länge Ihrer Katze und bestimmen Sie, wie hoch Sie sie fallen lassen müssen, wenn sie nicht aufgeladen ist, damit sie sich beim Aufprall auf den Boden um genau neunzig Grad dreht. Wiederholen und verfeinern, bis die Katze nicht mehr mithalten kann - sie kann nicht schnell genug drehen. Seien Sie hier sehr vorsichtig, da seltsame Effekte auftreten, wenn Sie eine Katze an diese Grenze bringen.

In dem Wissen, dass die Katze sich sehr bemüht, ihre Ausrichtung zu korrigieren, können Sie sie jetzt aufladen und fallen lassen - Bombenschacht offen. Unter der Annahme, dass die Katze mit Energie versorgt ist und einen Kondensator mit der Grundebene bildet, sollten sich die Ladungen in ihrem Körper getrennt haben: einige zu ihren Pfoten und die anderen zu der Oberseite ihres pelzigen Rückens. Beim Absinken erfahren diese Ladungen jeweils eine Kraft durch das Magnetfeld gemäß der obigen Lorentz-Ableitung und erzeugen ein Drehmoment auf den Körper der Katze, das bewirkt, dass sie sich relativ zu der Matte dreht, auf der sie liegt.

Erhöhen Sie die Spannung an der Katze so lange, bis das ausgeübte Drehmoment den Bemühungen Ihres pelzigen Freundes entspricht, sich zu verbessern. Wenn die Katze überhaupt nicht mehr drehen kann, haben Sie alle erforderlichen Variablen.

→ F → v → $V$ ist die Spannung bei Ihrem letzten Abfall. wird aus dem Drehmoment auf die Katze abgeleitet, basierend darauf, wie schnell sie sich drehen konnte, bevor die Spannung angelegt wurde. Verwenden Sie die Physik der High School und die Geometrie Ihrer Katze, um diesen Wert abzuleiten (Hinweis: Dies muss nur einmal durchgeführt werden und kann für zukünftige Tabellierungen gespeichert werden). ist vollständig abhängig von der Schwerkraft und dem Zeitpunkt während des Sturzes, zu dem die Messungen durchgeführt wurden. ist die bekannte Magnetfeldstärke basierend auf den von Ihnen verwendeten Magneten.$\vec F$$\vec v$$\vec B$

Wenn Ihnen dies zu kompliziert erscheint, lassen Sie die Katze einfach von einem ausreichend hohen Punkt fallen, damit sie die Endgeschwindigkeit erreicht, bevor Sie mit Ihren Beobachtungen beginnen.

Schließlich erhalten Sie den Wert von mit nichts als einigem Zappeln, einer Spannungsquelle und scharfen Augen.$C$

Fazit

Offensichtlich ist dies ein einfaches Problem, das die meisten Physikstudenten gemacht haben, obwohl sie jemals echte Physik gemacht haben. Die Bilder fehlen, aber es ist spät und ich kann nicht meine ganze Zeit damit verbringen, dir bei so grundlegenden Trivia zu helfen. Es gibt weitaus mehr Möglichkeiten, diese Messung durchzuführen. Setzen Sie also Ihre Überlegungen auf und lassen Sie uns wissen, wie es geht!

Sie können die Ladung der Katze mit einem Elektrokop messen .

Ich habe einen wie den angegebenen gebaut, konnte aber keinen MPF102 bekommen. Der 2N5464 funktionierte stattdessen einwandfrei. Bauen Sie die Schaltung wie beschrieben auf, schließen Sie sie in eine Metallbox ein (erden Sie die negative Seite der Batterie mit der Box) und fügen Sie eine Antenne wie im Artikel beschrieben hinzu. Wenn die LED leuchtet, haben Sie ein geladenes Kätzchen.

Beachten Sie auch, dass SIE möglicherweise anstelle der Katze geladen werden. Zap tritt auf, wenn ein Unterschied im Ladezustand vorliegt. Wenn Sie also mehr als die Katze aufladen, werden Sie ebenfalls gezappt. Erden Sie sich, bevor Sie das Kätzchen ergreifen - wenn Sie noch gezappt werden, wurde die Katze aufgeladen.

Ich finde es interessant, dass ich keine eingebetteten Lösungen gesehen habe.

Sie können eine RC-Schaltung wie oben beschrieben erstellen, bei der Ihre Katze das C ist. Schließen Sie Ihre Katze C und einen Widerstand R in Reihe von Masse an einen E / A-Pin Ihres Mikrocontrollers an. Stellen Sie die E / A-Leitung lang genug auf hohe Leistung, um sicherzustellen, dass Ihre Katze vollständig aufgeladen ist. Schalten Sie dann die E / A-Leitung auf Eingang und zählen Sie, wie lange Ihre Katze braucht, um sich auf den Boden zu entladen. In diesem Fall wird der Eingang auf der E / A-Leitung auf Null gesetzt.

Laden und Entladen Sie Ihre Katze wiederholt über einen Hardware-Timer-Interrupt, um einen Durchschnittswert über die Zeit zu berechnen. Die Kapazität Ihrer Katze kann aus dem Widerstandswert und der Zeit berechnet werden, die erforderlich war, um die vollständig geladene Spannung auf die Schwellenspannung auf der E / A-Leitung Ihres Mikrocontrollers zu entladen. Es liegt an Ihnen, eine gute Katzensonde und einen Rucksack mit LCD-Bildschirmausgabe des vom Mikrocontroller kontinuierlich berechneten Werts herzustellen.

Diese Methode:

1. Benötigt keine zusätzliche Messausrüstung.
2. Maßnahmen kontinuierlich.
3. Kann zur Live-Überwachung auf einen LCD-Bildschirm ausgegeben werden.
4. Ist klein genug, um bequem auf Ihrer Katze zu reiten.
5. Ist voll automatisiert.

Die Verbindung der Katze mit dem Messkreis ist das größte Problem, da es keine internationalen Normen dafür gibt, wie eine Messsonde an einer Katze angebracht werden soll. Um das Problem zu umgehen, betrachten wir die Katze auf einer makroskopischen Ebene.

Hier ist eine einfache (nicht ganz einfache) Lösung. Dinge, die du brauchst:

• zwei Metallplatten, die eine größere Fläche als Ihre Katze haben
• Isoliermaterial für die Platten
• eine Impuls- oder kontinuierliche Quelle

Was ist zu tun:

1. Bauen Sie aus den beiden Metallplatten einen großen Kondensator, während Sie deren Oberfläche isolieren. Messen Sie die Reaktion auf den Spannungseingang. Erhöhen Sie die Spannung, bis Sie etwas Messbares erhalten.
2. Legen Sie Ihre Katze in den Kondensator und messen Sie erneut. Die Katze ändert die Kapazität.

Tatsächlich erhalten Sie im ersten Durchgang einen Kondensator und im zweiten Durchgang die Katze in Reihe mit diesem Kondensator. Ich denke, Sie sollten die Kapazitätsänderung für verschiedene Katzenpositionen, verschiedene Diäten, Schlafende Katze vs. Wache Katze usw. untersuchen, um ein relevantes Modell der Kapazität zu erhalten, das von verschiedenen Katzenparametern abhängt.

Da Sie den Frequenzgang der Katze nicht kennen, sollten Sie sowohl Gleichstrom- als auch Impulseingänge ausprobieren. Die Katze sollte frequenzabhängig sein. Besonders in Bezug auf die Häufigkeit des Umklappens von Wasserdipolen, da dies ein guter Teil der Katze ist.

Ich werde bald Bilder malen, jetzt wollte ich nur die Idee teilen.

Es ist nicht die Kapazität, nach der Sie fragen sollten. Die Kapazität Ihrer Katze ist angesichts des Schocks, den Sie hatten, unwahrscheinlich. Es ist die statische Aufladung. Bei der Kapazität geht es um die Fähigkeit zur Energietransaktion durch das dielektrische Material, nicht um das Potenzial von Ladungsböcken. (siehe: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Sie können eine Vorstellung von seiner Höhe haben, indem Sie sich gegenseitig abstoßende Elektronen verwenden. Sie können ein Elektroskop bauen (hilfreich: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Sie können stattdessen auch ein digitales Voltmeter verwenden. Schalten Sie es in die AC-Milivolt-Funktion. Eine Sonde ist geerdet. Schwingen Sie die andere Sonde (~ 2-3 Hz) senkrecht zu ihrem Rumpf, ohne sie zu berühren.

Wenn die Frage Katzenresistenz wäre, wäre es nicht seltsam, wenn niemand vorschlagen würde, von Ihrem Computerstuhl aufzustehen und herauszufinden, in welcher Schublade sich Ihr DVM befindet?

Oder ein BK-RC-Meter, das auf "c" und 1 kHz eingestellt ist.

Eine Mine berührt die Katzennase. Was ist mit dem anderen? Nun, die Katzenkapazität variiert mit der Annäherung an leitende Massen oder dem Abstand zum Boden. Also geht eine andere Spur zu DIR und hält eine Hand in der Nähe der Katze. Sollte ~ 20 pF sehen, viel mehr, wenn Katze in Ihrem Schoß ist.

Der beste Weg, um diesen Catpacitor zu häuten

Während einige der anderen hier beschriebenen Methoden als praktikabel erscheinen, kann dieser Test durchgeführt werden, ohne dass ein Oszilloskop oder mehrere spezifische Werte von Hochspannungskondensatoren erforderlich sind. Ein Hochimpedanz- / Hochspannungsmessgerät ist jedoch eine Notwendigkeit.

Ein besserer Weg, dies zu handhaben, wäre, es ähnlich wie eine einfache Stromteilerschaltung zu behandeln und dann die Grundgleichung abzuleiten, um Ccat direkt zu berechnen.

Wie bei dieser ersten Schaltung ist die Bestimmung von Rx nicht so schwierig, wenn die anderen Werte bekannt sind. Zur Zeit = 0 fließt der Strom nur durch Rx. Zur Zeit = 1 ändert sich der Schalter und der Strom teilt sich zwischen den beiden Pfaden (durch Rx und Rref). Die Strommenge in jedem Pfad wird durch die Widerstandswerte bestimmt. Die Hauptidee ist, dass der gesamte Eingangsstrom an beiden Schalterpositionen gleich bleibt, sich jedoch die Spannung an jedem Widerstand aufgrund der unterschiedlichen Ströme in jedem Zweig ändert. Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes kann Rx berechnet werden, indem die Spannungsänderungen gemessen werden und der Wert von Rref bekannt ist.

In diesem nächsten Schaltungspaar stellen wir die Katze mit einer unbekannten Kapazität (Ccat) gegen Masse vor. Zur Zeit = 0 befindet sich eine feste Gesamtladung in der Schaltung (Qtotal0). Dies ist die Erstladung des Cat (Qcat0). Die anfängliche Ladung an der Katze erzeugt eine anfängliche Spannung (Vcat0).

Zur Zeit = 1 ändert sich der Schalter und die Gesamtladung teilt sich zwischen dem Cat und einem Referenzkondensator (Cref) auf. Die Spannung an der Katze ändert sich aufgrund der Ladungsübertragung (Vcat1). Die auf den Referenzkondensator übertragene Ladung erzeugt eine Spannung (Vcref1), die der Spannung an der Cat entspricht (also Vcat1 = Vcref1).

Es ist wichtig zu beachten, dass die Gesamtladung im Stromkreis (Qtotal1) immer noch der Anfangsladung entspricht, obwohl eine gewisse Ladung übertragen wurde (also Qtotal0 = Qtotal1).

In ähnlicher Weise wie beim Ohmschen Gesetz kann die Spannung an einem Kondensator mit der Gleichung V = Q / C ermittelt werden. Durch Manipulieren dieser Gleichung kann die Ladung des Kondensators durch Q = VC ermittelt werden. Mit der Kondensatorladungsgleichung und der Kenntnis des Cref-Werts sind nur zwei Hochspannungsmessungen (zum Zeitpunkt = 0 und zum Zeitpunkt = 1) erforderlich, um die Kapazität der Cat zu bestimmen, wie unten gezeigt.

.

Verwendete Begriffe:

Kondensatorladungsgleichung: Q = VC, mit Q in Columbs, V in Volt, C in Farad

Qtotal0 = Gesamtladung zum Zeitpunkt = 0

Qcat0 = Ladung auf Katze zum Zeitpunkt = 0

Qtotal1 = Gesamtladung zum Zeitpunkt = 1

Qcat1 = Ladung auf Katze zum Zeitpunkt = 1

Qcref1 = Ladung auf Cref zum Zeitpunkt = 1

Vcat0 = Spannung an Cat zum Zeitpunkt = 0

Vcat1 = Spannung an Cat zum Zeitpunkt = 1

Vcref1 = Spannung an Cref zur Zeit = 1

Ccat = Kapazität von Cat

Cref = Referenzkondensator

.

Berechnung:

Messen Sie bei time = 0 die Spannung an Cat (Vcat0).

Ladungsgleichung pro Kondensator (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ time = 1, Schalter wechseln, Spannung an Cat (Vcat1) messen, dies ist auch die Spannung an Cref (Vcref1).

In dem Wissen, dass sich die Gesamtladung in der Schaltung nicht geändert hat:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 setzt sich aus der Ladung für die Katze und der Ladung für Cref zusammen.

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Schreiben Sie diese Gebühren als äquivalente Form für Q = VC um:

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

Denken Sie daran, dass Sie mit dieser Schalterstellung Vcat1 = Vcref1 in die Gleichung einsetzen:

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

Ccat-Begriffe beiseite bringen:

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

Ccat ausklammern:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Vcat1 Cref)

Ccat isolieren:

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

Getan...

.

Nun zum Beispiel:

Verwenden Sie einen Standardwert von 100pf für Cref, messen Sie Vcat zur Zeit = 0 und zur Zeit = 1 (verwenden Sie 9kV und 4kV).

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

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

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

.

Mit einem einzigen Kondensator mit relativ niedrigem Wert (Hochspannung) kann die Kapazität Ihrer Katze berechnet werden, wobei die Wahrscheinlichkeit katastrophaler Folgen geringer ist.

Beachten Sie auch, dass dies ein rein theoretisches Unterfangen war, bei dem keine Tiere verletzt wurden. Ihre Ergebnisse können variieren. Keine Haftung für Schäden, die durch ungeschützten, unkontrollierten, nicht angeforderten oder nachlässigen Gebrauch der oben genannten Informationen entstehen. - .- Genießen

Sie können dies in zwei Schritten mit einer Kapazität und einem FET-Verstärker messen. Sie können das Ergebnis auf einem Oszilloskop oder einem Multimeter ablesen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Erstens: C1 kurzschließen, um alle Ladungen zu beseitigen.

Zweitens: Verbinden Sie den Eingang mit Cat

Sie lesen am Ausgang die Spannung, die an C1 durch die Ladung der Katze erzeugt wird. Daher ist die Ladung von Cat Vout / C1.

Stellen Sie sicher, dass Power + und Power- ausreichen, um eine Sättigung des LF356 zu vermeiden. Der Vorwiderstand verhindert, dass Ihre Katze beim Anschließen an den Kondensator Funken bekommt.

Wenn Sie kontinuierlich lesen möchten, während Sie Ihre Katze "laden", benötigen Sie einen kapazitiven Teiler. Die folgenden Schaltpläne könnten dies tun.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Die Ausgabe kann kontinuierlich gelesen werden.

Messung der stationären Kat-Kapazität mit einer einfachen Methode.

Warnung: Versuchen Sie dies nicht zu Hause. Dies wurde vom Autor nicht getestet.

Warnung: Die übertragene Leistung wird sowohl um Spannung als auch Frequenz und Kapazität erhöht. Verwenden Sie eine niedrige Frequenz (z. B. 75 Hz), eine niedrige Effektivspannung (z. B. 1 Veff) und eine niedrige Koppelkapazität (z. B. 15 pF).

Wie andere schon gesagt haben. Die ESD-Entladung hängt nicht nur von der Kapazität ab, sondern auch von der Ladung, sowohl Ihrer als auch der der Katze. Diese Antwort schlägt eine Methode zur Messung der Kat-Kapazität in einem stationären Wechselstromszenario vor.

Wenn das Kleinsignalmodell der Katze so aussieht:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Dann können Sie die Catpacitance Ccat mit einem Niederfrequenz-Sinusoszillator und einem Effektivwert- oder Spitzenvoltmeter wie in dieser Konfiguration messen (beachten Sie, dass ESR oben Rcat unten ist):

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Methode:

• Schließen Sie zuerst das Effektivwert-Multimeter direkt an den Sinusoszillator an, um sicherzustellen, dass Sie einen 1-V-Sinus haben und einen konstanten Messwert erhalten.
• $C_{par} = C_1(V_i/V_o - 1)$$V_i$$V_o$
• $C_{cat} = C_1V_i/V_o-C_1-C_{par}$$V_i$$V_o$

Eine gute Verbindung zur Katze herzustellen ist wahrscheinlich schwierig. Möglicherweise ist etwas in der Art eines ESD-Armbandes erforderlich, das mit einem sicheren Leitgel oder Ähnlichem überzogen ist. Die Nase könnte ein geeigneter Ort sein, um eine gute Verbindung herzustellen, aber sei nett ...

Für eine gute Empfindlichkeit ist die beste Wahl für den Wert von C1, wenn C1 in der Nähe von Cpar + Ccat liegt.

Der äquivalente Serienwiderstand sollte keine Probleme verursachen, aber um sicherzugehen, wiederholen Sie die Messung mit einer Frequenz von einer Oktave nach unten, bis Sie das gleiche Ergebnis erhalten. Wenn Sie unterschiedliche Ergebnisse erhalten, diese jedoch mit derselben Frequenz reproduzierbar sind, versuchen Sie, ein Bode-Plot der Magnitudenantwort zu erstellen, und fragen Sie dann erneut mit einigen Messdaten. Schließlich ist Ccat und Rcat Wetware, so dass sie im Laufe der Zeit wahrscheinlich nicht zu stabil sind.

Ihre Katze ist auch eine Antenne, deshalb nimmt sie wahrscheinlich 50/60 Hz vom Stromnetz auf. Diese Quelle kann möglicherweise abgezinst werden, wenn beim Anschließen der Katze ein kleiner Effektivwert gemessen wird, während der Oszillatorausgang geerdet bleibt. (Wenn das Antennensignal groß ist, können Sie Ccat möglicherweise mit einer anderen Methode finden => nur mit C1.) Wenn das Antennensignal groß ist, sollten Sie in der obigen Methode versuchen, eine Frequenz für Ihre Messung auszuwählen, damit die Signale gewonnen werden. ' t hängt zu stark von der Phasenbeziehung ab.

Um Messungen über die Zeit zu erhalten, ist es mit einer detaillierten Zeitauflösung erforderlich, die Ausgangsspannung mit einem Bereich zu messen / aufzuzeichnen. Für die Messung der Spitzenamplitude gelten die gleichen Gleichungen wie für den Effektivwert. Daher sollte die Verstärkung des Ausgangs und die anschließende Verwendung eines Halbwellengleichrichters eine einfache Schaltung darstellen, um ein kontinuierliches Ablesen der Kapazität zu ermöglichen.

Wenn Sie schließlich die Kapazität in Abhängigkeit von der Spannung während der Entladung messen möchten, sollten Sie die Entladung mit einem Oszilloskop aufzeichnen, wie dies auch George Herold in seiner Antwort gezeigt hat. Verwenden Sie für diesen Aufbau einen Rechteckoszillator und fügen Sie einen größeren Entladewiderstand hinzu. Berechnen Sie dann die Kapazität basierend auf der Änderungsrate für die Spannung und dem bekannten Strom (bekannt aus der Spannung und dem Entladungswiderstand).

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

Um die Kapazität Ihrer Katze zu messen, benötigen Sie zunächst einen Kondensator mit einer bekannten Kapazität, die auf eine bekannte Spannung aufgeladen ist. Die Ladungsmenge in Columbs in diesem Kondensator ist CV, wobei C die Kapazität in Faraden und V die Spannung in Volt ist.

Entladen Sie nun Ihre Katze vollständig. Eine Möglichkeit könnte sein, über eine geerdete Aluminiumfolie zu laufen.

Befestigen Sie einen Leckerbissen an einem der Kondensatoranschlüsse, den anderen an einem Stück Folie. Wenn Ihre Katze den Leckerbissen nimmt, entlädt sich der bekannte Kondensator und die Katze lädt sich auf, bis sich ihr Spannungspotential exakt ausgleicht.

Messen Sie nun die Spannung an Ihrem bekannten Kondensator neu. Die Spannungsänderung multipliziert mit der Kapazität gibt Auskunft darüber, wie viel Ladung in Ihre Katze geflossen ist. Diese Ladung, geteilt durch die verbleibende Spannung , ist die Kapazität Ihrer Katze.