2024年1月27日 星期六

電線裡的寄生電容_DC篇

我們的AC基本上就是從台電來的
台電在發電時就是以大地當作參考電位(零電位)
因此火線對地一定有電位差
詳細請參考AC篇
但如果是DC,情況就會複雜許多了
因為我們的DC至少可以有四種來源
1.隔離式:AC線性變壓(linear mode)轉DC
2.隔離式:AC開關變壓(switch mode)轉DC
3.非隔離式:容抗降壓轉DC
4.化學電池DC

先來看第3、4種比較簡單
3.非隔離式:容抗降壓轉DC
如下示意圖


基本上非隔離式整流出來的DC,能量來源還是"直接"從火線
所以用非隔離式的DC,不管是正極還是負極其實對地都還是有電位
以這個非隔離電源(已有電容濾波)來說
正負極電位差約161V


但實際上正極對地電位約109V


負極對地電位約-50V


這樣的DC雖然已經經過電容濾波
在示波器上的波形算是不錯的



但經過雙股長導線(有寄生電容)的過濾
對地的AC電壓還是現形出來了(電容的通交隔直)
連接正極



連接負極


我們再用一個335J的CBB電容來做對照
正極連接電容,測量另一端對地波形



負極連接電容,測量另一端對地波形



都是呈現明顯的AC


因此我們用氖燈檢測
不管是正極還是負極連接雙股導線的紅線端
黑線端的另一側依舊可以點亮氖燈
如同連接AC一樣,但亮度明顯下降許多



4.化學電池DC
了解電源參考電位的概念之後
化學電池經過雙股導線對地沒有電位就很容易可以理解了
因為化學電池必須在正負極同時產生化學反應才會產生電子的流動
因此以電子來說,參考電位就是正極
電流的參考電位就是負極
對電池來說,不管正極還是負極對地都不會有電位




因為這根本是兩個不同的系統
除非電池內部大量電子分布不均,但這種情況幾乎不可能發生

至於第1、2種隔離式的DC
複雜多了~~
以後再說吧(因為我也不會...)

2024年1月26日 星期五

電線裡的寄生電容_AC篇

回到如下圖的問題


為什麼將雙股導線其中一股(紅色)插入AC110V的火線端(或中性線端)
另外一股(黑色)的尾端會有電!!


這件事如果回到原點來看,就會比較簡單了
雙股導線的構造基本上和電容非常類似,就像兩面隔離的金屬
實際測量約有2.7nF的電容量


所以如果其中一股通入60Hz的電流
這條雙股導線(電容)就會導通(電容的通交隔直效應)
另一股導線當然就會有電了
示意圖如下


當然,還有一個可能的原因
那就是中性線產生的感應電
但實際測量黑線(可視為N)尾端對地的電壓約有112V




如果是感應電一般不會那麼高
所以應該還是電線產生的電容效應造成的可能性較大

那整捆線圈造成的電感效應呢?
我們將電線捲在一起,確實會產生極明顯的電感效應
實測紅線兩端的感值高達1.3mH



但電感效應必須在同一條電線上才會產生感抗
所以在這邊應該是可以忽略電感所造成的影響

電線裡的寄生電容_問題篇

去年差不多這個時候寫了電路中的寄生電感
前幾天FB跳了回顧給我
應該就是鞭策我,還有下一篇還沒寫吧...

先來看看以下這個有趣的實驗
我們拿了一條50公尺長的雙股導線
單股電阻約3.6歐


其中一端(紅色)插入AC110V的火線端(或中性線端)
另外一條(黑色)尾端會有電嗎?
如下圖示


我們利用氖燈接地來測試
會亮應該就表示有電
結果...


1. 連接L



2. 連接N



那如果改為連接市電整流濾波之後的高壓直流電(160V)正負極呢?
結果...


1. 連接正極


2. 連接負極


那如果連接電池的標準直流電(54V)正負極呢?
結果...


1. 連接正極


2. 連接負極



這三個實驗有符合大家的預期嗎?

2024年1月25日 星期四

高靈敏磁場檢測器

這件事也是擱了好幾年
但受限霍爾本身的特性
在通電之後,內部PN結的電子還是會稍微偏轉
因此即使附近沒有磁場,一樣會有一個輸出
所以偵測S會比較明顯一點
也需要兩個霍爾來分別偵測NS
這件事遲早要解決,但一拖就是7年了...

要提高靈敏度就不能只靠霍爾的電位來驅動
要給他一個基準來比較才可以
能用TL431當然最好
但測試的結果似乎直接用OPA就可以
LM358有兩組比較器
把這兩組的正向和反向並聯
當輸入某個電位時,兩組比較器剛好一個輸出高電位,一個輸出低電位
這樣就可以當作顯示器了
另外一組正反向也並聯
用精密電阻來調整兩組比較器的基準電位
LM356至少要5V才穩定
所以直接用鋰電掛boost
這樣VCC就會很穩,偵測也會更準
電路圖如下


初步測試效果非常好
一開始先調整兩組比較器的電位
兩個指示LED都亮就是基準了
VCC越高會越好調整,但會犧牲靈敏度
一般小磁鐵在距離5-10公分就偵測得到




影片如下


理論OK就可以集成了










7年...不晚不晚!!