接地電阻或導電率的儀表

xiaolaba

遇到過三種有關導電率儀表

1) 紡織業有用到那種量測表面電阻率的儀表, 很奇怪, 舊制用 ohm/sq 為單位, 古怪到不得了, 很多所謂的行業前輩每個的解釋跟說法更是怪誕, 說了等於沒說. 有拆過其中一種商品, 裡面是用對數方放大器, 固定距離的電極提供固定電壓33VDC,  機器內其中一個參考電阻是 1G ohm, 生平第一次見到. 其實還是用一樣的公式 V=IR, 讀數就是 ohm/sq, 到現在還是不明白電極物理結構原理, 但是明白了接觸電阻的干擾, 顯示量程 <10K, 100K, 1M, 10M, 100M, 1G, 10G, 100G, 1000G, >1000G 當然, 規格數也很清楚, 記得大約說10G 以上+/-30%, 不明白, 後來算電流看看就知道pA級以下....難度之高.

2) 安全地線的阻抗表, 第一次參考看的是OMEGA, 跟運動心電圖連線不遑多樣, 後來看 FLUKE 的有兩個環的那種, 網上看到說明書, 現在一時找不到資料了. 最後看了法國老牌那個CA, 寫得也很詳細, http://www.chauvin-arnoux.com/si ... measurement_ed1.pdf, 看完才完全明白, 台灣的舊公寓完全沒有安全地線, 3孔插座都玩假的, 難怪台灣公寓的三孔插座常常讓人被筆電酥麻. 聽別人裝潢說要求做漏電開關也要地線, 總包頭說OK很漂亮報價也給了, 最後看到總電箱, 沒有漏電保險開關, 地線的話是有一根綠色線從室內對外, 問電包工那是甚麼, 台灣的電法規應該如何配色的進線, 接地點又在哪裡......支吾了好幾天, 說接零線就有了地線, 但還是沒看到綠色線接到任何外線, 最後看躲不過非婆婆媽媽類的問題, 才說明是單獨連接屋內所有插座而已虛有其表的"地線", 外電進屋來的 110-0-110 三根而已, 並沒有實際接地點, 用有限的知識問包工得到真相, 然後就扯到了另外報價打鋼筋地釘等等, 打銅會超貴的說或者幫你接到自來水管瓦斯管等等, 一定接地 (也或許也會電死你). 屋主請來總包拿出契約, 生意人不夠上道......

3) ESR 電表, 其實一路下來有實驗品好幾個, 也改裝過類似的電路用在花盆當模型, 檢測土壤導電率的實驗用途, 土壤導電率跟水分鹽分比較有關連, 碳棒(AA電池芯)的電極很耐可是連接不方便深度淺面積很小, 埋銅片銅棒焊錫會灰霉, 電阻逐步變很大, 鹽分越高越不行. 但另外有個結論, 基本上一個現代的儀表, 就是 ADC 加個合適的算法, 分析 ADC 數值顯示有用的資訊而已, 來來去去還是 感測器 + ADC + 放大器 + 算法. 題外話, 後來看 ARDUINO 賣到滿山滿谷的那種PCB型鍍金的水土濕度模組, 應該坑了很多人, 因為不經意在玩電解, 便宜但是很快就要買新的, 有買有做自動澆水的, 恭喜推動經濟交了學費.

有了一定歷程以後, 曾經實驗自己測量 "地線電阻", 用在無源收音機的地線, 真的接到瓦斯管當作接地線, 也有路邊的路牌鐵桿子, 也可以打幾個釘子在花盆當模型, 可是算不準, 應該是基礎還不夠, 或者方向還有誤, 對玩無源收音機丁點不影響, 可是一直有個疑問, 電力公司或者賣儀表怎樣做到得呢, 最近看到有帖子關於 打接地棒], 開始也以為以為, 後來看到版主說道有相關的導電率的儀表, 當然希望繼續學習專門的方法, 所以開個貼 看看.

earth-ground-meter

http://bbs.pigoo.com/data/attachment/forum/201208/03/13371635tasmqjxjtjnkk7.jpg
原來做的, 一時找不到紀錄, 圖片先上個 ESR 的那個參考, 記憶中是用 ATTINY13 或是 ATTINY45 做的, 換了 MCU 是因為電池管理和 ADC 不用外面穩壓源, ADC 速度高, 簡單適合實驗. 測試訊號原理很類似, 一個 IO PWM 出 1KHZ 方波, 電容隔直流, 限流然後送到 地線電阻 Rg 作為負載. 再透過一個電容隔直流, 把交流的訊號上移到 VCC 的一半, 送入 ADC, 瞬間的電壓值可用範圍+/-128表示, ADC解析度大約0.02V, 1V到4V之間還好. 後來再想想看, 乾脆像 ESR METER 一樣, 用真正的電阻取代花盆和電極, 變成純粹麵包板上的 Rg,  實驗方變很多, 校正也找到方法了. 過了一陣子再回頭接花盆, 發現焊錫鹽化腐蝕的影響, 還是達不到堪用實用的表現, 停下來至今.

這貼肯定無法短時間內繼續發貼或完成目標的, 所以也不打算為了不鎖貼而不斷更新, 隨緣, 有機會做得來就繼續貼, 不然就等好了再另貼.

duke83

測量接地電阻的儀器也跟其他常見電子儀器一樣經歷著改朝換代的過程，就像指針三用電表改到高精度數字電表一樣，再以老牌的 HP 儀器來說最早以前的一系列儀器是真空管元件，進步到電晶體時代又做了一批來取代，IC 時代又翻新整個系列，數位時代又有全新的一系列設備，一直在演化進步中。

接地阻抗計由於算是特種儀器不常用自然市場小但還是進化成簡易操作的勾鉗數字表形式，就如同以前的時代沒有 ESR 表或電池內阻表這些好用的小工具一樣，現代用新技術來成就一個以前不容易測量的方法。
但接地阻抗是一種類比的觀念與技術，新一代的數位技術者不見得搞得清楚，也因為此種類比技術逐漸被數位科技給取代，我自己也不敢說此接地阻抗的觀念是否會被傳承下去。
電力系統的接地在這裡不說就以傳播電波或無線廣播技術來說，以前的類比 AM 廣播仰賴接地好壞不管是發射端還是接收端，但現在的 3G、4G 數位影音通訊與直播已經搶走大部分的電視、收音機廣播人口，廣播、電視業者的生存變得很困難，以後沒人提供節目就沒得收聽與收視，整個市場一直在萎縮中。

越低頻的電波越仰賴接地的好壞甚至接地面的完整性，而越高頻的電波對接地的要求也就越低，就如同 AM 電台的天線塔ㄧ定得立於地表土壤中而 FM 電台天線塔就無所謂可以安置於高樓樓頂上。
電波如同示波器上看到的正弦波型一樣有正半波與負半波，AM 地面天線塔傳輸正半波而負半波就得由鐵塔下看不到的地網來傳輸了，理論上這個地網的形狀為圓型鋪設半徑與天線鐵塔高度相同約在 50 到 100 公尺之間。
用約 10 公分寬銅帶每隔角度 3 度從鐵塔中心輻射鋪設出去共 120 條，完成覆土後用接地阻抗表測量已經沒有多少意義了，因為阻抗一定是很低的零點幾數值但卻不一定是優良的地網，完全看監工是否有緊盯施工人員是否有偷懶有沒有每條等距的鋪埋，很可能挖一條溝就一次埋進三條銅帶來。做ㄧ次廣播地網工程費用高昂要偷工或減料對成本差距很大，對電波輻射效果也是很明顯的。

一般家裡接引設備安全地線或通訊用地線要注意安全因素，電力的中性線雖然外頭的台電變壓器有接地但因為會有電流流通所以不是地線，避雷針的地線也不能接可能雷擊下來你的設備與人都會完蛋，自來瓦斯的鐵管也不要接如果設備漏電可能引爆瓦斯管。
可以看看電話線引入口是否有保安器（電話線避雷器）上頭就有簡單的獨立接地，自己能夠打一條地棒下去是最好，就打在水溝裡找水泥裂縫打進去。

要自製勾鉗式數位阻抗表有技術上的難度，去買台二手貨比較簡單，在對岸的二手區看過幾台因為會買的人實在不多所以還算便宜，而我因為有的借所以也沒去買。