一款有趣的大气电荷监测装置

　　为了观察大气中的电荷变化，特制作一种装置——大气电荷监测器，利用该监测器即可每日观察大气中电荷的瞬时状态，十分有趣。
　　
　　1．监示电路
　　
　　大气中电荷监示电路如上图所示。该电路看起来简单，但制作时得花一定工夫的。图1中的IC1具有比较和放大功能。ICl的同相端③脚，外接天线，反相端②脚接地（EARTH-大地）。1C1②、③脚内部具有弱偏置功能，其作用可完全满足这里的电路功能要求。
　　
　　电路工作时，在天线上感应的大气电荷形成的电位与地端电位进行比较，比较的信号经IC1内部处理后，由IC1的⑥脚输出。
　　
　　IC1的开环增益，完全可以满足大气中电荷的起伏变化，即可使IC1的输出端外接的线圈式1mA表头ME1，从0～1mA偏转工作。表头ME1上的度盘指针值．取决于大气电荷量的多少。上图中的电位器是一种多圈电位器，对表头ME1指针的调节起作补偿功能，调节VR1，可调节电路输出的灵敏度。使用之前，可用它预先调节ME1度盘的指针到某个固定值，若未达到使用表偏转的要求，可用VR1多次校正为止。注意：在这里，不能用普通电位器，因它不能达到电路性能的要求。将上图电路制作在在印制板上，以便安装调试。
　　
　　电路供电为+5V电源，采用三端稳压器7805稳压，稳压电源的输入直流电压，可用市售的成品电源适配器，输出电压为+9V，只需在7805的输人端接上一只电源适配器插座，工作时把电源适配器的交流插头插入220V电源，适配器的输出插头插入70805输入端插座，电路即可正常工作。
　　
　　2．天线制作
　　
　　上图监示器电路的重要部件是接收天线。该天线是由七段镗瓷的铜导线，按规定的尺寸截取而成。导线的随径为lmm，每段天线长70mm。制作时，每段天线用良好的锉刀，分别将它们的两头锉成尖形。这种处理，一则可保证必要的检测灵敏度；二则便于天线聚合端与引出电缆芯线的焊接。
　　
　　制作时，七段镗瓷铜导线，按扇形排列，如下图所示。下图中天线的一端聚合焊在一起。焊接时，按下图给定的扇形尺寸进行排列，再把其中的一端进行焊接，：天线焊接端子是由高质量的屏蔽电缆（可用mic电缆）芯线相互焊接引出的。电缆长约15m，以便把天线架在室外一定的高度，天线一端与电缆芯线焊接后，从焊点处剥去102mm的绝缘屏蔽层，再把天线连同电缆置入塑料管内，其中的天线与电缆芯线的接头处，再用绝缘材料固定牢固为止，如下图的安装尺寸图示。
　　
　　安装整体天线时，天线的电缆尾端离地面约2m，若附近有障碍物（如建筑物的墙壁），天线应离障碍物不少于2m（米）。天线架设的空间，只要是开阔地即可。由于大气中电荷与高度有关，所以天线高度十分重要，这就是这里选择天线引出电缆为15m(米)的原因。上图天线的下端，即IC1的②脚是接大地端。大地端的引出线，也可用上述一定长度的电缆屏蔽线，不过应当把电缆的绝缘层剥去，仅用屏蔽的金属层。然后在天线安装附近的地面上打一金属椿，金属椿长0.5m~1m，再把所述的电缆与金属椿面接触套牢埋入地面的土内。
　　
　　为保证接地的可靠性，接地用的电缆线应有一定长度为好。
　　
　　由上述可见，该监测器上图电路看视简单，但实际制作时得把很大的工作量用于天线的工艺制作安装上，而且应保证质量。一旦上述制作的天线工作完成，即可把天线的电缆引出端（芯线）与上图中的IC1的③脚同相端进行焊接，IC1的②脚反相端接大地，再把电位器VR1，表头电源等，按图连接。当然上图电路应预先制作一印制板，便于元件的安装。
　　
　　3．调试与应用
　　
　　将下图的天线整体放在室外立体安装固牢，再按所述要求与室内的上图印制板电路进行焊接，接通电源，电路即可工作。电路工作之后，即可进行调试。
　　
　　调试时，应选择好的晴日天气，下雨天或潮湿天气不宜调试。先转动上图电路中的多圈电位器VR1，使表头ME1的指针，在表度盘上最大值和最小值偏转，然后又转动VR1，使表头指针落在表盘刻度的中央，初调即告示结束。
　　
　　使用该大气监测器时，你可每天观察该装置的MEl的指针变化情况。若天气有云层越过时，会看到上图指针随云层移动而左、右变化；若空中有闪电发生，会看到表头ME1指针的剧烈摆动；若遇到天空中有雷电发生，会看到表头ME1的指针会突然F降到零值。由此可见，只要每天观察表头ME1指针的变化，即可了解大气中电荷的增多或减少，这可增加生活的乐趣。