Electrostatic Polarity Detector

[allez001]

Buna seaa, doresc sa construiesc un device pentru detectia campurilor electrostatice si a polaritatii acestora, asemanator cu cel din videoclip

 

 

http://locator.pk/videos/watch/H7SIozi5Ab0

 

Ideea este ca nu am gasit MOSFET-urile asta hfp730 si fqp27p06. Va rog imi puteti sugera niste MOSFET-uri bune pentru asa ceva ?

Nu as vrea sa fac comanda si sa ma trezesc ca nu sunt bune. Desi ca principiu stiu ca toate FET-urile functioneaza pe baza de camp, de aici si denumirea ( Field Effect Transistor) nu sunt in clar daca pot folosi orice fel de MOSFET-uri.

 

De unde imi pot da seama din datasheet ?

Editat Decembrie 2, 2016 de allez001

[sesebe]

Pot sa intreb care este utilitatea practica la asa ceva?

 

Legat de MOS-uri, cred ca-ti trebuie tranzistori fara diodele zener de protectie integrate desi probabil merge cu orice fel de MOS-uri.

Pune eventual de putere mai mica pt ca v-a fi mai sensibil.

Editat Decembrie 2, 2016 de sesebe

[The Stressmaker]

Cateva link-uri ca punct de pornire

(Eng):

http://www.learningelectronics.net/circuits/body-charge-detector_09.html

http://www.coe.ufrj.br/~acmq/polarity/

http://www.ece.rochester.edu/~jones/demos/ahern.html

http://cdn.iopscience.com/images/0031-9120/47/4/434/Full/1288401.jpg

http://cdn.iopscience.com/images/0031-9120/47/4/434/Full/1288407.jpg

http://electro-circuit.blogspot.ro/2010/08/electric-field-detector-circuit-using-6.html

http://amasci.com/emotor/chargdet.html

Din schema de aici (Eng): https://www.youtube.com/watch?v=tl0-_zDOc1E&t=0s se pare ca foloseste o varianta "imbunatatita" similara cu cea din al doilea link postat mai sus, inclusiv butoanele de resetare. Practic, a obtinut acele tranzistoare dintr-un invertor CCFL de laptop sau televizor lcd. Intr-unul din comentarii se indica indirect ca tranzistorul sa aiba capacitatea de poarta (gate) cat mai mica. Parerea mea este sa folositi tranzistoare mosfet cu Ugs cat mai mici, in zona 0-2V si capacitatea portii cat mai mica. Restul parametrilor, gen curent maxim sau alti parametrii de putere nu conteaza.

HPF730 = IRF730

fqp27p06 ~ IRF9530 (Eng): http://rayshobby.blogspot.ro/2011/02/mosfet-based-fix-to-makerbot-extruder.html

[allez001]

Multumesc , foarte interesante ! Intradevar, acel dual mosfet din video are Vgs 1V ; 3 V si respectiv -1V ; -3 V .

Am decis sa imi i-au IRF7105PBF, este tot dual mosfet integrat, cu acelasi prag Vgs

Multumesc inca odata.

Editat Decembrie 3, 2016 de allez001

[puriu]

Masurarea campului electric slab (sub 10 V/cm) presupune o rezistenta de intrare foarte mare, peste 10¹⁵ ohmi, o capacitate de intrare foarte mica si o protectie eficienta la supratensiune pe intrare. Inainte de 1970 foloseam tuburi la baterie inversate, comanda pe anod si iesirea pe grile. In 1970 a aparut un MOSFET de exceptie, KF520 (Tesla). Se mai gasesc si acum pe la oameni. Nu are protectie pe poarta, care rezista pana la 75 V. Protectia o faceam cu tuburi cu neon pentru surubelnite, care se aprindeau sub 70 V (pe atunci exista si retea de 110 V). In prezent la noi se gasesc tuburi ce se aprind la 140 V, dar mai sunt destule tari cu 110 V. Constructia unui asemenea aparat este pretentioasa. Izolatoarele trebuie sa fie perfecte (teflon, polietilena), tranzistoarele MOS si tubul de protectie inglobate in parafina, etc.

[one]

Google:

electronic electroscope

static electricity detector

 

sau clasicul electroscop al lui Hurmuzescu.....

[M.Adrian]

Eu am construit detectorul din schema asta, probabil cel mai simplu si mai putin performant, dar la mine a mers, cand l-am terminat de montat si ledul s-a aprins am crezut ca am facut ceva gresit, nataraul de mine nu si-a dat seama pe moment ca era si el sursa de electricitate statica .

http://www.instructables.com/id/Ten-Breadboard-Projects-For-Beginners/step9/Project-3-Static-Electricity-Detector/

Antena era un cablu de cupru de 8cm pe care l-am spiralat cu un creion.

Masurarea campului electric slab (sub 10 V/cm) presupune o rezistenta de intrare foarte mare, peste 10¹⁵ ohmi, o capacitate de intrare foarte mica si o protectie eficienta la supratensiune pe intrare. Inainte de 1970 foloseam tuburi la baterie inversate, comanda pe anod si iesirea pe grile. In 1970 a aparut un MOSFET de exceptie, KF520 (Tesla). Se mai gasesc si acum pe la oameni. Nu are protectie pe poarta, care rezista pana la 75 V. Protectia o faceam cu tuburi cu neon pentru surubelnite, care se aprindeau sub 70 V (pe atunci exista si retea de 110 V). In prezent la noi se gasesc tuburi ce se aprind la 140 V, dar mai sunt destule tari cu 110 V. Constructia unui asemenea aparat este pretentioasa. Izolatoarele trebuie sa fie perfecte (teflon, polietilena), tranzistoarele MOS si tubul de protectie inglobate in parafina, etc.

Sper ca nu deranjez, dar as vrea sa stiu si eu ce rol are inglobarea in parafina a tranzistorilor, imi dau seama ca de izolator, dar pentru ce?

[The Stressmaker]

Este diferenta intre "exista ceva" si "cat indica acel ceva" sau diferenta dintre indicatia existentei sarcinii electrice si masurarea acelei sarcini. Montajele din schemele prezentate sunt doar niste "jucarii" pe langa aparatele de laborator (de aici mentiunile la impregnarea in parafina, folosirea tranzistorilor mos fara protectie ESD prin diode interne asa cum au cei comerciali). Pe scurt, impregnarea in parafina sau prin alte metode se foloseste pentru a reduce pierderea de sarcina electrica pe suprafata carcasei tranzistorului care poate aparea de la umezeala din aer combinata cu praf sau urmele de amprente. Montajele prezentate in topic doar detecteaza existenta sarcinii electrice dar nu o cuantifica (nu o masoara).

@puriu: se gaseste in comert PN4117A (Igss=1pA) care face acelasi lucru cu tubul electrometru dar la nivel de amator (ceva pentru delectarea ochilor folosind acel tranzistor (Eng): http://www.techlib.com/science/ion.html ). Sa nu uitam totusi ca aici sunt multi care nu vor decat "exista ceva" indicat prin aprinderea unui led.

[VAX]

Tranzistorul PN4117A este JFET cu Ig mic, utilizabil la camerele de ionizare, dar are curentul de intrare cu cel putin patru ordine de marime mai mare decat KF520 (MOSFET adevarat - fara protectie cu dioda).

Domnul "puriu" stie ce vorbeste, in legatura cu parafinarea. Pe un izolator, chiar bun, se depune mizerie la suprafata, se absoarbe apa (din vapori), apar curenti de pierderi. Din acest punct de vedere cel mai bun izolator este safirul (se foloseste la electrometrele profesionale), urmat de teflon (asta este piezolectric si la cabluri induce tensiune parazita). Si polistirenul este izolator de exceptie, numai ca este higroscopic la suprafata si nu este indicat in mediu cu umezeala.

Pentru punerea in evidenta a campului electrostatic merg bine si JFET-urile obisnuite (BF245, BF256, etc), eventual selectate dupa Ig si Idss (cat mai mic). Se pot folosi si V-MOS-uri de mica putere (BS107, BS170, 2N7000, etc), dar trebuie sa fie polarizate corect (sunt cu canal indus) printr-un rezistor de minim 10 gigaohmi (greu de procurat). Daca folositi JFET-uri (preferabile cele cu Idss mic, sub 2 mA), poarta se lasa flotanta si nu mai este nevoie de rezistor de valoare mare. Atentie ! - si JFET-urile se pot distruge (se scurtcircuiteaza jonctiunea portii) de la micile descarcari electrostatice.

Cel mai bun montaj este cel propus de domnul "puriu", cu MOSFET TESLA de tip KF520 protejat cu tub cu neon, cu tensiune de aprindere sub 70 volti. Asta poate sa incaseze multe socuri de tensiunte, prin apropierea electrodului de captare de un corp electrizat (de ex fular din material sintetic). Insa la fulgere atmosferice nu rezista nimic si este pericol mortal. Nu recomand sa instalati "antena" in exteriorul cladirii.

 

KF520 se gaseste greu (ramase pe undeva - nici fabrica TESLA nu mai exista). Eu as pastra MOSFET-urile de genul KF520 pentru oscilatoare de mare stabilitate a frecventei, cu cristal de cuart (calibratoare) sau de tip LC. Pentru joaca cu detectoare de camp electrostatic merg (duduie) montajele cu JFET-uri de duzina.

Tranzistoare mosfet echivalente cu KF520, impreuna cu bec cu neon pentru protectie, am vazut in niste module utilizate pe vremuri la telecomanda televizoarelor vechi, nemtesti (in partea de receptie - la telecomenzile cu ultrasunete). Se mai gasesc prin targuri, arata ca un condensator mai mare, paralelipiped (ale mele sunt imbracate in plastic de culoare rosie si in interior au tranzistorul, becul cu neon, un condensator si un rezistor, totul inglobat in rasina transparenta). Acel modul memora (analogic) o tensiune. Insa nu stiu (n-am incercat) daca se poate sparge rasina, sa se scoata componentele de acolo.

Editat Decembrie 25, 2016 de VAX

[The Stressmaker]

Intram intr-o spirala descendenta cu discutiile tehnice si pierdem sensul intrebarii initiale. Tinand cont ca electrizarea materialelor pe care le foloseste initiatorul este destul de puternica (raportat la masuratorile facute in laborator) consider ca tranzistorii fet uzuali gen BF256 se pot comporta cu brio in montaj. Cateva precautii sunt necesare la lucrul cu orice contine FET sau MOSFET, chiar daca sunt versiuni moderne cu protectie ESD, si acelea ca trebuie sa se lucreze cat mai "descarcat de sarcini" electrice adica se prefera letconul scos din priza daca nu are conexiunea varfului la impamantare, se atinge scurt cu degetul borna de impamantare (sau orice altceva legat la pamant) pentru descarcarea electrostatica a corpului (si printr-un creion de tensiune la nulul prizei este suficient), evitarea purtarii de haine sintetice (se prefera bumbacul pentru ca este hipoalergen si nu se electrizeaza prin frecare cu corpul) combinat cu preferinta pentru umezeala mai mare in aer (se disipa sarcinile electrice mai bine). Dupa terminarea montajului este de preferat ca testele sa nu se faca intr-o camera cu umezeala mare pentru ca sarcinile "dispar" rapid si se poate concluziona eronat ca montajul nu functioneaza.

Ca si idee, daca se unesc aici (Eng): http://www.coe.ufrj.br/~acmq/polarity/ portile celor doua tranzistoare se poate combina antena. Daca se inlocuiesc cu mosfeti uzuali cu canal indus, P-MOS si N-MOS cred ca se poate face functional montajul, nu trebuie tranzistori cu tensiune de prag mica, cel mult va fi putin mai insensibil pentru ca trebuie sa se incarce condensatorul portii mai mult pentru a se deschide acel tranzistor. Apropos, acel montaj indica semnul de tranzistor mosfet cu canal initial dar notatia tranzistorului indica un mosfet cu canal indus.