[Gucki]

Meine Laborwaagen gehen alle vertikal. Das ist nicht immer brauchbar. Die kleine Chinawaage kann auch 45°, ist aber sehr unempfindlich.

Die selbstgebaute Torsionswaage ist unpraktisch.

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Coulomb hat die Oszillationswaage entwickelt. Das ist eine sehr kleine und robuste Torsionswaage, die wie eine liegende Pendeluhr funktioniert. Das kleine Pendel schwingt hin und her und reagiert durch Veränderung der Schwingzeit auf winzigste Kräfte. Coulomb gibt 4 nN an. Und diese Waage kann anziehende oder abstoßende Kräfte messen.

Das muss ich haben! Die Schwingzeit und Umrechnung in Gewicht oder Kraft ist ein Job für Elektronik.

[Gucki]

So sieht das Kleinod jetzt aus.

   

Ich hoffe, dass es auch durch das Glas hindurch geht. Wenn das klappt, kann ich die Luftreibung durch Unterdruck minimieren und dann über sehr viele Pendel-Schwingungsperioden messen.

Teste ich morgen.

[alfsch]

 ...durchs Glas...

+
Unterdruck: nicht bis unter 20mbar oder so, sonst wirds wieder ne Glimmlampe...

[Gucki]

Schon ausprobiert. Im Glas gibt es nur ein Potential. Da glimmt nix.

[alfsch]

(07.04.2025, 08:44 PM)Gucki schrieb: Schon ausprobiert. Im Glas gibt es nur ein Potential. Da glimmt nix.

ok - aber wenn es innen leitfähig wird, gibts auch keine statischen Ladungen mehr - auch wenn kein Leuchten siehst. 

[Gucki]

Dann wirds nicht funktionieren. Das werde ich heute testen.

Das Glas vermindert das elektrische Feld. Aber nicht sooo doll. Eine Glasscheibe kann Dich nicht vorm Blitzeinschlag schützen.

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Ich finde Deinen Begriff "leitfähige Suppe" auch nicht korrekt. Sobald was geladen ist, fliegen auch Elektronen umher.  Dazu muss nur die Austrittsenergie aus dem Elektrodenmetall überwunden werden. Die ist in Luft, Unterdruck und Vakuum gleich. Dazu genügen schon kosmische Partikel oder natürliche Radioaktivität. Kaum aber mein elektrisches Feld.

Im Normaldruck sind die freien Wegstrecken der im moderaten Feld beschleunigten Elektronen sehr gering. Sie kommen einfach nicht auf Tempo, weil sie überall auf Gas treffen und die Atome/Moleküle bestenfalls erzittern lassen. Die Anzahl der Elektronen bleibt unverändert.

Im Unterdruck erzielen umherfliegende Elektronen durch lange freie Wegstrecken hohe Geschwindigkeiten. Wenn sie dann auf ein Gasmolekül treffen. ionisieren sie es. Es lösen sich Elektronen und es entsteht ein Lawineneffekt.

So lange ich jeweils unterhalb der Gas-Ionisationsenergie bleibe, verhält sich jeder Druck wie ein Hochvakuum.

Im Hochvakuum begrenzt nicht die Ionisierungsenergie des Gases die maximal mögliche Spannung sondern die Austrittsenergie der Elektronen aus dem Elektrodenmetall.

[Gucki]

Ich hab die Oszillationswaage elektrifiziert.....

   

   

Nach Bestromung zieht das Relais an. Dann wird über einen Integrator langsam der Relais-Spulenstrom gedrosselt. Bis schließlich die Magnetkraft nicht mehr ausreicht, die Federkraft zu überwinden. Der NO-Kontakt des Relais öffnet und der Relaisanker wird von der kleinen Feder oben auf dem Relais von der Spule weggezogen. Bis er schließlich den NC-Kontakt des Relais (erstmals) schließt.

Die Zeit zwischen diesen beiden Kontakt.-Ereignissen wird per Controller gemessen und als Analogspannung ausgegeben. Die Zeit wird von winzigen elektrostatischen Kräften beeinflusst.

Danach wird das Relais wieder angezogen und das Spiel beginnt von vorne. Der ganze Code besteht aus 85 Befehlsworten inkl. 16 Bit softkodiertem DA-Wandler.

[Gucki]

Nachweisgrenze: 260 ug. Das ist nicht schlecht für ein 24V-Starkstromrelais als Waagensensor. 

Damit konnte ich nachweisen, dass auch die Influenzkraft (im Freifeld) quadratisch ansteigt:

• 10 kV in 20 cm Entfernung zwischen den Mittelpunkten der Kugeln: 100uV aus dem DA-Wandler
  
• 10 kV in 10 cm Entfernung zwischen den Mittelpunkten der Kugeln: 400uV aus dem DA-Wandler
  
• 10 kV in 5 cm Entfernung zwischen den Mittelpunkten der Kugeln: 1.8mV aus dem DA-Wandler
  

Und die Software konnte ich auf 57 Befehle und 5 Byte RAM eindampfen.

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Ich bin zufrieden. Damit kann ich die Abstoßungslosigkeit im geschlossenen Kasten überprüfen.

[alfsch]

Will die Software auch zeigen ?

(Ich finde deine Software einfach interessant, zum angucken. ...daher die Frage...)

[Gucki]

Oh... wie charmant. Dann zeig ich die 59-Befehls-Luxusversion :


  relais_waage.pdf (Größe: 8,46 KB / Downloads: 16)

   

[Gucki]

Bei der geplanten "im-Kasten"-Messung gibts einige Probleme.....

Naheliegend ist erstmal, dass ich möglichst viel Gekrempel nach innen verfrachte:

Die Stromversorgung ist genügsam. So 15mA bei 18V reichen locker. Da nehm ich zwei 9V-Batterien. Es bleibt aber das Anzeigeproblem. Ein auf ein paar kV aufgeladenen Multimeter außerhalb des Kastens würde sich durch Korona zerlegen.

Besser wäre es, wenn die Messelektrode mit einem "idioelektrischen" (das Coulomb-Wort finde ich genial) Stößel oder isolierten Zugband die Kraft misst.  Elektronik usw. also außerhalb. Und die Messelektrode innerhalb des Käfigs.

[Gucki]

Betretenes Schweigen? Kann ich nachvollziehen.

Am Anfang hatte ich es natürlich auch mit port-change-Ints gemacht. Aber die ISR war wegen des Kontaktprellens  mit erheblich Semaphoren-Switchereien auszustatten. Das fraß Code und Zeit und brachte zusätzliches Rauschen.

Meine 3us-Polls machten das Ding erst brauchbar.

Und dann hat es sich natürlich angeboten, auch die Analogausgabe in terminierten Häppchen durchzuführen und somit ganz auf ISR-overhead zu verzichten. Und calls und sinnlose Sprünge wurden auch wegoptimiert.

Es sieht behindert aus. Aber es funktioniert erstklassig. Man muss immer bedenken, dass der PIC unfassbare 1us Zykluszeit hat. Er ist ein äußerst schwächlicher Controller. 50 Jahre alte Topologie, wie der Z80. Kein Vergleich mit dem Tiny-Boliden. Beim PIC schießt mir immer vor lauter Beschützerinstinkt die Milch in die Brust.

[alfsch]

Bei dem Zeug, wie gezeigt, ...kann dir kaum jemand das Wasser reichen. 



Nu mal zur eigentlichen Funktion : wenn ich es richtig verstehe, misst es eigentlich die "anliegende" Feldstärke ( => Kraft ) .

10kV / 20 cm = 50kV/m ; was geht so als untere Messgrenze an kV/m ?

[Gucki]

Moin Alfsch,

elektronische Feldstärkemessungen kann man ganz einfach so machen:

https://stromrichter.org/showthread.php?tid=4507

(im Gegensatz zu einer Feldmühle https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrofeldmeter auch 3D)

Mit meiner 3D-Feldmessung konnte ich 30V/m nachweisen - s. Messungen am Ende der Doku.

+

Das Relais ist dagegen eine Waage, also Kraftmessung. Die (m.E. peinliche) "Software" misst dazu nur die Zeit, die ein Relais zum Umklappen benötigt. Damit ersetze ich Coulombs Periodendauermessung.

Per Kraftmessung benötige ich 33 kV/m zum sicheren Messen. Also das 1000-fache der direkten Feldmessung.

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Ich trenne zur Zeit Kraft und Feld. Denn wenn man Coulombs Freifeld-Formel zum elektrischen Feld umstellt, so ergibt sich:

F = eo A U²/d² = eo A E²

Die Formel basiert auf Coulombs quadratischem Abstandsgesetz und funktioniert im Freifeld ganz vorzüglich! Zur Zeit betrachten wir die Freifeld-"Abstoßung" als abgeschirmte Anziehung zur Umgebung.

Bei der Elektrodynamik sind Photonen als übermittelnde Kraftteilchen seit langer Zeit etabliert. Wegen meiner Idee, auch die Elektrostatik als Kraft durch Photonen (ultra low frequency) zu erklären, wäre mir eine umgekehrte Theorie sympathischer. Im Bemühen um einen Beweis muss ich Kraft (= "Strahlungsdruck") und nicht Feld messen.