Cuando acaricio a mi gato y luego lo toco en la nariz, me sorprende un poco. A veces, cuando se acerca a algo, su nariz chispea y salta hacia atrás y se hincha. Me preguntaba cómo podría medir la capacidad de mi gato.

Entonces, ¿cuántos micro faradios tiene mi gato? No creo que pueda sujetar la cosa negra en el multímetro a su cola y luego tocar el lado rojo de su nariz como en este artículo de wikihow . Ni el artículo wiki sobre la capacitancia corporal ni esta pregunta de intercambio de pila sobre el mismo tema me dicen nada sobre la medición.

Tengo un chip capsense I2C para mi Arduino, pero eso parece arrojar números aleatorios entre 200 y un par de miles, y no estoy seguro de qué hacer con esos números incluso si hubiera alguna repetibilidad para ellos.

¿Sería posible crear una correa en la pantalla para mi gato que mostrara "carga actual" para mi gato en una rejilla LED de color naranja brillante? ¿O necesito necesariamente tener un voltaje de referencia (mi comprensión de la electricidad es que el voltaje siempre es relativo, ¿se aplica esto también a la electricidad estática?)

Gracias por adelantado,

Tim

EDITAR: Si bien la respuesta de Russell McMahon en teoría parece funcionar, no creo que su método sea tan fácil de implementar como el de George Herold. Ambas respuestas parecen responder a la pregunta inmediata como se plantea en el título. Sin embargo, ninguno está completamente completo. Ambos dependen del requisito de tener un gato completamente cargado. Pero, ¿cómo sabemos cuántas veces acariciar a nuestros gatos antes de que estén completamente cargados?

Es vital también poder medir la carga en tiempo real, según la respuesta de JRE para establecer una base para los métodos de Herold o McMahon. Usando la técnica de JRE, podemos cargar al gato hasta que la carga deje de subir, luego medir la capacitancia del gato.

Idealmente, si queremos verificar el potencial de poder de acariciar como la fuente de energía de combustible post-fósil perfecta, necesitaremos una medición confiable en tiempo real de los milivatios-hora almacenados del gato, así como también la carga y carga purrcentage almacenada.

Con respecto a la búsqueda de recompensas por la confiabilidad de una manera barata: para convencerse de que esta es una tarea bastante difícil de hacer de manera confiable (con precisión de laboratorio), eche un vistazo a lo que implica medir "eso" para un humano, por ejemplo, en un documento que lo estudió para fines relacionados con la ESD, Cálculo numérico de la capacidad del cuerpo humano mediante el método de carga superficial por Osamu Fujiwara y Takanori Ikawa, doi: 10.1002 / ecja.10025 . Citando del resumen:

Sin embargo, la capacitancia del cuerpo depende en gran medida de la relación entre el plano de tierra y la postura del cuerpo. Por lo tanto, no está claro qué factores gobiernan la capacitancia del cuerpo. En este artículo, la capacidad estática de un cuerpo parado sobre un plano de tierra se calcula mediante el método de carga superficial. [...] Se descubre que la capacitancia aumenta a medida que la parte posterior de las suelas de los zapatos se acerca al plano del suelo, que la capacitancia del cuerpo a la misma altura (10 mm) que las suelas de los zapatos es de 120 a 130 pF, y que es aproximadamente 60 pF si la ubicación de las suelas es suficientemente alta. Los resultados computacionales se confirman mediante la medición de la capacitancia del cuerpo.

Y si tiene curiosidad acerca de su método de medición, aquí están los detalles del documento:

La figura 7 (a) muestra el método de medición de la capacitancia del cuerpo humano y la figura 7 (b) muestra su circuito equivalente. La persona examinada (altura 168 cm, peso 68 kg) con una forma de cuerpo cercana al modelo del cuerpo humano está de pie con los pies descalzos sobre una placa de espuma de poliestireno o una placa acrílica perforada (profundidad 30 cm, ancho 11 cm) sobre una placa de metal en un escudo de Faraday La placa acrílica perforada tiene 201 agujeros hechos con un taladro con un diámetro de 4,5 mm en ubicaciones aleatorias sobre la placa y con una relación de área de aproximadamente el 9%. De esta manera, la permitividad relativa disminuye efectivamente. Bajo esta condición, se utiliza una fuente de alimentación para cargar a V _B0 (= 10 V) a través de un interruptor analógico (Toshiba TC4066BP). Cuando el interruptor analógico apaga la fuente de alimentación, el potencial del cuerpo v _B(t) se amplifica mediante un amplificador de baja impedancia de entrada (con una resistencia de entrada R _i = 10.2 MOhm, capacitancia de entrada C _i = 13.6 pF) y se dirige a una computadora mediante un convertidor A / D. La frecuencia de muestreo del convertidor A / D es de 200 kHz y el nivel de cuantificación es de 12 bits. En la medición potencial, la placa de metal se usa como la tierra a la que se conectan las conexiones a tierra de los dispositivos de medición. Del circuito equivalente en la figura 7 (b), el potencial corporal v _B (t) viene dado por

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

Por lo tanto, a partir de la característica de decaimiento potencial, se puede derivar la capacitancia del cuerpo C _B.

Este es básicamente el mismo método de tiempo constante sugerido por George Herold (que voté hace un tiempo), pero con los estándares de boffin. Nadie mide la capacidad del cuerpo con regularidad (incluso para los humanos), por lo que no sé por qué esperas que haya una forma barata de hacerlo de manera confiable ... No importa que probablemente varíe bastante a medida que el gato cambie la posición del cuerpo .

Además, si espera simularlo en una computadora ... su modelo numérico probablemente no será muy bueno para un gato porque:

Además, la ropa y el cabello no están incluidos en el modelo numérico.

Para un artículo algo más antiguo (pero ahora disponible gratuitamente), que discute los problemas para obtener mediciones precisas de la capacitancia del cuerpo, vea la capacitancia del cuerpo humano de N. Jonassen : ¿concepto estático o dinámico? . Al leer eso, un punto que destacó fue que las suelas de los zapatos son en realidad un contribuyente importante a la capacidad del modelo del cuerpo humano (mientras que el cabello y la ropa pueden ignorarse básicamente). Por desgracia, eso es probablemente lo contrario de lo que puede esperar para que el elemento dominante esté en un gato (en su estado natural) en lo que respecta a la capacitancia. Lamentablemente, es poco probable que los puntos de recompensa en SE sean una "concesión" suficiente para que los ataúdes aborden este modelo de cuerpo de gato bastante diferente en sus laboratorios ...

"No toques al gato, sino un guante"

• 

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Equipamiento:
voltímetro / osciloscopio de alta impedancia con sonda de alta tensión.
Condensadores de alta tensión y baja capacitancia (1 10 100 1000 pF) x 2 de cada uno.

Prueba previa: cargue los condensadores a un alto voltaje semi conocido y mida con un voltímetro para determinar la capacidad de medición.

Para obtener resultados puros, debe haber patas mínimas entre la primera y la segunda iteración de 2.3.4.

1. Seleccione cap - digamos 100 pF.
2. Tapón de descarga (corto)
3. Conecte un extremo de la tapa a tierra, un extremo de la tapa al gato.
   .... (Cómo se logra "al gato" se deja como un ejercicio para el lector.)
   .... (El gorro y el gato ahora tienen la misma importancia)
   Desconecte el gorro del gato
4. Medir Vcap
5. repita 2. 3. 4.
6. Compara lecturas.
7. Repita con mayúsculas y minúsculas. El objetivo es el rango donde V1 / V2 es útilmente alto, digamos aproximadamente 2: 1.

Tratamiento.

Cuando la tapa se conecta a la tapa del gato, se carga. Cat y cap comparten la carga en proporción a las capacidades. El voltaje general cae para reflejar el aumento en la capacitancia del sistema desde la tapa adicional a Ccat. Si se conocía Vcat antes y después de la transferencia, podría calcular Ccat.
Pero Vcat es "un poco difícil" de determinar.
El proceso repetitivo proporciona un segundo punto y se pueden resolver 2 ecuaciones simultáneas para obtener Ccat.

Si Ccap << Ccat el delta V es pequeño y los resultados están mal condicionados. Si Ccap >> Ccat, el delta V es grande y los resultados están mal condicionados.

Si Ccap ~~~ = Ccat la papilla está bien y la cama está bien.
Si Ccap = Ccat, el voltaje se reducirá a la mitad en la segunda lectura.
V = Vcat_original / 2

De lo contrario, el cambio de relación está relacionado con la proporción inversa a las capacitancias.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) o

Diga V1 / V2 = 0.75 Ccat = 3 x Ccap.

E&OE ....

---

DTTAH ...... No intente esto en casa
ACNR ........ Todo cuidado, sin responsabilidad
IANAL ....... No soy un abogado
YMMV ....... Su el kilometraje SE variar
Salvo error u omisión ........ errores editados.

Como una especie de riff en Spehro's, Capacitancia ~ radio. Puede medir la capacidad de su propio cuerpo con su 'alcance. Conecta la sonda x10, prepárate para disparar una sola vez, raspa tus pies o frota tu suéter (puente en el Reino Unido) y toca el extremo de la sonda. Verá su descarga a través de los 10 Meg Ohm de la 'sonda de alcance. Encuentra el punto 1 / e. Aquí hay una foto de alcance para mí. (Tienes que jugar un poco para obtener la cantidad correcta de desgaste). Obtengo alrededor de 2.5 ms ~ 250 pF. Podrías intentar lo mismo con el gato.

/ /

Oh, para el gato (o números más precisos) debes restar la capacitancia de la sonda.
(aproximadamente 16pF para mi sonda x10).

Editar para comentarios: este es un ejemplo de una desintegración RC. RC es la constante de tiempo del circuito. Vea el artículo wiki aquí. Una estimación rápida de la constante de tiempo es tomarse el tiempo cuando el voltaje ha caído a 1 / e de su valor inicial. (1 / e es aproximadamente 1/3) En el 'tiro de alcance anterior, este tiempo es aproximadamente 2.5 ms = RC (R = 10 Meg ohm)

Problema Meowtivation y Propósito

¿Cómo se mide el peso en el espacio? Ciertamente no con una escala, porque no hay gravedad. Hay que usar un aparato especial para deducirlo indirectamente, a través de la oscilación.

Del mismo modo, está tratando de medir el valor de un gato, por lo que no puede medir directamente la capacitancia. Afortunadamente, hay algunas cosas que sabemos de la física que ocurren en los condensadores que podemos usar para deducir nuestra Faradicidad felina.

Geometría

Comencemos examinando la geometría de este problema. No podemos decir exactamente que el gato es un condensador en el sentido tradicional, aunque ciertamente puede almacenar carga. Prácticamente, ha descrito un sistema combinado de piso-pata-gato, mediante el cual las patas del gato forman un dieléctrico entre este y el piso (o cama, sábanas o lo que sea). El gato es solo la mitad de la configuración, pero estoy divagando.

Por lo tanto, evitaremos tomar medidas tan drásticas como freír al gato con 10,000 V de la cabeza a la cola (ya sabemos que podemos modelar un gato como resistencia). En cambio, haremos algo bastante inofensivo: pegar al gato en una estera aislante (solo por seguridad) y extraer 10,000 V del gato al suelo.

¿Qué sucede cuando un cuerpo almacena carga?

• Más carga = más energía. Más energía = más masa.
• Más carga = más iones. Más iones = más fuerza en alguna parte.

Parece que tenemos dos formas diferentes de hacer una medición simple.

Meowthed 1: más carga, más masa

Hagamos algunas derivaciones de servilletas de esta brillante revelación de Einstein.

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

De acuerdo, lo que sea, ¿a dónde voy con esto? ¿Lo ves? ¡Ahora podemos relacionar un cambio de masa con un cambio de energía ! Ese nefasto término E no da tanto miedo, es equivalente a la cantidad de energía almacenada en el catpacitor.

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

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

Ahí lo tienes, amigo mío, una fórmula para la capacitancia de un gato que puedes medir con una báscula doméstica y una fuente de voltaje, tal vez alrededor de mil baterías de 9V en serie. Hagamos un intento. Asumiendo que los gatos son similares a los humanos, podemos estimar la capacitancia en alrededor de 100 pF . Veamos qué esperar en10,000 V un megavoltio

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

Bueno, si tiene que quejarse de algo, es cierto que podríamos perder el cambio de masa por la respiración del gato o el desprendimiento normal de pelo / piel. Además, podríamos atravesar la estera aislante a un millón de voltios, pero oye, ¿querías algo fácil de medir y qué es más fácil que pesar a un gato?

Meowthed 2: más carga, más fuerza

Necesitamos dos niveles de indirección para este porque la fuerza puede ser difícil de medir cuando es pequeña (ver arriba). Aunque podríamos usar otra escala con el gato en él, confiemos en algo simple: el hecho de que los gatos siempre caen sobre sus pies.

Esto hace requerir un poco de equipo, a saber algunas grandes imanes. Tome nuestra plataforma de prueba del maullido (el gato, el tapete y el plano de tierra) y colóquelos juntos a través de los imanes.

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

Podemos comenzar eliminando el campo eléctrico porque no hemos creado uno específicamente. Luego, tenga en cuenta que la carga con la que estamos tratando proviene de la capacitancia del gato.

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

Debido a que es trivial derivar y básicamente ya he expuesto todo el problema para usted, voy a dejar que el lector tenga la satisfacción de esta derivación.

Si comienzas el gato en una orientación vertical, naturalmente girará a medida que cae para corregir su orientación y aterrizar sobre sus patas. Mide la altura y la longitud de tu gato y determina qué tan alto debes dejarlo caer cuando no esté cargado para que gire exactamente noventa grados cuando golpee el suelo. Repita y refine hasta que el gato ya no pueda seguir el ritmo, no puede girar lo suficientemente rápido. Tenga mucho cuidado aquí porque entran en juego efectos extraños cuando lleva a un gato a este límite.

Sabiendo que el gato está haciendo todo lo posible para corregir su orientación, ahora puede cargarlo y soltarlo: la bahía de bombas abierta. Ahora, suponiendo que el gato está energizado y formando un condensador con el plano de tierra, las cargas en su cuerpo deberían haberse separado: algunas en sus patas y otras en la parte superior de su espalda peluda. A medida que desciende, estas cargas experimentarán una fuerza a través del campo magnético de acuerdo con la derivación de Lorentz anterior y producirán un par en el cuerpo del gato que hará que gire en relación con la estera en la que está.

Continúe aumentando el voltaje a través del gato hasta que el par ejercido coincida con los esfuerzos de su amigo peludo para enderezarse. Cuando el gato ya no puede girar, tiene todas las variables requeridas.

$V$$\vec F$$\vec v$$\vec B$

Si esto le parece demasiado complicado, simplemente deje caer al gato desde un punto suficientemente alto para que alcance la velocidad terminal antes de comenzar sus observaciones.

$C$

Conclusión

Obviamente, este es un problema simple que la mayoría de los estudiantes de física han hecho, si es que alguna vez han hecho física real . Faltan las fotos, pero es tarde y no puedo pasar todo mi tiempo ayudándote con trivias tan básicas. Hay muchas más formas de hacer esta medición, ¡así que ponte tu gorro de pensamiento y cuéntanos cómo te va!

Puedes medir la carga en el gato usando un electrocopio.

Construí uno como el referenciado, pero no pude obtener un MPF102. El 2N5464 funcionó bien en su lugar. Construya el circuito como se describe, enciérrelo en una caja de metal (conecte a tierra el lado negativo de la batería a la caja) y agregue una antena como se describe en el artículo. Si el LED se enciende, entonces tienes un gatito cargado.

También tenga en cuenta que USTED puede estar cargado en lugar del gato. Zap ocurre cuando hay una diferencia en los niveles de carga, por lo que si se le carga más que al gato, también recibirá un zapping. Conéctate a tierra antes de agarrar al gatito; si aún te golpean, el gato fue acusado.

Me parece interesante que no haya visto ninguna solución integrada.

Puede crear un circuito RC como se describió anteriormente donde su gato es el C. Conecte su gato C y una resistencia R en serie desde tierra a un pin IO en su microcontrolador. Establezca la línea IO en alto rendimiento el tiempo suficiente para asegurarse de haber cargado completamente a su gato. Luego cambie la línea IO a entrada y cuente cuánto tiempo le toma a su gato descargarse a tierra. La entrada en la línea IO irá a cero cuando esto suceda.

Cargue y descargue su gato repetidamente en un temporizador de hardware para calcular un promedio en el tiempo. La capacitancia de su gato se puede calcular a partir del valor de la resistencia y el tiempo que tardó en descargarse del voltaje completamente cargado al voltaje umbral en la línea IO de su microcontrolador. Depende de usted hacer una buena sonda de gato y una mochila con salida de pantalla LCD del valor calculado continuamente por el microcontrolador.

Este método:

1. No requiere equipo de medición adicional.
2. Mide continuamente.
3. Se puede enviar a una pantalla LCD para monitoreo en vivo.
4. Es lo suficientemente pequeño como para montar a tu gato cómodamente.
5. Está totalmente automatizado.

La interfaz del gato con el circuito de medición es el mayor problema, ya que no hay estándares internacionales sobre cómo se debe conectar una sonda de medición a un gato. Con el fin de eludir el problema, observaremos al gato a nivel macroscópico.

Aquí hay una solución simple (no es realmente simple). Cosas que necesitas:

• dos placas de metal que tienen un área más grande que tu gato
• material de aislamiento para las placas
• un impulso o fuente continua

Qué hacer:

1. Construya un gran condensador con las dos placas de metal, mientras aísla su superficie. Mida su respuesta a la entrada de voltaje. Aumente el voltaje hasta que obtenga algo medible.
2. Pon a tu gato en el condensador y vuelve a medir. El gato cambiará la capacitancia.

Efectivamente, obtendrá un condensador en la primera ejecución, y el gato en serie con ese condensador en la segunda ejecución. Supongo que debería observar el cambio en la capacitancia para diferentes posiciones de gato, diferentes dietas, gato dormido frente a gato despierto, etc., para obtener un modelo relevante de la capacitancia que depende de diferentes parámetros del gato.

Sin conocer la respuesta de frecuencia del gato, debe probar las entradas de CC y pulsadas. El gato debe ser dependiente de la frecuencia. Especialmente en lo que respecta a la frecuencia de volteo de los dipolos de agua, ya que esta es una buena parte del gato.

Pronto haré dibujos, solo quería compartir la idea.

No es la capacitancia lo que debes pedir. La capacidad de tu gato es irreverente con ese shock que tuviste. Es la acumulación de carga estática. La capacitancia se trata de la capacidad de transacción de energía por el material dieléctrico, no del potencial de los dólares de carga. (mira: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Puede tener una idea de su nivel utilizando el hecho de que los electrones se repelen entre sí. Puede construir un electroscopio (útil: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Además, puede usar un voltímetro digital en su lugar. Conviértalo en la función de milivoltios de CA. Una sonda está conectada a tierra. Balancee la otra sonda (~ 2-3 hz) perpendicular a su tronco, sin contactar.

Si la pregunta fuera resistencia felina, ¿no sería extraño que nadie sugiriera levantarse de la silla de su computadora y encontrar qué cajón tiene su DVM?

O un BK rlc-meter configurado en "c" y 1KHz.

Un cable toca la nariz del gato. ¿Qué hay del otro? Bueno, la pacificación del gato varía según el enfoque de las masas conductoras o la distancia al suelo. Entonces, otro plomo va a USTED, y pase una mano cerca del gato. Debería ver ~ 20 pF, mucho más si el gato está en su regazo.

La mejor manera de desollar este Catpacitor

Si bien algunos de los otros métodos publicados aquí parecen factibles, esta prueba se puede hacer sin la necesidad de un osciloscopio o varios valores específicos de condensadores de alto voltaje. Aunque un medidor de alta impedancia / alto voltaje es una necesidad.

Una mejor manera de manejar esto sería tratarlo de manera similar a un simple circuito divisor de corriente y luego derivar la ecuación básica para calcular Ccat directamente.

Como en este primer circuito, determinar Rx no es tan difícil si se conocen los otros valores. En el tiempo = 0, la corriente fluye solo a través de Rx. En el momento = 1, el interruptor cambia y la corriente se divide entre las dos rutas (a través de Rx y Rref). La cantidad de corriente en cada ruta está determinada por los valores de resistencia. La idea principal es que la corriente de entrada total permanece igual en ambas posiciones del interruptor, pero el voltaje en cada resistencia cambiará debido a las diferentes corrientes en cada rama. Usando la ley de Ohms, Rx puede calcularse midiendo los cambios de voltaje y conociendo el valor de Rref.

En este próximo par de circuitos presentamos el Cat con una capacitancia desconocida (Ccat) a tierra. En el tiempo = 0 hay una carga total fija en el circuito (Qtotal0). Esta es la carga inicial en el Cat (Qcat0). La carga inicial en el Cat produce un voltaje inicial (Vcat0).

En el tiempo = 1, el interruptor cambia y la carga total se divide entre el Cat y un condensador de referencia (Cref). El voltaje en el Cat cambia (Vcat1), debido a la transferencia de carga. La carga transferida al condensador de referencia produce un voltaje (Vcref1) que es igual al voltaje en el Cat (entonces Vcat1 = Vcref1).

Es importante tener en cuenta que aunque se haya transferido parte de la carga, la carga total ahora en el circuito (Qtotal1) sigue siendo igual a la carga inicial (por lo tanto, Qtotal0 = Qtotal1).

De manera similar a la ley de Ohm, el voltaje en un condensador se puede encontrar con la ecuación V = Q / C. Al manipular esta ecuación, la carga del condensador se puede encontrar por Q = VC. Con la ecuación de carga del condensador y conociendo el valor de Cref, solo se requieren dos mediciones de alto voltaje (en el tiempo = 0 y el tiempo = 1) para determinar la capacitancia del Cat, como se muestra a continuación.

.

Términos utilizados:

Ecuación de carga del capacitor: Q = VC, con Q en Columbs, V en voltios, C en faradios

Qtotal0 = Cargo inicial total en el momento = 0

Qcat0 = Carga en Cat en el momento = 0

Qtotal1 = Cargo total en el momento = 1

Qcat1 = Carga en Cat en el momento = 1

Qcref1 = Carga en Cref en el momento = 1

Vcat0 = Voltaje en Cat en el tiempo = 0

Vcat1 = Voltaje en Cat en el tiempo = 1

Vcref1 = Voltaje en Cref en el tiempo = 1

Ccat = Capacitancia de Cat

Cref = condensador de referencia

.

Cálculo:

@ tiempo = 0, mida el voltaje en Cat (Vcat0).

Por ecuación de carga de condensador (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ time = 1, cambie el interruptor, mida el voltaje en Cat (Vcat1), este también es el voltaje en Cref (Vcref1).

Sabiendo que la carga total en el circuito no ha cambiado:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 se compone de la carga en el gato y la carga en Cref, por lo que:

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Vuelva a escribir estos cargos como su forma equivalente por Q = VC:

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

Recuerde que con esta posición del interruptor Vcat1 = Vcref1, sustitúyalo en la ecuación:

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

Traiga los términos Ccat a un lado:

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

Factorizar Ccat:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Creta Vcat1)

Aislar Ccat:

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

Hecho...

.

Ahora para un ejemplo:

Use un valor estándar de 100pf para Cref, mida Vcat en tiempo = 0 y en tiempo = 1, (use 9kV y 4kV)

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

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

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

.

Usando un solo condensador de valor relativamente bajo (alto voltaje), se puede calcular su capacitancia Cat, con menos posibilidades de consecuencias catastróficas.

También tenga en cuenta que este ha sido un esfuerzo puramente teórico, ningún animal resultó dañado en el proceso. Sus resultados pueden variar. No somos responsables de ningún daño debido al uso desprotegido, no controlado, no solicitado o descuidado de la información anterior. - .- Disfruta

Puede hacer esto es una medida de dos pasos con una capacitancia y un amplificador FET. Puede leer el resultado en un ámbito o en un multímetro.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Primero: Corto C1 para eliminar todas las cargas.

Segundo: conecte la entrada a Cat

Leerá en Salida el voltaje generado en C1 por la carga del gato. Por lo tanto, la carga de Cat es Vout / C1.

Asegúrese de que Power + y Power- sean suficientes para evitar la saturación de LF356. La resistencia en serie está ahí para evitar que su gato se encienda cuando lo conecta al condensador.

Si desea tener una lectura continua mientras "carga" a su gato, entonces necesita un divisor capacitivo. Los siguientes esquemas podrían hacerlo.

^{simular este circuito}

La salida se puede leer continuamente.

Medición de la capacitancia cat en estado estacionario mediante un método simple.

Advertencia: no intentes esto en casa. Esto no ha sido probado por el autor.

Advertencia: la potencia transmitida aumenta tanto por voltaje, frecuencia y capacitancia. Utilice una frecuencia baja (p. Ej., 75 Hz), un voltaje rms bajo (p. Ej., 1 Vrms) y una baja capacitancia de acoplamiento (p. Ej., 15 pF).

Como otros han dicho antes. La descarga de ESD no solo depende de la capacitancia, sino también de la carga, tanto la suya como la del gato. Esta respuesta propone un método para medir la capacitancia cat en un escenario de CA de estado estable.

Si el modelo de señal pequeña del gato se ve así:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Luego puede medir el catpacitance Ccat con un oscilador sinusoidal de baja frecuencia y un voltímetro rms o pico como en esta configuración (tenga en cuenta que el ESR anterior es Rcat a continuación):

^{simular este circuito}

Método:

• Primero conecte el multímetro rms directamente al oscilador sinusoidal para asegurarse de tener un seno de 1 Vrms y obtener una lectura constante.
• $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$

Tener una buena conexión con el gato probablemente sea complicado. Puede ser necesario algo parecido a una pulsera ESD, con un gel conductor seguro o similar. La nariz puede ser un lugar adecuado para obtener una buena conexión, pero sé amable ...

Para una buena sensibilidad, la mejor opción para el valor de C1 es cuando C1 está cerca de Cpar + Ccat.

La resistencia en serie equivalente no debería causar problemas, pero para estar seguro, repita la medición con una frecuencia de una octava hacia abajo hasta obtener el mismo resultado. Si obtiene resultados variables, pero son repetibles a la misma frecuencia, intente hacer un diagrama de bode de la respuesta de magnitud y luego vuelva a preguntar con algunos datos de medición. Finalmente, Ccat y Rcat son software, por lo que probablemente no sean demasiado estables con el tiempo.

Su gato también es una antena, por lo tanto, es probable que tome 50/60 Hz de la red eléctrica. Esta fuente puede descontarse si se mide un pequeño valor de salida eficaz al conectar el gato mientras se mantiene la salida del oscilador a tierra. (Si la señal de la antena es grande, puede encontrar Ccat por otro método => solo variando C1.) En el método anterior, si la señal de la antena es grande, debe intentar elegir una frecuencia para su medición para que las señales ganen ' No depende demasiado de la relación de fase.

Para obtener mediciones a lo largo del tiempo, con una resolución de tiempo detallada es necesario medir / registrar el voltaje de salida con un osciloscopio. Se aplican las mismas ecuaciones al medir la amplitud máxima que para rms. Por lo tanto, amplificar la salida y luego usar un rectificador de media onda debería proporcionar un circuito fácil para permitir una lectura continua de la capacidad de catéter.

Finalmente, si desea medir la capacitancia en función del voltaje durante la descarga, debe registrar la descarga con un osciloscopio como también lo muestra George Herold en su respuesta. Para esta configuración, use un oscilador de onda cuadrada y agregue una resistencia de descarga grande. Luego calcule la capacitancia en función de la tasa de cambio del voltaje y la corriente conocida (conocida por el voltaje y la resistencia de descarga).

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

Para medir la capacidad católica de su felino, primero necesita un condensador con una capacidad conocida cargada a un voltaje conocido. La cantidad de carga en Columbs en este condensador será CV donde C es la capacitancia en faradios y V es el voltaje en voltios.

Ahora descargue completamente a su gato. Una forma podría ser haber cruzado un papel de aluminio con conexión a tierra.

Adjunte una golosina a uno de los terminales del condensador, el otro a un trozo de papel de aluminio. Cuando su gato toma el tratamiento, el condensador conocido se descargará y se cargará hasta que su potencial de voltaje se equilibre exactamente.

Ahora vuelva a medir el voltaje en su condensador conocido. El cambio en el voltaje multiplicado por la capacitancia le dirá cuánta carga entró en su gato. Esa carga, dividida por el voltaje restante , es la capacitancia de su gato.