Diseñar una antena de 60 hz para detectar el campo eléctrico

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Estoy trabajando en el diseño de una antena para detectar el campo eléctrico de 60Hz. Me encontré con la antena de microstrip utilizada para detectar el campo. Antes de diseñar la antena, quería asegurarme de que esta es la forma correcta. Tomé un trozo de PCB de 2 capas (tanto el parche como el plano de tierra eran del mismo tamaño) de 10 cm x 15 cm, soldé un cable en un lado y lo conecté a un cable Mohm resistor y medir la tensión a través de la resistencia a través de DAQ. Leo aprox. 1.7V cuando se coloca cerca de un calentador tapado. Cuando desenchufé no leí ninguno. Así que estaba seguro de que estoy leyendo algo en 60Hz. Mi pregunta es la siguiente.

1) ¿Es este el método correcto? ¿Estoy leyendo 60Hz o algo de ruido, campo estático, etc.?

2) Conecté solo un lado de la PCB a la resistencia y medí el voltaje a través de la resistencia. ¿Necesito necesariamente conectar a tierra el otro plano (que se llama plano de tierra)?

3) Si necesito calcular el campo eléctrico (he estado investigando sobre esto en antenna-theory.com). Por cálculo, para 60Hz necesitaría un parche de mayor tamaño (como en el rango de kilómetros). ¿Es esto correcto? Si es así, ¿por qué estoy leyendo 60Hz en un tamaño pequeño?

4) También miré hacia otro lado considerando los 2 lados como placas de condensador y material FR4 como medio dieléctrico y medí el campo e. ¿Es este también el método correcto? Teniendo en cuenta que solo he conectado un lado de la placa y el otro lado queda abierto.

    
pregunta Karthik

1 respuesta

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La longitud de onda de 60Hz es enorme. En sus prácticas medidas de laboratorio local, estará en el "campo cercano" donde Efield actúa independientemente del Hfield (campo magnético).

Simplemente colgando un cable de una sonda de alcance de 10Meg Ohm debería obtener voltios de 60Hz. Traiga el cable cerca del cable de alimentación del visor. O cerca de cualquier lámpara. Establezca el alcance en 20 o 50 milisegundos por división; debería ver enormes picos cerca de una luz fluorescente de balasto no electrónico de estilo más antiguo, ya que el arco se vuelve a golpear a 120 veces por segundo; espere 200 voltios en 10 microsegundos de tiempo de subida.

Estaba pensando, durante el fin de semana, en voltios / metro de intensidad de campo para 60 Hertz. Debido a tal proximidad, es imposible medir los voltios / metros para extraer la energía.

Lo que tiene, y lo que tengo en mi modelado de interferencia Efield, es simplemente un acoplamiento capacitivo entre 2 cables, o desde un cable en su pared o cable de alimentación, hasta su placa de detección.

Poner a tierra la "otra placa" protegerá la parte posterior. En este caso, tiene dos condensadores en serie, formando un divisor de voltaje. El flujo de Efield todavía incidirá en el lado que mira hacia el cableado de alimentación.

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Permite modelar una estructura de acoplamiento, de 2 cables que están separados por 50 metros. Deje que cada cable tenga 10 cm de diámetro. La capacitancia de acoplamiento es

Eo Er longitud * 2 * pi / ln (X * sqrt (X * X -1))

donde está esa X (separación ^ 2 - ... términos pequeños) / (2 * radius1 * radius2)

y X es (50 * 50) / (2 * 5cm * 5cm)

X es 2,500 / (2 * 0.05 * 0.05) = 2,500 * 20 * 20/2

X es 500,000

natural_log (500,000 + 500,000) ~~ 2.3 * 6 = 14

La capacitancia (por metro de cable del receptor) es

~~ 50pF / meter / 14 = 3.5 picoFarad.

Técnicamente, la topología mecánica no es 2 cables infinitos, sino un cable infinito (línea de alimentación) y su cable muy corto, por lo que se parece más al acoplamiento entre un cable y una pequeña gota.

Pero utilicemos el 3.5 picoFarad que hemos calculado. Por qué no? Estamos permitiendo que el objetivo metálico de su receptor sea de 10 cm de diámetro (5 cm de radio) y una longitud de 1 metro.

I = C * dVdT = 3.5pF * 377rad / sec * 100,000 voltios

I ~~ 1e-9 * 100,000 ~~ 1e-4 = 100uA

A través de la sonda de alcance de 10 Meg Ohm, espere 1e + 7 * 1e-4

o

1,000 voltios.

Por lo tanto, es peligroso para usted y para el alcance, usar piezas grandes de metal.

    
respondido por el analogsystemsrf

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