Когда я ласкаю свою кошку, а затем трогаю ее за нос, я испытываю небольшой шок. Иногда, когда она подходит к чему-то, ее нос искрится, и она отскакивает назад и пыхтит. Мне было интересно, как я мог бы измерить емкость моей кошки.

Так сколько микрофарад у моей кошки? Я не думаю, что могу просто прикрепить черную вещь на мультиметре к ее хвосту, а затем прикоснуться к красной стороне ее носа, как в этой статье вики-шоу . Ни статья в вики о емкости тела, ни вопрос об обмене стеками на ту же тему не говорят мне ничего об измерениях.

У меня есть чип I2C Capsense для моего Arduino, но кажется, что он выбрасывает случайные числа от 200 до пары тысяч, и я не уверен, что делать с этими числами, даже если бы у них была повторяемость.

Возможно ли создать для кошки ремешок, который бы отображал «текущий заряд» для моей кошки на ярко-оранжевой светодиодной сетке? Или мне обязательно нужно иметь опорное напряжение (мое понимание электричества, что напряжение всегда относительно, это относится к статическому электричеству, а?)

Заранее спасибо,

Тим

РЕДАКТИРОВАТЬ: Хотя теоретически ответ Рассела МакМэхона, кажется, работает, я не думаю, что его метод так же легко реализовать, как метод Джорджа Херольда. Оба ответа, кажется, отвечают на непосредственный вопрос, поставленный в названии. Тем не менее, ни один не является полностью завершенным. Они оба зависят от необходимости иметь полностью заряженного кота. Но как мы знаем, сколько раз погладить наших кошек, прежде чем они полностью заряжены.

Также жизненно важно иметь возможность измерять заряд в режиме реального времени в соответствии с ответом JRE, чтобы заложить основу для методов Герольда или МакМахона. Используя методику JRE, мы можем заряжать кошку до тех пор, пока заряд не перестанет расти, ТОГДА измерить емкость кошки.

В идеале, если мы хотим проверить потенциальную мощность петтинга в качестве идеального источника энергии после использования ископаемого топлива, нам понадобится надежное измерение в режиме реального времени сохраненных милливатт-часов кошки, а также заряд первичного заряда и заряд сохраненного мурлыканья.

Относительно щедрых поисков надежности дешевым способом: чтобы убедить себя в том, что это довольно трудная задача для надежного выполнения (с лабораторной точностью), взгляните на то, что влечет за собой измерение «этого» для человека, например, в статье который изучил его для целей ОУР, Численный расчет емкости человеческого тела методом поверхностного заряда , Осаму Фудзивара и Таканори Икава, doi: 10.1002 / ecja.10025 . Цитирую из аннотации:

Тем не менее, емкость тела сильно зависит от отношения между земной плоскостью и положением тела. Поэтому неясно, какие факторы определяют емкость тела. В этой статье статическая емкость тела, стоящего на заземленной поверхности, рассчитывается с помощью метода поверхностного заряда. [...] Обнаружено, что емкость увеличивается по мере того, как спинки подошв обуви приближаются к плоскости земли, что емкость тела на той же высоте (10 мм), что и подошвы обуви, составляет от 120 до 130 пФ, и что оно составляет около 60 пФ, если расположение подошв достаточно высокое. Результаты расчетов подтверждаются измерениями емкости тела.

И если вам интересно их метод измерения, вот подробности этого из бумаги:

На рисунке 7 (а) показан метод измерения емкости человеческого тела, а на рисунке 7 (б) показана его эквивалентная схема. Испытуемый (рост 168 см, вес 68 кг) с формой тела, близкой к модели человеческого тела, стоит босыми ногами на пенопластовой пластине или перфорированной акриловой пластине (глубина 30 см, ширина 11 см) на металлической пластине. в щит Фарадея. Перфорированная акриловая пластина имеет 201 отверстие, выполненное с помощью сверла диаметром 4,5 мм в произвольных местах на пластине с соотношением площадей около 9%. Таким образом, относительная диэлектрическая проницаемость эффективно уменьшается. В этом случае источник питания используется для зарядки до B _B0 (= 10 В) через аналоговый переключатель (Toshiba TC4066BP). Когда источник питания отключается аналоговым переключателем, потенциал тела v _B(t) усиливается усилителем с низким входным сопротивлением (с входным сопротивлением R _i = 10,2 МОм, входной емкостью C _i = 13,6 пФ) и направляется на компьютер через аналого-цифровой преобразователь. Частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя составляет 200 кГц, а уровень квантования составляет 12 битов. При измерении потенциала металлическая пластина используется в качестве заземления, к которому подключены заземляющие соединения измерительных устройств. Из эквивалентной схемы на рис. 7 (б) потенциал тела v _B (t) определяется как

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

Следовательно, из характеристики затухания потенциала можно определить емкость C _B тела .

Это в основном тот же метод постоянной времени, предложенный Джорджем Херольдом (за который я проголосовал некоторое время назад), но по стандартам boffin. Никто не измеряет емкость тела с регулярностью (даже для людей), поэтому я не знаю, почему вы ожидаете, что найдется дешевый способ сделать это надежно ... Не берите в голову, что это, вероятно, сильно изменится, когда кошка меняет положение тела ,

Кроме того, если вы надеетесь просто симулировать это на компьютере ... их численная модель, скорее всего, не будет очень полезна для кошки, потому что:

Кроме того, одежда и волосы не входят в числовую модель.

Для более старой (но прямо сейчас свободно доступной) статьи, в которой обсуждаются проблемы с получением точных измерений емкости тела, см. Емкость человеческого тела Н. Йонассена : статическая или динамическая концепция? , Читая это, один момент, который был очевиден, заключался в том, что подошвы обуви на самом деле вносят основной вклад в емкость модели человеческого тела (в то время как волосы и одежда могут в основном игнорироваться). Увы, это, вероятно, противоположно тому, что вы можете ожидать от доминантного элемента в кошке (в его естественном состоянии) в отношении емкости. К сожалению, щедрость на SE вряд ли будет достаточным «грантом» для гробов, чтобы заняться этой совершенно другой моделью тела кошки в их лабораториях ...

«Не трогай кота, бот в перчатке»

• 

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Оборудование:
Высокоимпедансный вольтметр / осциллограф с датчиком высокого напряжения.
Высоковольтные конденсаторы низкой емкости (1 10 100 1000 пФ) х 2 каждого.

Предварительный тест - зарядите конденсаторы до некоторого полуизвестного высокого напряжения и измерьте их с помощью вольтметра, чтобы определить способность измерения.

Для более точных результатов должны быть минимальные лапы между первой и второй итерациями 2.3.4.

1. Выберите колпачок - скажем, 100 пф.
2. Разгрузочная крышка (короткая)
3. Соедините один конец колпачка с землей - один конец колпачка с кат.
   .... (Как достигнуть "кошке", оставлено в качестве упражнения для читателя.)
   .... (Кепка и кошка теперь на одной и той же произношении)
   Отсоедините шапку от кошки
4. Измерить Vcap
5. повторить 2. 3. 4.
6. Сравните показания.
7. Повторите с верхней и нижней крышками. Цель - это диапазон, где V1 / V2 полезен - скажем, около 2: 1.

Обработка.

Когда крышка подключается к кошке, крышка заряжается. Кошка и кепка делят заряд пропорционально емкостям. Общее падение напряжения отражает увеличение емкости системы от крышки расширения до Ccat. Если Vcat до и после передачи был известен, вы можете рассчитать Ccat.
Но Vcat «немного сложно» определить.
Повторяющийся процесс дает вторую точку, и 2 уравнения могут быть решены для получения Ccat.

Если Ccap << Ccat, дельта V мала и результаты плохо обусловлены. Если Ccap >> Ccat, то дельта V велика и результаты плохо обусловлены.

Если Ccap ~~~ = Ccat, каша как раз правильная, а кровать как раз правильная.
Если Ccap = Ccat, то при втором чтении напряжение уменьшится вдвое.
V = Vcat_original / 2

В противном случае изменение отношения связано с обратной пропорциональностью емкостям.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) или

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

E & OE ....

---

DTTAH ...... Не пытайтесь сделать это дома
ACNR ........ Все заботы, никакой ответственности
IANAL ....... Я не юрист
YMMV ....... Ваш пробег будет варьироваться
E & OE ........ Ошибки и пропуски исключены.

Что-то вроде рифа на Spehro's, Capacitance ~ radius. Вы можете измерить свою собственную емкость тела с вашей областью. Подсоедините датчик x10, установите срабатывание для одиночного выстрела, наденьте ноги или потрите свитер (перемычка в Великобритании) и коснитесь конца датчика. Вы увидите свой разряд через 10 мегомметр зонда. Найти точку 1 / е. Вот "сфера для меня". (Вы должны немного поиграть, чтобы получить правильное количество потертостей.) Я получаю около 2,5 мс ~ 250 пФ. Вы можете попробовать то же самое с кошкой.

/

О для кошки (или более точные цифры) вы должны вычесть емкость зонда.
(около 16 пФ для моего датчика x10.)

Редактировать для комментариев: Это пример распада RC. RC - постоянная времени цепи. Смотрите статью в вики здесь. Быстрая оценка постоянной времени - это время, когда напряжение упало до 1 / e от его начального значения. (1 / е составляет около 1/3) В диапазоне, снятом выше этого времени, около 2,5 мс = RC (R = 10 мегом)

Задача Мявивация и Цель

Как измерить вес в космосе? Конечно, не в масштабе, потому что нет гравитации. Нужно использовать специальный аппарат, чтобы вывести его косвенно - посредством колебаний.

Точно так же вы пытаетесь измерить значение кота, в результате чего вы не можете напрямую измерить емкость. К счастью, из физики мы знаем несколько вещей, которые встречаются в конденсаторах, которые мы можем использовать, чтобы вывести нашу кошачью Фарадичность.

Geomeowtry

Давайте начнем с изучения геометрии этой проблемы. Мы не можем точно сказать, что кошка является конденсатором в традиционном смысле, хотя она, безусловно, может хранить заряд. Практически, вы описали комбинированную систему «пол-лапа-кошка», при которой лапы кошки образуют диэлектрик между ним и полом (или кроватью, или простынями, или чем-то еще). Кошка - только половина установки, но я отступаю.

Таким образом, мы избежим принятия таких радикальных мер, как жарка кота с напряжением 10000 В от головы до хвоста (мы уже знаем, что можем моделировать кошку как резистор). Вместо этого мы сделаем что-то довольно безобидное: наклейте кота на изолирующий коврик (просто для безопасности) и вытяните 10000 В от кота к земле.

Что происходит, когда тело накапливает заряд?

• Больше заряда = больше энергии. Больше энергии = больше массы.
• Больше заряда = больше ионов. Больше ионов = больше силы где-то.

Похоже, у нас есть два разных способа сделать простое измерение.

Meowthed 1: больше заряда, больше массы

Давайте сделаем некоторые салфетки из этого блестящего откровения от Эйнштейна.

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

Хорошо, что, куда я пойду с этим? Вы видите это? Теперь мы можем связать изменение массы с изменением энергии ! Этот гнусный E- термин не так страшен, он эквивалентен количеству энергии, запасенной в катапиторе.

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

Теперь мы добираемся туда. Давайте объединяться!

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

Вот оно, мой друг - формула для емкости кота, которую вы можете измерить с помощью домашнего веса и источника напряжения - может быть, около тысячи 9В батарей в серии. Давайте попробуем. Предполагая, что кошки похожи на людей, мы можем оценить емкость около 100 пФ . Посмотрим, чего ожидать10000 В 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, если вы должны жаловаться на то, что это правда , что мы могли бы пропустить изменение массы из дыхания кошки или нормального пролития меха / кожи. Кроме того, мы могли бы дуть поперек изолирующего мата на миллион вольт, но эй - вы хотели что-то легко измерить, а что проще, чем взвешивать кошку?

Meowthed 2: больше заряда, больше силы

Нам нужны два уровня косвенности для этого, потому что сила может быть сложно измерить, когда она мала (см. Выше). Хотя мы могли бы использовать другую шкалу с изображением кота, давайте полагаться на что-то простое - тот факт, что кошки всегда.

Это действительно требует некоторого оборудования, а именно некоторые большие магниты. Возьмите нашу испытательную платформу с мяуши (кошка, коврик и земля) и бросьте их вместе через магниты.

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

Мы можем начать с устранения электрического поля, потому что мы специально его не создали. Затем обратите внимание, что заряд, с которым мы имеем дело, происходит от емкости кошки.

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

Поскольку вывод тривиален, и я уже в основном изложил всю проблему для вас, я оставлю это на усмотрение читателя, чтобы он получил удовлетворение от этого вывода.

Если вы запустите кошку в вертикальной ориентации, она будет вращаться естественным образом, чтобы упасть, чтобы исправить ее ориентацию и приземлиться на ноги. Измерьте высоту и длину вашей кошки и определите, насколько высоко вам нужно ее уронить, когда она не заряжена, чтобы она вращалась ровно на девяносто градусов при падении на землю. Повторяйте и уточняйте, пока кошка не сможет больше не отставать - она ​​не сможет вращаться достаточно быстро. Будьте очень осторожны, потому что странные эффекты вступают в игру, когда вы доводите кошку до этого предела.

Зная, что кошка изо всех сил пытается исправить свою ориентацию, теперь вы можете зарядить ее и отпустить - отсек бомбы открыт. Теперь, предполагая, что кот находится под напряжением и образует конденсатор с земной плоскостью, заряды в его теле должны были разделиться: одни на его лапы, а другие на верхнюю часть его пушистой спины. По мере спуска эти заряды будут испытывать силу в магнитном поле в соответствии с приведенным выше выводом Лоренца и будут создавать крутящий момент на теле кошки, заставляя ее вращаться относительно мата, на котором она находится.

Продолжайте увеличивать напряжение на кошке, пока прилагаемый крутящий момент не будет соответствовать усилиям вашего пушистого друга, чтобы исправить себя. Когда кошка больше не может вращаться, у вас есть все необходимые переменные.

→ F → v → $V$ - напряжение на вашем последнем падении. определяется по крутящему моменту на кошке, исходя из того, насколько быстро он мог вращаться перед подачей напряжения. Чтобы получить это значение, прибегните к физике на уровне средней школы и геометрии вашей конкретной кошки (примечание: это нужно сделать только один раз, и ее можно сохранить для будущих таблиц). полностью зависит от силы тяжести и момента времени падения, когда проводились измерения. - известная напряженность магнитного поля на основе используемых вами магнитов.$\vec F$$\vec v$$\vec B$

Если это кажется вам слишком сложным, просто бросьте кошку с достаточно высокой точки, чтобы она достигла предельной скорости, прежде чем начинать свои наблюдения.

Наконец, вы получаете значение с беспокойством, источником напряжения и острыми глазами.$C$

Заключение

Очевидно, что это простая проблема, которую сделали большинство студентов-физиков, если они действительно когда-либо занимались настоящей физикой. Фотографии отсутствуют, но уже поздно, и я не могу тратить все свое время, помогая вам в таких простых мелочах. Есть намного больше способов сделать это измерение, так что наденьте свою интеллектуальную защиту и дайте нам знать, как это происходит!

Вы можете измерить заряд на кошке с помощью электроскопа.

Я построил тот, на который ссылались, но не мог получить MPF102. Вместо этого 2N5464 работал нормально. Соберите схему, как описано, заключите ее в металлическую коробку (заземлите отрицательную сторону батареи на коробку) и добавьте антенну, как описано в статье. Если светодиод горит, значит у вас есть загруженный котенок.

Также обратите внимание, что вы можете быть загружены вместо кошки. Зап происходит, когда есть разница в уровнях заряда, поэтому, если вы заряжаете больше, чем кошка, вы также получите удар. Заземлите себя перед тем, как схватить котенка - если вы все еще получили удар, то кошка была заряжена.

Мне интересно, что я не видел встроенных решений.

Вы можете создать RC-цепь, как описано выше, где ваша кошка является C. Подключите вашу кошку C и резистор R последовательно от земли к выводу IO на вашем микроконтроллере. Установите линию ввода-вывода на высокий выход достаточно долго, чтобы убедиться, что вы полностью зарядили свою кошку. Затем переключите линию ввода-вывода на вход и посчитайте, сколько времени потребуется вашей кошке, чтобы разрядиться на землю. Когда это произойдет, вход в строке ввода-вывода обнулится.

Заряжайте и разряжайте свою кошку несколько раз с помощью аппаратного таймера, чтобы вычислить среднее значение по времени. Емкость вашей кошки можно рассчитать по значению резистора и времени, которое потребовалось для разрядки от полностью заряженного напряжения до порогового напряжения на линии ввода-вывода вашего микроконтроллера. Вы должны сделать хороший зонд для кошки и рюкзак с выводом на ЖК-дисплей значения, постоянно вычисляемого микроконтроллером.

Этот способ:

1. Не требует дополнительного измерительного оборудования.
2. Измеряет непрерывно.
3. Может быть выведен на ЖК-экран для мониторинга в реальном времени.
4. Он достаточно маленький, чтобы комфортно кататься на вашей кошке.
5. Полностью автоматизирован.

Сопряжение кота с измерительной цепью является самой большой проблемой, так как не существует международных стандартов в отношении того, как измерительный зонд должен быть прикреплен к кошке. Чтобы обойти проблему, мы рассмотрим кошку на макроскопическом уровне.

Вот простое (не очень простое) решение. Вещи, которые нужно:

• две металлические пластины, которые имеют большую площадь, чем ваша кошка
• изоляционный материал для плит
• импульсный или непрерывный источник

Что делать:

1. Постройте большой конденсатор с двумя металлическими пластинами, изолируя при этом их поверхность. Измерьте его реакцию на входное напряжение. Увеличивайте напряжение, пока не получите что-то измеримое.
2. Поместите свою кошку в конденсатор и измерьте снова. Кошка изменит емкость.

Фактически вы получите один конденсатор при первом запуске, и кот будет последовательно с этим конденсатором при втором запуске. Я предполагаю, что вы должны посмотреть на изменение емкости для разных положений кошки, разных диет, спящего кота против бодрствующего кота и т. Д., Чтобы получить соответствующую модель емкости, зависящую от разных параметров кошки.

Не зная частотного отклика кота, вы должны попробовать как постоянный, так и импульсный входы. Кошка должна зависеть от частоты. Особенно в отношении частоты переворота водяных диполей, так как это хорошая часть кошки.

Я скоро нарисую картинки, сейчас я просто хотела поделиться идеей.

Это не емкость, которую вы должны просить. Емкость вашей кошки не имеет отношения к тому шоку, который у вас был. Это накопление статического заряда. Емкость зависит от способности к передаче энергии с помощью диэлектрического материала, а не от потенциала заряда. (смотрите: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Вы можете иметь представление о его уровне, используя факт отталкивания электронов друг от друга. Вы можете построить электроскоп (полезно: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Кроме того, вы можете использовать цифровой вольтметр вместо. Превратите его в функцию переменного тока милливольт. Один зонд заземлен. Качайте другой зонд (~ 2-3 Гц) перпендикулярно ее туловищу, не контактируя.

Если бы вопрос заключался в сопротивлении кошачьих, разве не было бы странным, если бы никто не предложил встать с вашего компьютерного кресла и найти, в каком ящике есть ваш DVM?

Или RK-метр BK, установленный на "c" и 1 кГц.

Один поводок касается кошачьего носа. А как насчет другого? Ну, Cat-Pacitance меняется в зависимости от приближения к проводящих масс или расстояния до земли. Итак, другой поводок идет к ВАМ и наводит руку рядом с кошкой. Должно видеть ~ 20 пФ, намного больше, если кошка на коленях.

Лучший способ снять кожу с этого Catpacitor

Хотя некоторые другие методы, опубликованные здесь, кажутся работоспособными, этот тест может быть выполнен без необходимости использования осциллографа или нескольких конкретных значений высоковольтных конденсаторов. Хотя измеритель высокого импеданса / высокого напряжения является необходимостью.

Лучший способ справиться с этим - обработать его аналогично простой схеме делителя тока, а затем вывести основное уравнение для непосредственного расчета Ccat.

Как и в этой первой схеме, определение Rx не так сложно, если известны другие значения. В момент времени 0 ток течет только через Rx. В момент времени = 1 переключатель меняется, и ток делится между двумя путями (через Rx и Rref). Величина тока в каждом тракте определяется значениями резистора. Основная идея заключается в том, что общий входной ток остается одинаковым в обоих положениях переключателя, но напряжение на каждом резисторе будет меняться из-за разных токов в каждой ветви. Используя закон Ома, Rx можно рассчитать путем измерения изменений напряжения и знания значения Rref.

В этой следующей паре цепей мы вводим Cat с неизвестной емкостью (Ccat) на землю. В момент времени = 0 в цепи фиксируется общий заряд (Qtotal0). Это начальный заряд на Cat (Qcat0). Начальный заряд на Cat производит начальное напряжение (Vcat0).

В момент времени = 1 переключатель переключается, и общий заряд делится между катушкой и эталонным конденсатором (Cref). Напряжение на Cat изменяется (Vcat1) из-за переноса заряда. Заряд, переданный на эталонный конденсатор, создает напряжение (Vcref1), которое равно напряжению на катушке (поэтому Vcat1 = Vcref1).

Важно отметить, что, несмотря на то, что некоторый заряд был передан, общий заряд теперь в цепи (Qtotal1) все еще равен начальному заряду (поэтому Qtotal0 = Qtotal1).

Аналогично закону Ома напряжение на конденсаторе можно найти с помощью уравнения V = Q / C. Управляя этим уравнением, заряд конденсатора можно найти с помощью Q = VC. С уравнением заряда конденсатора и знанием значения Cref требуется только два измерения высокого напряжения (во время = 0 и время = 1), чтобы определить емкость Cat, как показано ниже.

,

Используемые термины:

Уравнение заряда конденсатора: Q = VC, с Q в столбцах, V в вольтах, C в фарадах

Qtotal0 = общий начальный заряд за время = 0

Qcat0 = Charge on Cat в момент времени = 0

Qtotal1 = Общая стоимость за раз = 1

Qcat1 = Charge on Cat в момент времени = 1

Qcref1 = начисление за Cref в момент времени = 1

Vcat0 = Напряжение на Cat в момент времени = 0

Vcat1 = напряжение на Cat в момент времени = 1

Vcref1 = напряжение на Cref во время = 1

Ccat = емкость кота

Cref = опорный конденсатор

,

Расчет:

@ time = 0, измерьте напряжение на катушке (Vcat0).

На уравнение заряда конденсатора (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ time = 1, переключите переключатель, измерьте напряжение на Cat (Vcat1), это также напряжение на Cref (Vcref1).

Зная, что общий заряд в цепи не изменился:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 состоит из заряда на Cat и заряда на Cref, так что:

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Перепишите эти заряды как их эквивалентную форму для Q = VC:

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

Напомним, что с этим положением переключателя Vcat1 = Vcref1 подставьте в уравнение:

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

Принесите термины Ccat в одну сторону:

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

Фактор Ccat:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Vcat1 Cref)

Изолировать Ccat:

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

Готово...

,

Теперь для примера:

Используйте стандартное значение 100pf для Cref, измерьте Vcat во время = 0 и во время = 1 (используйте 9 кВ и 4 кВ)

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

Ccat = (4 кВ 100 пф) / (9 кВ - 4 кВ)

Ccat = 400 пф / 5

Ccat = 80 пф

,

Используя один конденсатор с относительно низким значением (высоким напряжением), можно рассчитать емкость Cat, с меньшей вероятностью каких-либо катастрофических последствий.

Также обратите внимание, что это было чисто теоретическим усилием, ни один из животных не пострадал в этом процессе. Ваши результаты могут отличаться. Не несет ответственности за любой ущерб, вызванный незащищенным, неконтролируемым, нежелательным или небрежным использованием вышеуказанной информации. - .- Наслаждаться

Вы можете сделать это в два этапа измерения с емкостью и усилителем FET. Вы можете прочитать результат на прицеле или на мультиметре.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Во-первых: короткое замыкание С1 для устранения всех зарядов.

Второе: подключите вход к Cat

На выходе вы будете читать напряжение, генерируемое на С1 зарядом кошки. Следовательно, заряд Cat - Vout / C1.

Убедитесь, что Power + и Power- достаточны, чтобы избежать насыщения LF356. Последовательный резистор предназначен для того, чтобы избежать искрения вашей кошки при подключении его к конденсатору.

Если вы хотите иметь непрерывное чтение, пока вы «загружаете» свою кошку, тогда вам нужен емкостный делитель. Следующие схемы могут сделать это.

^{смоделировать эту схему}

Вывод можно прочитать непрерывно.

Измерение стационарной емкости кота простым методом.

Предупреждение: не пытайтесь делать это дома. Это не было проверено автором.

Предупреждение: передаваемая мощность увеличивается как по напряжению, так и по частоте и емкости. Используйте низкую частоту (например, 75 Гц), низкое среднеквадратичное напряжение (например, 1 В среднеквадратичное значение) и низкую емкость связи (например, 15 пФ).

Как и другие говорили раньше. Разряд от электростатического разряда зависит не только от емкости, но и от заряда, как вашего, так и кошачьего. В этом ответе предлагается метод измерения емкости Cat в стационарном сценарии переменного тока.

Если маленькая модель сигнала кошки выглядит так:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Затем вы можете измерить сопротивление Ccat с помощью низкочастотного синусоидального генератора и среднеквадратичного или пикового вольтметра, как в этой настройке (примечание ESR выше - Rcat ниже):

^{смоделировать эту схему}

Метод:

• Сначала подключите среднеквадратичный мультиметр непосредственно к синусоидальному генератору, чтобы убедиться, что у вас синусоидальный сигнал 1 Vrms, и что вы получаете постоянное значение.
• $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$

Получить хорошую связь с кошкой, наверное, сложно. Может быть необходимо что-то вроде браслета ESD, с добавлением безопасного проводящего геля или подобного. Нос может быть подходящим местом, чтобы получить хорошую связь, но будьте милыми ...

Для хорошей чувствительности лучший выбор значения C1 - это когда C1 близок к Cpar + Ccat.

Эквивалентное последовательное сопротивление не должно вызывать проблем, но, конечно, повторяйте измерение с частотой на одну октаву ниже, пока не получите тот же результат. Если вы получаете разные результаты, но они повторяются на одной и той же частоте, попробуйте составить график реакции на амплитуду, а затем запросите данные измерений. Наконец, Ccat и Rcat - это программное обеспечение, поэтому они, вероятно, не слишком стабильны во времени.

Ваша кошка также является антенной, поэтому она, вероятно, поднимает частоту 50/60 Гц от сети. Этот источник может быть обесценен, если измерять среднеквадратичное значение на выходе при подключении кота, сохраняя заземленный выход генератора. (Если сигнал антенны велик, вы можете найти Ccat другим методом => только с изменением C1.) В методе выше, если сигнал антенны велик, вы должны попытаться выбрать частоту для своего измерения, чтобы сигналы победили. Слишком сильно зависит от фазовых отношений.

Чтобы получить измерения во времени, с подробным временным разрешением, необходимо измерить / записать выходное напряжение с помощью прицела. При измерении амплитуды пика применяются те же уравнения, что и для среднеквадратичного значения. Следовательно, усиление выходного сигнала и последующее использование полуволнового выпрямителя должно обеспечить простую схему, позволяющую непрерывно считывать катодное сопротивление.

Наконец, если вы хотите измерить емкость как функцию напряжения во время разряда, то вы должны записать разряд с помощью осциллографа, как также показал Джордж Херольд в своем ответе. Для этой установки используйте генератор прямоугольных импульсов и добавьте большой разрядный резистор. Затем рассчитайте емкость на основе скорости изменения напряжения и известного тока (известного из напряжения и сопротивления разряда).

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

Чтобы измерить емкость вашего кошачьего, вам сначала понадобится конденсатор с известной емкостью, заряженной до известного напряжения. Количество заряда в конденсаторе в этом конденсаторе будет CV, где C - емкость в фарадах, а V - напряжение в вольтах.

Теперь полностью разрядите свою кошку. Один из способов может заключаться в том, чтобы затем пройтись по какой-нибудь заземленной алюминиевой фольге.

Прикрепите лакомство к одной из клемм конденсатора, а другую - к фольге. Когда ваша кошка принимает угощение, известный конденсатор разряжается, и кошка заряжается, пока их потенциал напряжения точно не уравновесится.

Теперь измерьте напряжение на вашем известном конденсаторе. Изменение напряжения , умноженное на емкость будет сказать вам , сколько заряда вошел в вашей кошки. Этот заряд, деленный на оставшееся напряжение , является емкостью вашей кошки.