LADINGSENSOR 0361I GEBRUIKERSHANDLEIDING

Transcriptie

1 LADINGSENSOR 0361I GEBRUIKERSHANDLEIDING CENTRUM VOOR MICROCOMPUTER APPLICATIES

2 Beschrijving Ladingsensor 0361i meet elektrostatische lading en kan worden gebruikt als vervanging voor een elektroscoop. De sensor kan tevens worden gebruikt om de polariteit van lading te meten. De sensor heeft drie bereiken en een resetknop om de ingangscondensator te ontladen en de sensor op nul in te stellen. De Ladingsensor is een voltmeter met een extreem hoge ingangsimpedantie en een ingangscondensator van 0,01 μf. Deze condensator zal lading verzamelen tot de bronspanning bereikt is, d.w.z. totdat evenwicht is ontstaan tussen condensatorspanning en bronspanning. Kleine hoeveelheden lading kunnen worden gemeten ook al is de beginpotentiaal hoger dan het ingangsbereik van de sensor. Het ingangscircuit bevat bovendien nog een weerstand van 1 M in serie met de condensator ter bescherming tegen grote stroompieken. Bij gebruik met ULAB, CoachLab II/II+ of Labpro met de computer, is de het zwarte, negatieve draad verbonden met de aarde van de computer. De Ladingsensor kan direct worden aangesloten op de analoge ingangen van de CMA interfaces. Sensorherkenning De ladingsensor 0361i heeft een geheugenchip (EEPROM) met informatie over de sensor: naam, gemeten grootheid, eenheid en ijking. Deze informatie wordt via een simpel protocol (I 2 C) uitgelezen door de CMA interfaces en de sensor wordt bij aansluiten op deze interfaces automatisch herkend. Als de sensor niet automatisch wordt herkend door de interface, moet deze handmatig gekozen worden uit de Coach sensorbibliotheek. Suggesties voor experimenten De Ladingsensor is ontworpen voor electrostatica-experimenten zoals: kwantitatieve ladingsmeting bij inductie; meting van ladingsproductie en ladingsverdeling; meting van lading op een condensator. IJking Het uitgangssignaal van Ladingsensor 0361i is recht evenredig met de hoeveelheid lading. De sensor kan geijkt meten met: 1. de ijking uit de standaardbibliotheek van Coach. 2 Gebruikershandleiding Ladingsensor 0361i

3 2. de ijking uit de EEPROM van de sensor De namen van de Ladingsensor in de sensorbibliotheek van Coach zijn: Ladingsensor (0361i (0.5V)) (CMA) (-5..5 nc). Ladingsensor (0361i (2V)) (CMA) ( nc) Ladingsensor (0361i (10V)) (CMA) ( nc) Figuur 1. Eén van de ijkgrafieken van de Ladingsensor (zoals gebruikt in de standaard Coach bibliotheek en in het sensorgeheugen): 2V bereik ( nc): C 2V (nc)= 8,20 * V uit (V) 20,4 Tips Bij opslag van de sensor moeten de ingangskabels kortgesloten zijn, zodat ze geen hoge statische potentiaal kunnen opbouwen die de sensor zou kunnen beschadigen. Houd, na aansluiten of na het wijzigen van het sensorbereik, de resetknop een paar seconden ingedrukt terwijl de draden nog kortgesloten zijn om er zeker van te zijn dat de interne condensator geheel ontladen is. Na deze initiële reset kan de sensor eenvoudigweg op nul teruggezet worden door de draden even kort te sluiten. Indrukken van de resetknop terwijl de draden verbonden zijn met een spanningsbron zoals een voedingskastje of batterij zal een fout in de aflezing van de sensor veroorzaken. Het is echter wel goed om de resetknop te gebruiken wanneer deze is verbonden met een collectorscherm of Gebruikershandleiding Ladingsensor 0361i 3

4 zwevende condensatorplaat. Zolang de sensor de waarde nul geeft na resetten zal deze vervolgens correcte meetwaarden geven. De sensor is zeer gevoelig voor kleine hoeveelheden lading. Pas daarom op de metalen gedeelten van de verbindingsdraden niet aan te raken, daar dit de uitlezing van de sensor kan beïnvloeden. De isolator van de clips kunnen snel vet worden van het aanraken, en vingers dragen vaak kleine hoeveelheden lading bij hoge potentiaal die gemakkelijk door de isolatie kan lekken. De beste manier om dit effect te minimaliseren is door de vingers te aarden voordat de ingangsdraden van elkaar worden losgenomen. Begin een meting voordat de rode kabel wordt losgemaakt van de aarde (zwarte kabel), zodat kan worden waargenomen of er sprake is van valse lading voordat de verbinding gemaakt wordt. Bij verbinding van de sensor met elektrostatische bronnen (met variabele spanning i.t.t. een batterij), kan de resetknop worden gebruikt zolang de sensor is verbonden met een passieve ladingsreceptor. Let erop dat de sensor eerst nul aangeeft na de reset. De sensor is niet differentieel, d.w.z. dat de negatieve draad (zwart) altijd verbonden is met de aarde. De toegepaste kabel is afgeschermd en voorzien van een PTFE (Teflon) dielectricum dat zorg draagt voor lage lekstromen (mede i.v.m. de veiligheid). Wanneer andere kabels worden gebruikt, moet de sensor worden getest om er zeker van te zijn dat de kabel geen excessieve lekstromen toestaat. 4 Gebruikershandleiding Ladingsensor 0361i

5 Technische specificaties Ladingbereiken 5 nc (instelling 0.5 V) 20 nc (instelling 2V) 97 nc (instelling 10V) Uitgangsspanning: V IJkfuncties: C 1 (nc)= 2,20 * V uit (V) 5,456 (bereik: 0,5 V) C 2 (nc)= 8,20 * V uit (V) 20,4 (bereik: 2 V) C 3 (nc)= 39 * V uit (V) 96,72 (bereik: 10 V) Resolutie bij 12-bits A/D omzetter 0,020 nc (bereik: 0,5 V) 0,010 nc (bereik: 2 V) 0,047 nc (bereik: 10 V) Maximale ingangsspanning Typische bias ingangsstroom Systeem responstijd Sensorinformatie voor Auto-ID en ijking Verbindingen 150 V 0,005 pa 0,1 s 256 bytes seriële EEPROM BT (British Telecom) plug Garantie: De Ladingsensor 0361i is gegarandeerd vrij van materiaal- en constructiefouten gedurende 12 maanden na datum van aankoop mits deze onder normale laboratoriumomstandigheden wordt gebruikt. Deze garantie geldt niet als de sensor in een (lab)ongeluk beschadigd raakt of foutief is gebruikt. N.b.: Dit product is alleen voor onderwijskundige doeleinden geschikt. Het is niet geschikt voor industriële, medische, of commerciële doeleinden of onderzoek op hoog niveau. Rev. 11/06/2015 Gebruikershandleiding Ladingsensor 0361i 5