E-Field Mill: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

คุณอาจรู้อยู่แล้วว่าฉันเสพติดการใช้งานการวัดเซ็นเซอร์ทุกประเภท ฉันต้องการติดตามความผันผวนของสนามแม่เหล็กโลกเสมอ และฉันก็รู้สึกทึ่งกับการวัดสนามไฟฟ้ารอบข้างของโลกที่รักษาไว้โดยกระบวนการแยกประจุที่เกิดขึ้นระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก เหตุการณ์อย่างเช่น ท้องฟ้าแจ่มใส ฝน หรือพายุฝนฟ้าคะนอง ล้วนมีผลกระทบอย่างมากต่อสนามไฟฟ้าที่ล้อมรอบเรา และผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ กำลังแสดงให้เราเห็นว่าสุขภาพของเราขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าโดยรอบเป็นอย่างมาก

นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันต้องการทำให้ตัวเองเป็นอุปกรณ์วัดที่เหมาะสมสำหรับสนามไฟฟ้าสถิตย์ มีอยู่แล้วหนึ่งการออกแบบที่ดีที่เรียกว่าโรงสีสนามไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย อุปกรณ์นี้ใช้เอฟเฟกต์ที่เรียกว่าการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเสมอเมื่อคุณให้วัสดุนำไฟฟ้าสู่สนามไฟฟ้า สนามดึงดูดหรือขับไล่อิเล็กตรอนอิสระในวัสดุ หากเชื่อมต่อกับกราวด์ (ศักย์ดิน) ตัวพาประจุจะไหลเข้าหรือออกจากวัสดุ หลังจากถอดพื้นแล้ว ประจุจะยังคงอยู่บนวัสดุแม้ว่าสนามไฟฟ้าจะหายไป ประจุนี้สามารถวัดได้ด้วยโวลต์มิเตอร์ นี่เป็นหลักการคร่าวๆ ของการวัดสนามไฟฟ้าสถิตย์

ไม่กี่ปีที่ผ่านมาฉันสร้างโรงสีภาคสนามตามแผนและแผนผังที่พบในอินเทอร์เน็ต โดยทั่วไปประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีใบพัดบางชนิดอยู่ ใบพัดเป็นส่วนโลหะคู่ที่ต่อสายดิน โรเตอร์หมุนรอบชุดแผ่นเหนี่ยวนำที่หุ้มด้วยไฟฟ้าและเปิดโดยโรเตอร์ ทุกครั้งที่เปิดออก การเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตของสนามไฟฟ้าโดยรอบจะทำให้เกิดการไหลของตัวพาประจุ การไหลนี้จะกลับกันเมื่อโรเตอร์ปิดแผ่นเหนี่ยวนำอีกครั้ง สิ่งที่คุณได้รับคือกระแสไซน์แบบสลับกันมากหรือน้อยซึ่งแอมพลิจูดเป็นตัวแทนของความแรงของสนามที่วัดได้ นี่เป็นข้อบกพร่องแรก คุณไม่ได้รับแรงดันไฟสถิตที่แสดงความแรงของสนาม แต่ต้องใช้แอมพลิจูดของสัญญาณสลับที่ต้องแก้ไขก่อน ปัญหาที่สองยิ่งน่าเบื่อ โรงสีภาคสนามทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่ไม่ถูกรบกวน - ให้พูดในด้านมืดของดวงจันทร์เมื่อคุณอยู่ห่างจากสายไฟและหมอกไฟฟ้าจำนวนมากที่เจาะสภาพแวดล้อมของเราทุกที่ที่เราอยู่ โดยเฉพาะเสียงฮัมของสายไฟ 50Hz หรือ 60Hz จะรบกวนสัญญาณที่ต้องการโดยตรง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ โรงสีภาคสนามใช้เพลตเหนี่ยวนำชุดที่สองกับแอมพลิฟายเออร์อีกตัวที่ใช้สัญญาณเดียวกันกับการเปลี่ยนเฟส 90° ในแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการเพิ่มเติม สัญญาณทั้งสองจะถูกลบออกจากกัน เนื่องจากพวกมันอยู่นอกเฟส สัญญาณที่ต้องการจะยังคงอยู่และการรบกวน ซึ่งเท่ากันในสัญญาณทั้งสอง จะถูกยกเลิกในทางทฤษฎี การทำงานนี้ดีเพียงใดขึ้นอยู่กับความเท่าเทียมกันของสัญญาณรบกวนในวงจรการวัดทั้งสอง CMRR ของแอมพลิฟายเออร์ และคำถามว่าแอมพลิฟายเออร์มีโอเวอร์ไดร์ฟหรือไม่ สิ่งที่ทำให้สถานการณ์ไม่สบายใจมากขึ้นคือคุณเพิ่มจำนวนฮาร์ดแวร์เป็นสองเท่าโดยประมาณเพื่อกำจัดการรบกวน

ปีที่แล้วฉันมีความคิดที่จะเอาชนะปัญหาเหล่านั้นด้วยการออกแบบของตัวเอง มันใช้งานได้มากกว่าเล็กน้อยในกลไก แต่เรียบง่ายในคำถามเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และเช่นเคย นี่ไม่ใช่การจำลองแบบทีละขั้นตอนโดยละเอียดของอุปกรณ์ที่สมบูรณ์ ฉันจะแสดงหลักการทำงานเกี่ยวกับการออกแบบของฉันให้คุณเห็น และคุณอาจเปลี่ยนแปลงมันได้หลายวิธีและปรับแต่งให้เข้ากับความต้องการของคุณเอง หลังจากแสดงวิธีการสร้างแล้ว ฉันจะอธิบายวิธีการทำงานและแสดงผลการวัดครั้งแรกของฉัน

เมื่อฉันได้ไอเดียสำหรับอุปกรณ์นี้ ฉันก็ภูมิใจกับมันมาก แต่อย่างที่คุณรู้ ความเย่อหยิ่งกำลังเกิดขึ้นก่อนความหายนะ ใช่มันเป็นความคิดของฉันเอง ฉันพัฒนามันด้วยตัวเอง แต่เหมือนเคยมีใครคนหนึ่งอยู่ข้างหน้าฉัน การแยกประจุโดยการเหนี่ยวนำและการขยายโดยใช้เอฟเฟกต์ตัวเก็บประจุถูกใช้ในการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตเกือบทุกแบบในช่วง 150 ปีที่ผ่านมา ดังนั้นการออกแบบของฉันจึงไม่มีอะไรพิเศษ แม้ว่าฉันจะเป็นคนแรกๆ ที่คิดจะใช้แนวคิดเหล่านั้นในการวัดสนามไฟฟ้าสถิตที่อ่อนแอ ฉันยังคงหวังว่าวันหนึ่งฉันจะมีชื่อเสียง

ขั้นตอนที่ 1: รายการวัสดุและเครื่องมือ

รายการต่อไปนี้แสดงคร่าวๆ ว่าวัสดุใดที่คุณต้องการ คุณสามารถเปลี่ยนและปรับแต่งสิ่งเหล่านั้นได้มากเท่าที่คุณต้องการ

• แผ่นไม้อัดหนา 4 มม.
• คานไม้ 10x10mm
• ท่ออลูมิเนียม 8 มม.
• แท่งอลูมิเนียม 6 มม.
• แท่งลูกแก้ว 8 มม.
• PCB ชุบทองแดงด้านเดียว 120x160 มม
• ลวดทองเหลืองหรือทองแดง 0.2mm
• แผ่นทองแดง 0.2 มม.
• ประสาน
• กาว
• สกรูและน็อต 3 มม.
• ซ็อกเก็ตทดสอบ 4mm
• ท่อยางนำไฟฟ้า (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 2 มม.) ฉันได้รับจาก amazon
• ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ตามแผนผัง(ส่วนดาวน์โหลด)
• ตัวเก็บประจุแบบสไตโรเฟล็กซ์ 68nF เป็นตัวเก็บประจุ คุณสามารถเปลี่ยนค่านี้ได้อย่างกว้างขวาง
• มอเตอร์กว้านสำหรับ 6V DC มอเตอร์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับเครื่องเล่นแผ่นดิสก์และเครื่องบันทึกเทป rpm ของพวกเขาถูกควบคุม! คุณยังหาได้ในอีเบย์
• แหล่งจ่ายไฟ 6V/1A

นี่คือเครื่องมือที่คุณต้องการ

• หัวแร้ง
• สภาพแวดล้อมการพัฒนา Arduino บนพีซี/โน้ตบุ๊ก
• สาย USB-A เป็น B
• ไฟล์หรือดีกว่าเครื่องกลึง
• สว่านไฟฟ้า
• เลื่อยฉวัดเฉวียนเล็กหรือเลื่อยมือ
• แหนบ
• เครื่องตัดลวด

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างกลศาสตร์

ในภาพแรก คุณจะเห็นการออกแบบทั้งหมดโดยใช้ไม้อัด 2 แผ่น ขนาด 210 มม. x 140 มม. ติดตั้งอยู่เหนือกัน เชื่อมต่อกันด้วยคานไม้ 4 ชิ้น ที่รักษาระยะห่าง 50 มม. ระหว่างแผ่นทั้งสองมีมอเตอร์และสายไฟอยู่ มอเตอร์ติดตั้งด้วยสกรู M3 สองตัวในรูขนาด 3 มม. สองรูที่เจาะผ่านแผ่นไม้อัดด้านบน แผ่น PCB ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันสนามไฟฟ้าโดยรอบ ติดตั้งอยู่เหนือแผ่นไม้อัดด้านบน 85 มม. และขอบด้านในอยู่ที่เพลามอเตอร์

องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์นี้คือดิสก์ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 110 มม. และทำจากวัสดุ PCB เคลือบทองแดงด้านเดียว ฉันใช้โรงสีเพื่อตัดดิสก์กลมของ PCB ออก ฉันยังใช้โรงสีเพื่อตัดการเคลือบทองแดงออกเป็นสี่ส่วนที่มีฉนวนไฟฟ้า การตัดวงแหวนรอบกลางจานเป็นสิ่งสำคัญมากที่เพลามอเตอร์จะทะลุผ่านได้ มิฉะนั้น มันจะกราวด์ส่วนไฟฟ้า! บนเครื่องกลึงของฉัน ฉันตัดแท่งอลูมิเนียมขนาด 6 มม. ชิ้นเล็กๆ ในลักษณะที่ใช้รู 3 มม. ที่ด้านล่างโดยมีรูสี่เหลี่ยม 2, 5 มม. สองรูที่มีเกลียว M3 ที่ตัดเข้าไป ส่วนปลายอีกด้านฉันตัดเป็นแกน 3 มม. ขนาดเล็กเป็น พอดีกับรูตรงกลางของดิสก์ จากนั้นอะแด็ปเตอร์ก็ติดกาวไว้ที่ด้านล่างของดิสก์ จากนั้นสามารถขันสกรูประกอบดิสก์เข้ากับเพลามอเตอร์ได้

จากนั้นคุณจะเห็นองค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่ง ส่วนของขนาดของชิ้นส่วนบนดิสก์ ทำจากแผ่นทองแดง 0, 2 มม. ส่วนนี้ติดตั้งบนไม้อัดสองแผ่น เมื่อติดตั้งดิสก์ ส่วนนี้จะแคบมากภายใต้ดิสก์ที่หมุนได้ ระยะห่างเพียงประมาณ 1 มม. การรักษาระยะห่างนี้ให้น้อยที่สุดเป็นสิ่งสำคัญ!

สิ่งสำคัญต่อไปคือ หนวดดินและการเก็บประจุ ทั้งสองทำจากท่ออลูมิเนียมและแท่งที่มีการตัดเป็นเกลียวเพื่อยึดเข้าด้วยกัน คุณสามารถทำรูปแบบใดก็ได้ที่คุณต้องการที่นี่ คุณแค่ต้องการสิ่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าวิ่งบนพื้นผิวของดิสก์ สำหรับหนวดผมลองใช้วัสดุหลายอย่าง ส่วนใหญ่สร้างความเสียหายให้กับส่วนของดิสก์หลังจากนั้นครู่หนึ่ง ในที่สุดฉันก็พบคำใบ้ในหนังสือเกี่ยวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าสถิต ใช้ท่อยางนำไฟฟ้า! ไม่ทำลายเคลือบทองแดงและสึกหรอและสึกหรอ…

หนวดกราวด์ถูกวางบนตำแหน่งในลักษณะที่สูญเสียการสัมผัสกับส่วนของดิสก์ที่อยู่เบื้องล่างเมื่อเริ่มเปิดแผ่นกราวด์ การรับประจุถูกวางเพื่อให้ส่วนตรงกลางเมื่ออยู่ห่างจากแผ่นพื้นสูงสุด ดูว่าตัวเก็บประจุถูกติดตั้งบนชิ้นส่วนของแท่งลูกแก้ว นี่เป็นสิ่งสำคัญเพราะเราต้องการฉนวนที่ดีที่นี่ มิฉะนั้นเราจะเสียค่าธรรมเนียม!

จากนั้นคุณจะเห็นว่าซ็อกเก็ตทดสอบ 4 มม. อยู่ใน "ชั้นใต้ดิน" ของชุดประกอบ ฉันให้การเชื่อมต่อนี้เพราะฉันไม่แน่ใจว่าฉันต้องการการเชื่อมต่อ "กราวด์" จริงหรือไม่ ภายใต้สภาวะปกติ เรากำลังเผชิญกับกระแสน้ำที่ต่ำมากจนเรามีการลงกราวด์ภายในอยู่แล้ว แต่อาจมีการตั้งค่าการทดสอบในอนาคตที่เราอาจต้องการใครจะรู้

ขั้นตอนที่ 3: การเดินสายไฟ

ตอนนี้คุณต้องเชื่อมต่อทุกอย่างด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ใช้ลวดทองเหลืองและประสานส่วนต่อไปนี้

• ปลั๊กทดสอบ 4 มม.
• หนวดเครา
• โล่
• ประจุหนึ่งเส้นเก็บประจุ

บัดกรีสายที่ 2 ของตัวเก็บประจุเข้ากับตัวเก็บประจุ

ขั้นตอนที่ 4: การสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ทำตามแผนผังเพื่อวางชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนแผ่นไม้อัด ฉันบัดกรีส่วนหัวของหมุดไปที่ขอบของบอร์ดเพื่อเชื่อมต่อกับ Arduino Uno วงจรเป็นเรื่องง่าย ประจุที่สะสมไว้จะถูกเก็บที่ตัวเก็บประจุและป้อนเข้าสู่แอมพลิฟายเออร์อิมพีแดนซ์สูงซึ่งจะเร่งสัญญาณขึ้น 100 สัญญาณจะถูกกรองความถี่ต่ำผ่านแล้วส่งไปยังอินพุตเดียวของอินพุตตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลของ Arduino MOSFET ใช้สำหรับ Arduino เพื่อเปิด/ปิดดิสก์มอเตอร์

การเชื่อมต่อกราวด์ของการประกอบช่างกับกราวด์เสมือนของวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นสำคัญมาก ซึ่งเป็นจุดที่ R1/R2/C1/C2 มาบรรจบกัน! นี่เป็นจุดเริ่มต้นของตัวเก็บประจุเก็บประจุ คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ได้จากภาพสุดท้ายในบทนี้

ขั้นตอนที่ 5: ซอฟต์แวร์

ไม่มีอะไรจะพูดมากเกี่ยวกับซอฟต์แวร์ มันเขียนตรงไปตรงมามาก แอปพลิเคชันรู้คำสั่งบางอย่างเพื่อกำหนดค่าอย่างเหมาะสม คุณสามารถเข้าถึง Arduino ได้หากคุณติดตั้ง Arduino IDE ในระบบของคุณ เนื่องจากคุณต้องการไดรเวอร์ Comport เสมือน จากนั้นเสียบสาย USB เข้ากับ Arduino และ PC/Notebook ของคุณ และใช้โปรแกรมเทอร์มินัลเช่น HTerm เพื่อเชื่อมต่อ Arduino ผ่าน Comport ที่จำลองด้วย 9600 bauds ไม่มีความเท่าเทียมกันและ 1 สต็อปบิตและ CR-LF เมื่อเข้าสู่

• "setdate dd-mm-yy" กำหนดวันที่ของโมดูล RTC ที่เชื่อมต่อกับ Arduino
• "settime hh:mm:ss" ตั้งเวลาของโมดูล RTC ที่เชื่อมต่อกับ Arduino
• "getdate" พิมพ์วันที่และเวลา
• "setintervall 10…3600" ตั้งค่าช่วงเวลาสุ่มตัวอย่างเป็นวินาทีจาก 10s ถึง 1h
• "เริ่มต้น" เริ่มเซสชันการวัดหลังจากซิงค์กับนาทีเต็มที่กำลังจะมาถึง
• "ซิงค์" ทำเช่นเดียวกัน แต่รอเป็นเวลาเต็มชั่วโมงที่จะมาถึง
• "หยุด" หยุดเซสชั่นการวัด

หลังจากได้รับ "เริ่มต้น" หรือ "ซิงค์" และทำการซิงโครไนซ์แล้ว แอปพลิเคชันจะสุ่มตัวอย่างเพื่อดูว่าจุดศูนย์หรืออคติอยู่ที่ใด จากนั้นสตาร์ทมอเตอร์และรอ 8 วินาทีเพื่อให้รอบต่อนาทีเสถียร จากนั้นนำตัวอย่าง โดยทั่วไปจะมีอัลกอริทึมการเฉลี่ยซอฟต์แวร์ที่เฉลี่ยตัวอย่างอย่างต่อเนื่องในช่วง 10 ตัวอย่างล่าสุดเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด ค่าศูนย์ที่นำมาก่อนหน้านี้จะถูกลบออกจากการวัดและผลลัพธ์ที่ส่งผ่าน comport พร้อมกับวันที่และเวลาของการวัด ตัวอย่างของเซสชั่นการวัดมีลักษณะดังนี้:

03-10-18 11:00:08 -99

03-10-18 11:10:08 -95

03-10-18 11:20:08 -94

03-10-18 11:30:08 -102

03-10-18 11:40:08 -103

03-10-18 11:50:08 -101

03-10-18 12:00:08 -101

ดังนั้น การวัดจะแสดงเป็นการโก่งตัวจากศูนย์ที่วัดเป็นตัวเลข ซึ่งสามารถเป็นค่าลบของแร่บวกได้ ขึ้นอยู่กับทิศทางเชิงพื้นที่ของฟลักซ์ไฟฟ้า แน่นอนว่ามีเหตุผลที่ฉันตัดสินใจจัดรูปแบบข้อมูลในคอลัมน์ของวันที่ เวลา และค่าการวัด นี่เป็นรูปแบบที่สมบูรณ์แบบในการแสดงภาพข้อมูลด้วยโปรแกรม "gnuplot" ที่มีชื่อเสียง!

ขั้นตอนที่ 6: มันทำงานอย่างไร

ฉันเพิ่งบอกคุณว่าหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้คือการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต แล้วมันทำงานอย่างไรในรายละเอียด? สมมติว่าเราจะเป็นหนึ่งในส่วนเหล่านั้นบนแผ่นดิสก์สักครู่ เรากำลังหมุนด้วยความเร็วคงที่อย่างต่อเนื่องโดยสัมผัสกับสนามไฟฟ้ารอบข้างแล้วซ่อนอีกครั้งจากฟลักซ์ภายใต้การปกป้องของเกราะ ลองนึกภาพว่าจริง ๆ แล้วเราจะออกมาจากเงามืดเข้าไปในทุ่ง เราจะติดต่อกับหนวดเครากราวด์ สนามไฟฟ้าจะทำหน้าที่กับอิเล็กตรอนอิสระของเราและสมมติว่าสนามจะขับไล่พวกมัน เนื่องจากเราถูกต่อสายดิน จะมีอิเลคตรอนจำนวนหนึ่งหนีจากเราและหายไปในดิน

เสียดิน

ในตอนนี้ ในขณะที่การหมุนจานยังคงดำเนินต่อไปในบางจุด เราจะสูญเสียการสัมผัสกับหนวดเครา ตอนนี้ไม่มีการเรียกเก็บเงินใด ๆ ที่สามารถหนีจากเราได้ แต่ทางกลับสำหรับค่าใช้จ่ายที่ไปแล้วก็ปิดลงเช่นกัน ดังนั้นเราจึงถูกทิ้งไว้ข้างหลังโดยขาดอิเล็กตรอน ถูกใจหรือไม่ถูกใจเราตอนนี้! และประจุของเรานั้นแปรผันตามความแรงของฟลักซ์ไฟฟ้า

เรามีค่าใช้จ่ายเท่าไร?

ในช่วงเวลาที่เราสัมผัสกับสนามไฟฟ้า เราสูญเสียอิเล็กตรอนไปบางส่วน เราสูญเสียไปเท่าไหร่? ทุกๆ อิเล็กตรอนที่เราสูญเสียไป ประจุของเราก็เพิ่มขึ้น ประจุนี้สร้างสนามไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นระหว่างเรากับพื้น ฟิลด์นี้อยู่ตรงข้ามกับสภาพแวดล้อมที่สร้างการเหนี่ยวนำ ดังนั้นการสูญเสียอิเล็กตรอนจึงดำเนินต่อไปจนถึงจุดที่สนามทั้งสองเท่ากันและตัดกัน! หลังจากที่เราสูญเสียการสัมผัสกับพื้นดิน เราก็ยังมีสนามไฟฟ้าของเราเองที่ปะทะกับเพลตที่ลงกราวด์ซึ่งมีศักย์ดิน คุณรู้ไหมว่าเราเรียกแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นที่มีสนามไฟฟ้าได้อย่างไร? นี่คือตัวเก็บประจุ! เราเป็นส่วนหนึ่งของตัวเก็บประจุที่มีประจุ

ตอนนี้เราเป็นตัวเก็บประจุ!

คุณรู้ความสัมพันธ์ระหว่างประจุและแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุหรือไม่? ให้ฉันบอกคุณ มันคือ U=Q/C โดยที่ U คือแรงดัน Q คือประจุ และ C คือความจุ ความจุของตัวเก็บประจุจะแปรผันตามระยะห่างของเพลต! นั่นหมายถึงยิ่งระยะทางกว้างขึ้นความจุก็จะยิ่งต่ำลง จะเกิดอะไรขึ้นในขณะที่เราหมุนพวงมาลัยโดยไม่สัมผัสกับพื้น เรากำลังเพิ่มระยะห่างจากแผ่นพื้น ในขณะที่เราทำสิ่งนี้ ความสามารถของเราลดลงอย่างมาก ตอนนี้ดูอีกครั้งที่ U=Q/C ถ้า Q เป็นค่าคงที่และ C ลดลง จะเกิดอะไรขึ้น? ใช่ แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น! นี่เป็นวิธีที่ชาญฉลาดมากในการขยายแรงดันไฟฟ้าโดยใช้วิธีการทางกล คุณไม่จำเป็นต้องมีแอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการ การกรองสัญญาณรบกวน และการคำนวณทางสถิติที่นี่ เป็นเพียงฟิสิกส์ที่ฉลาดและเรียบง่ายที่เพิ่มสัญญาณของเราจนถึงระดับที่การประมวลผลสัญญาณด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กลายเป็นงานที่น่าเบื่อ ความฉลาดทั้งหมดของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตและผลกระทบของตัวเก็บประจุ!

มันหมายความว่าอะไร?

แต่เราส่งเสริมอะไรในลักษณะนี้กันแน่? ตอนนี้เรามีอิเล็กตรอนมากขึ้นหรือไม่? เลขที่! เรามีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมหรือไม่? เลขที่! สิ่งที่เราเพิ่มคือพลังงานของอิเล็กตรอน และนี่คือสิ่งที่ช่วยให้เราใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ง่ายกว่าและการกรองที่น้อยลง ตอนนี้เรามาถึงจุดสิ้นสุดของวิถีของเราแล้ว และในที่สุด การเก็บประจุจะนำอิเล็กตรอนที่มีพลังงานของเราไปรวบรวมไว้ในตัวเก็บประจุเก็บประจุ

ภูมิคุ้มกันต่อการแทรกแซง

เมื่อคุณดูวิดีโอ คุณจะเห็นว่าสัญญาณเอาท์พุตของอุปกรณ์ยังคงนิ่งและปราศจากสัญญาณรบกวน เป็นไปได้อย่างไร? ฉันคิดว่าเป็นเพราะสัญญาณและการรบกวนไม่ได้แยกจากกันไปยังแอมพลิฟายเออร์เหมือนในโรงสีแบบคลาสสิก ในการออกแบบของฉัน การรบกวนส่งผลต่อการชาร์จที่รวบรวมไว้ตั้งแต่ตอนที่เชื่อมต่อกับกราวด์หายไป นั่นหมายความว่าทุกตัวอย่างได้รับผลกระทบจากการรบกวนในทางใดทางหนึ่ง แต่เนื่องจากการรบกวนนี้ไม่มีส่วนประกอบ DC ตราบใดที่มีความสมมาตร ผลการรบกวนจะถูกเฉลี่ยในตัวเก็บประจุตัวสะสมประจุเสมอ หลังจากดิสก์หมุนและตัวอย่างที่ป้อนในตัวสะสมประจุเพียงพอแล้ว ค่าเฉลี่ยของการรบกวนจะเป็นศูนย์ ฉันคิดว่านั่นเป็นเคล็ดลับ!

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบ

หลังจากการทดสอบ การดีบัก และปรับปรุง ฉันได้ติดตั้ง field mill ร่วมกับโน้ตบุ๊ก win-xp เครื่องเก่าในห้องใต้หลังคา และทำการทดสอบโดยใช้เวลาประมาณหนึ่งวัน ผลลัพธ์ถูกมองเห็นด้วย gnuplot ดูไฟล์ข้อมูลที่แนบมา "e-field-data.dat" และไฟล์การกำหนดค่า gnuplot "e-field.gp" ในการดูผลลัพธ์เพียงแค่เริ่ม gnuplot บนระบบเป้าหมายของคุณแล้วพิมพ์ที่พร้อมท์ >load "e-field.gp"

ดูภาพที่แสดงผลลัพธ์ มันค่อนข้างน่าทึ่ง ฉันเริ่มวัดเมื่อวันที่ 2018-10-03 เมื่อเราอากาศดีและท้องฟ้าสีคราม จะเห็นได้ว่าสนามไฟฟ้าค่อนข้างแรงและเป็นลบ ในขณะที่เราต้องดูแล เพราะสิ่งที่ "เชิงลบ" และ "บวก" คืออะไรในปัจจุบันยังไม่สามารถระบุได้อย่างสมเหตุสมผล เราจะต้องมีการสอบเทียบอุปกรณ์ของเราเพื่อให้สอดคล้องกับฟิสิกส์จริง อย่างไรก็ตาม คุณจะเห็นได้ว่าในช่วงการวัดค่า ความแรงของสนามลดลงพร้อมกับสภาพอากาศเริ่มเสื่อมโทรมและมีเมฆมากและมีฝนตก ฉันรู้สึกทึ่งกับการค้นพบเหล่านั้น แต่ก็ยังต้องตรวจสอบว่าสิ่งเหล่านี้สัมพันธ์กับฟิสิกส์หรือไม่

ตอนนี้ถึงตาคุณแล้ว ไปต่อและสร้างโรงสีสนามไฟฟ้าของคุณเองและสำรวจความลับของโลกของเราในภารกิจของคุณเอง! มีความสุข!

ขั้นตอนที่ 8: การรวบรวมและตีความข้อมูล

ตอนนี้ทุกอย่าง (หวังว่า) จะทำงานได้ดี คุณควรรวบรวมข้อมูลบางส่วน ฉันขอแนะนำให้ใช้สถานที่คงที่สำหรับโรงสีสนาม มิฉะนั้นข้อมูลจะเปรียบเทียบได้ยาก พารามิเตอร์ฟิลด์ท้องถิ่นอาจแตกต่างกันมากจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ฉันกำหนดค่าโรงสีที่ต้องใช้ค่าการวัดทุกๆ 1 ชั่วโมง ฉันปล่อยให้โรงสีทำงานประมาณ 3 เดือน หากคุณดูกราฟที่แสดงข้อมูลที่รวบรวมได้ของเดือนพฤศจิกายน 2018, ธันวาคม 2018 และมกราคม 2019 คุณจะเห็นข้อค้นพบที่น่าทึ่ง

อย่างแรกคุณจะเห็นว่าความแรงของสนามในเดือนพฤศจิกายนเป็นเพียงบวกกลายเป็นลบภายในสิ้นเดือน ดังนั้นสิ่งทั่วไปจึงต้องเปลี่ยนไปตามสภาพอากาศ อาจมีอุณหภูมิลดลงพอสมควร จากนั้นสัญญาณเฉลี่ยจะเป็นลบจนถึงสิ้นสุดรอบการวัด สิ่งที่สองคือกราฟสัญญาณมีเดือยหลายครั้งซึ่งบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงฟิลด์อย่างรวดเร็วใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที ฉันไม่คิดว่าการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศมีส่วนรับผิดชอบต่อสิ่งนั้น แม้แต่สภาพอากาศในท้องถิ่นก็ยังมีก๊าซและไอออนรวมอยู่เป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ เมฆและฝนหรือหิมะมักจะไม่เปลี่ยนแปลงภายในไม่กี่นาที ดังนั้นฉันคิดว่าอิทธิพลที่มนุษย์สร้างขึ้นอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเหล่านั้น แต่สิ่งนี้ก็อธิบายยากเช่นกัน แหล่งจ่ายไฟทั้งหมดให้แรงดันไฟกระแสสลับเท่านั้น ที่ไม่นับสำหรับการเปลี่ยนแปลง dc ที่ฉันสังเกตเห็น ฉันสงสัยว่าอาจมีกระบวนการชาร์จไฟฟ้าโดยรถยนต์ที่วิ่งผ่านบนถนนลาดยางหน้าแฟลตของฉัน คิดได้ก็จะเป็นกระบวนการชาร์จที่เกิดจากฝุ่นที่พัดพาโดยลมและสัมผัสกับใบหน้าของบ้านของฉัน