Medir el voltaje en los condensadores en serie ... ¿Imposible?

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Está bien, puede parecer una pregunta tonta, pero he estado jugando con ella durante horas.

Supongamos que tienes este circuito ...

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Bien, espero que todos sepamos cómo calcular eso, con suficiente tiempo:

\ $ V_ {c2} = V_ {BAT1} / 2 \ $

¿Así que quiero medir eso para comprobar? ¿Cómo hago eso?

Antes de responder a la pregunta, recuerde que cualquier corriente extraída de la unión entre \ $ C_1 \ $ y \ $ C_2 \ $ durante esa medición desequilibrará los cargos en \ $ C_1 \ $ y \ $ C_2 \ $ . Cuando retire el medidor, o el circuito, ese desequilibrio se bloqueará al cambiar los voltajes en \ $ C_1 \ $ y \ $ C_2 \ $.

Concedido, dado el tiempo suficiente, la corriente de fuga debería devolver la situación a su estado de carga equilibrada. Pero supongamos que la fuga es muy lenta en comparación con la tasa de medición deseada.

La pregunta es, ¿es posible medir repetidamente el voltaje \ $ V_ {c2} \ $ con cualquier dispositivo o circuito real? ¿O es solo una de esas extrañas curiosidades de la física que no tienen solución?

EDITAR: me doy cuenta de que GRANDES IMPEDANCIAS es una ayuda, y es probable que estén bien para la medición del alcance / medidor, pero este es un experimento mental.

EDIT2: También me doy cuenta de que hay dispositivos de medición electrostáticos, pero estoy buscando más algo que puedas construir en una placa de circuito y monitorear con algo.

    
pregunta Trevor_G

6 respuestas

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Algo como el TI LMP7721 es probablemente lo que está buscando:

Enelrangodefemto-amperios,podemosestarbastantesegurosdequeelerrorinducidoporlacorrientedemediciónes"bastante bajo"; Digamos que una tapa de cerámica X7R tiene una resistencia de 10 GΩ. A un voltaje de 1 V a través de uno de estos, tendríamos una fuga de 100 pA. Eso es un sólido 2 a 3 órdenes de magnitud por encima de la corriente de polarización de entrada del opamp.

Bonificación: tener un indicador de operación de este tipo permite tener una protección de "seguimiento de voltaje" alrededor de las redes de interés, lo que reduce aún más las fugas debido al posible gradiente en, por ejemplo. el sustrato de PCB :)

    
respondido por el Marcus Müller
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Dado que no hay detalles sobre los condensadores y / o el presupuesto:

  • Paso uno: obtenga un amplificador operacional con una fuga de entrada más baja que la fuga mínima probable en los capacitores.
  • Paso dos: seguidor de voltaje.
  • Paso tres: Hecho.

En la práctica, esto no es demasiado difícil cuando los condensadores son electrolíticos. Para la cerámica depende de ... mucho. Los condensadores de silicio pueden tener una fuga muy pequeña para la mayoría de los amplificadores operacionales integrados que hay.

    
respondido por el Asmyldof
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Por lo tanto, en la categoría "qué usar si no es un multímetro": el Electrometer parecería el tipo de dispositivo que te importaría Si se trata de medir voltajes de CC, el electrómetro vibrador de lámina debería eliminar muy poco la carga de los condensadores.

    
respondido por el Marcus Müller
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El tiempo es una solución. Al muestrear rápidamente el voltaje a través del condensador, el cambio en su carga se puede minimizar en gran medida. Por ejemplo, una sonda de muestreo con una impedancia de entrada de 10 megas y un tiempo de muestreo de 200 uS mantendrá el estado de carga de su capacitor de 1 uF a 99.998% de su valor original. El tiempo de muestra de 200 uS se aplica fácilmente con un relé de lámina, por ejemplo.

    
respondido por el Glenn W9IQ
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Suponiendo que la batería se puede ver como una fuente ideal en esta configuración, simplemente coloque dos resistencias de igual valor en serie a través de la batería. Podría hacer uno con un recortador para obtener el voltaje entre ellos para exactamente el voltaje de la batería en dos. La medida desde el centro de las resistencias hasta el centro de los condensadores. Si lee 0, entonces no se cobra nada y la unión es de más de dos.

    
respondido por el owg60
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La pregunta es, ¿es posible medir repetidamente el voltaje Vc2 con cualquier dispositivo o circuito real?

Siguiente pregunta.

detalles pegajosos tickh

También podemos estimar la tasa de caída a partir de la impedancia de carga y la caída del voltaje de paso desde la capacitancia de carga sin carga.

Podemos elegir cualquier instrumento para realizar la tarea y siempre tendrán cierta resistencia a las fugas y capacidad de carga.

Como esto era hipotético sin valores reales, no es posible una respuesta explícita sin una especificación de precisión.

Pero la respuesta real es sí y sabemos qué esperar con esa impedancia de carga conocida, sin importar qué tan alta sea.

  

Esta es esencialmente la forma en que se miden los voltajes de las celdas de la batería, ya que todas las baterías son realmente enormes condensadores cargados. (con algunas imperfecciones)

Esto también es una rutina para las mediciones de HVAC y se denomina "Transformador de Voltaje de Capacitancia" con HV a través de la parte del aislador de pF (por ejemplo, un vitrante buje de esmalte) y LV a través del condensador fijo grande externo.

Es importante recordar los límites en los materiales para las constantes de tiempo RC para este tipo de aplicaciones.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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