Meranie napatia na Van de Graffe

[spin90]

Zdravim,

Nemate niekto link, schemu alebo napad ako merat elektrostaticke napatie Van de Graffovho generatora ? Ide o to, co najmenej generator zatazit meranim, nakolko je to velmi maky zdroj.
Uvazoval som nad klasickym napatovym delicom z rezistorov. Ale je problem zohnat vhodne rezistory. Chcel som aby zatazovaci odpor bol 10 az 100G. Musi byt samozrejme na pozadovane napatie (az stovky kV). Potom pri takomto rezistore je problem s meranim na „spodnom“ rezistore. Merak musi mat zanedbatelny vstupny prud. Tam som uvazoval nad operakmi ako napriklad LMC6001, ktore maju vstupny prud v radoch fA.
Chcel by som sa ale opytat, ci nemate nejake konkretne zapojenie, od ktoreho by som sa odpichol.
Viem, ze na meranie elektrostatickych poli sa v minulosti pouzivali rozne elektromechanicke kV metre, vyuzivajuce priamo Coulombov zakon. Tam je zatazenie meraneho generatora prakticky nulove. Mne ale male zatazenie vadit nebude, preto merat to delicom povazujem za jednoduchsie riesenie.

Ma niekto skusenosti ?

Vdaka

[daqq]

Chcel som aby zatazovaci odpor bol 10 az 100G. Musi byt samozrejme na pozadovane napatie (az stovky kV). Potom pri takomto rezistore je problem s meranim na „spodnom“ rezistore.

Ani nie. Bude to relativne tvrdy zdroj ak tam das "spodny" odpor povedzme 1M. Ano, bude to velmi vysoky pomer (100G ku 1M je 100 000 : 1), ale bude to funkcne a bude to mat vystupnu impedanciu 1M. Vystupne napatie pri 100kV bude 1V, ale zasa relativne tvrdych 1V. S vhodnym zosilnenim to vies dostat do dakeho rozumneho rozsahu.

Pri takychto vysokych impedanciach potom treba davat pozor na casove konstanty. Akokolvek mala parazitna kapacita pri R=100G ti bude robit velke RC konstanty (kapacita 1pF, co je kapacita skaredeho pohladu na suciastku, ti spravi RC konstantu 0.1s). Aj ked tych 1M dolnych ti to zasa zrychli... niesom si isty teraz vysledkom

[AlbiDartanan]

Na TME som našiel nejaké 62M odpory .
Mouser tiež ponúka "veľké" odpory v Tera ohmoch ("dosť" drahé) ,v Giga ohmoch (cenovo už prívetivejšie ) a Mega ohmoch (od 3 E za 300 M).
Chlapík tu vo videu používa delič z 300 M ohmovými odpormy .

-- Spojený príspevok 26 Mar 2019, 10:11 --

Tu máš zase chlapíka zo schémov pre DIY Electrostatic Meter z ukážkami ako to funguje

[jenda23]

Jen bacha na maximální přípustný napětí na rezistoru..... můžu se prohrabat bordelem v práci, měl jsme tu někde 100Mohm vakuáče... pak se dá ještě udělat kapacitní dělič.....

jen si myslim že bude napětí dost složitý měřit, přeci jen van degraf je elektrostatickej generátor a bude dost měkkej.

[zdeno6505]

TESLA Blatná robí 3WK 680 09 10G 40kV. 10ks v sérii je 100G/400kV.
Do série multimeter s vnútorným R 10M. a máš delič 1:10 000. Takže 100kV bude na multimetri ukazovať cca 10V.
TESLA robila aj sklenené TR131 10G 15kV.

[spin90]

Vdaka vsetkym,
Tie teslacke 3WK 680 09 10G 40kV vyzeraju najpouzitelnejsie a za prijatelnu cenu. S nimi by to mohlo fungovat.

[Zaky]

A dej si přes spodní rezistor pro jistotu paralelně doutnavku, jako přepěťovku, abys při nějakém tom přeskoku někde něčeho zbytečně nepřišel o měřák.

[spin90]

No tak konecne mam rezistory 10G/40 kV. Dam do serie 12ks, teda vo výsledku 120 G.
Pôjdu do odpadovej trubky a zalejem ich parafinom, snad bude stacit a nebude treba tam davat drahsie epoxidy.
Chcem to spravit nie ako sondu, ale ako hotovy voltmeter aj s meracikom.

Delic teda bude 120 G a 12M (cca, nechce sa mi to narychlo pocitat presne). Za delic by som dal operák LMC662 . Ten má vstupný prúd v rádoch pA, čiže ho možno bezpečne zanedbať a rovnako tak je to rail to rail, tak snáď ten výstup pôjde cca od nuly.
Zosilnenie bude 1, teda napäťovo to nezdvihnem, len výkonovo. Na výstup OZ by som dal už potom len nejaký panelový meráčik z aliexpresu. Našiel som nejaké s 5 číslicami. Viem, že asi moc presné nie sú, ale to ani nepotrebujem.

Rozmýšľam ale akurát nad tým ako presne ten OZ zapojiť. Potrebujem, aby to meralo + aj - , teda napájanie bude musieť byť symetrické. Použijem nejaký maličký zapúzdrený menič, niečo mám v šuflíku. Napájanie celého meraka klasika z 9V batérie.
Na čo dať pozor aby to neukazovalo úplné hovadiny ? Ak budem chcieť merať len povedzme 50 kV, to už by som potreboval zvýšiť "spodný" rezistor. Lenže potom pri prekročení napätia samozrejme odpálim OZ. Išlo by zapojiť napríklad transil, lenže tie na napätie okolo 5V majú "veľký" kľudový prúd. Ako to poriešiť ? Merať furt na 12M , kde nehrozi prekročenie napätia, a len prepínať zosilnenie OZ z 1 na 10 ? Nebude problém so šumom ? Teda, so šumom asi nie, lebo pri 50 kV je na spodnom R 0,5V, ale s niečím iným nebude problém ?

[spin90]

EDIT: Tak ma napadá, išlo by s takýmto deličom merať aj VN 50 Hz ? Nebude ta RC konštanta tomu brániť ? Isteže, tam sa používajú kapacitné deliče. Ale tak z čistej zvedavosti ma zaujíma, či by to bolo možné aj na takomto deliči.

[breta1]

Dělič 120G/12M, aby měl vliv na přenos 50Hz, by musel mít zatěžovací kapacitu okolo 300pF, kde by se tam při zapojeným OZ jako sledovače vzala...

[Ivan_Ryger]

na VN sa používajú elektrostatické voltmetre,
https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_voltmeter

[spin90]

Ano, mozu sa, viem. Nemam k dispozicii.

[spin90]

Zdar,
Trocha som pokrocil, mam rezitor 120G konecne hotovy. Dnes som robil nejake skusky a uvedomil som si, ze tam mam parazitnu kapacitu, ktora rob zlo. Chcel by som to vykompenzovat na R1.C1=R2.C2, rovnako ako oscilo sondy.
Problem je, ze parazita C1 nepoznam. R1 je tych 120G, R2 bude 1.2 M. Nejaky napad ako to rozumne nastavit ? nemal som to zatial pri osciku a generatore, ale pochybujem ze mi to nejak pomoze pri hodnote 120G. Ako zmerat C1 ? Napada ma snad mooozno nejaka rezonancna metoda s generatorom oscikom a cievkou ? Len hadam...

[Harchom23]

no, kedze odpor vies, tak kapacita by sa dala zmerat pomocou merania casovej konstanty, pustis ostru hranu a oscikom meras cas za ktory nadobudne hodnota 5/8 maxima.

[breta1]

Při dělícím poměru sondy 100 000 nevím, jak by se dalol kompenzovat pomocí C1.
Je potřeba vycházet z toho, že tam prostě nějaká C1 je a je dána konstrukcí odporu R1 a s tím se smířit.
A kompenzovat jen kapacitou C2.
Příklad - odhadneme "kostrukční" kapacitu R1 na 1pF.
Pak k R2 musíme dát paralelně kapacitu 100n.
Pokud se bude měřit DC, žádnou kompenzaci netřeba.
Trošku nastane problém s měřícím signálem.
Příklad:
Když bude mít osciloskop základní citlivost 1mV/cm, bude to při sondě 1:100000 celkem 100V/cm.
Pokud bys ořezal síťové napětí 230V (pokud možno za oddělovacím trafem) dvěma zenerkami 100V přes odpory, dostaneš jakýsi přibližný měřící obdélník.
Pomocí C2 pak provedeš kompenzaci
- červený průběh - musíš zvětšit C2
- modrý průběh - musíš zmenšit C2

[spin90]

Parada, dakujem, to s tou zenerkou je dobry napad

Ono, ja som ani merat AC nechcel, malo to byt na ten generator, len problem je, ze to chcem vyuzit aj na ine merania a tam mam dost silnu koronu a aj sem tam vyboje a to sposobuje, ze v meranom napati su namodulovane rozne AC zlozky. No a tieto harmonicke, nakolko maju znacnu amplitudu, lahko prechadzaju kapacitou sondy. Potrebujem to teda nejako kompenzovat.
Som rad, ze sa to vobec da, aspon na teoretickej urovni. Skusim niekde vyhrabat zenerky, ale nemam asi na taketo napatie.
Alebo spravim nejaky prerusovac s jednym trandom budenym z generatora na usmernene sietove napatie, budme vediet aspon menit f cez generator a popozerat co to robi.

Dam vediet ako to pokracuje...