用科学精神，干玄学的活--我又做了一个接地盒

zjize

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自己在不久前出了一台电处，也就是自己的PS4000。当然，准确的说，还没有出。正式产品会在下周左右上市，不过，首批30台已经基本上卖光光了（在写这个贴时，已经全部卖光光下架了，哈哈）。这……，真是让自己喜出望外，看来，它想不大卖都很难。




它和市面上的常见的电源滤波器不一样，普通的滤波器也就是用电感（一般来说还是带磁芯的那种）和电容组成滤波网络而成，一般的只用差模电感，好的差模共模电感若干，加些所谓发烧元件，就成了。它的优点是便宜，电路简单，滤波效果实测参数并不差。但是，问题有两，一是电感是串进电路中的，而它的粗细有限得很，因此功率做不大，压缩动态很明显；二是带磁芯的电感高频特性不佳，十分影响系统的高频表现。而PS4000采用的是有源的方式进行滤波（大功率的座子里用的是RC的滤波器），它的基本电路如下：

上面的即为有源滤波器，提供最大5A的输出（标称功率1000瓦），滤波效果好，高频表现好，提供给音源、解码、前级以及合并式功放使用；下面的即是自己无源滤波的部分，采用RC的滤波网络，由于是并联，不影响功率，最大能提供15A的电流（共计是20A），提供3000瓦的最大功率，提供给大功率纯后级使用。共计4000瓦，自己精选了二种插座，红色的高频出色，白色的中低频更优秀。每组各两个，你可以根据自己的需求组合玩。
这个货一经推出，迅速就卖得差不多第一批没了（我自己要用的几个都不太够了）。然后，然后啊，马上就有人提出来了：为什么不做一个接地盒呢？
我kao，居然忘记了这茬了！
不管是任何电处，它们其实都只能处理电网中的问题（准确说是火线零线中的杂波），对于地线中的，以空间干扰为主的杂波，是无能为力的。而电网中的接地线，是以km为单位的，以常见的4mm平方的接地线为例，1km就是4欧多的电阻，如果再长，比如2km不重新埋接地装置，那就有10欧左右了，地线中的杂波，是接回不到大地中的（其实远远不止，因为还有大量的接头上的接触电阻）。因此，电网的要求是每隔一定距离（具体看电气规范）都要重新接地。但是，你猜电工会不会偷懒呢，哈哈。反正不接，也不会影响安全性。So，其实接地盒并不是玄学，利用这个装备，它是可以滤掉地线中的杂波的。如下图所示，由于空间中存在大量的电磁波（比如wifi和手机信号等），而地线做为导体，本质上相当于天线，它里面不可避免的会带上各种杂波也就是干扰信号。

很幸运的是，自己曾经在台资干工务领导时，手下有中级电工一位，跟他一起做久了（在台资，领导也是要啥都干的），也学习了不少的电工知识。也因为这点知识，后面自己还混进了一家风电设备的公司干了几天，学会了不少的电气知识。所以，就准备自己上，搞一台。算是管杀又管埋，哈哈。这玩意儿技术含量很低，我也就挣个烟钱，苍蝇腿也是肉啊。

zjize

接地盒的原理就是做一个假地（接地的种类巨多，真地、假地、悬浮地、引雷地，数字地、模拟地，每种都讲究一堆，可以说，接地的设计可以算是电路设计中最复杂的部分，水平高低体现就在这里），利用盒子里的电极和填充材料的充放电，达到类假于接地的功能去除地线中的干扰杂波。不过，它并不能真正取代接地，也不能增加系统的安全性。如果有条件，可以自己埋，找块菜地，挖一米来深，埋一根大约10cm的铜棒或15cm的铜管，再加几十斤的盐，接上接地线接到家里去，比俺这个好使。顺便说，淘宝上的接地铜棒都是一包铜皮的，直径只有10mm这样，根本不行。接触面积太小不说，没几天铜就腐蚀光了，不起作用。

于是，自己查了一下资料，我们的大地，介电常数表如下：


平均来看就是16这样，而接地的电阻要求如下表：

zjize

因此，设计要求就出来了。找介电常数为16的材料，做出来电阻率在50-300欧米的填充材料，再接上合适的电极，大功告成。这个很科学吧，一点玄学都没有。在做的时候自己也查了一下某宝上的接地盒，实话说，外行做的，连要求是啥都没搞清楚。还整了堆什么量子黑洞啥的名词，把俺这个学物理专业的笑得不行，嘿嘿。

查了一下常用材料的介电常数，如下：

最接近的是石墨和盐，不过，从导电的要求来说，盐是不行的。俺测了，不加水的话，大约6000欧米这样。加水的话，也只能达到2000欧米左右。不达标！我们的要求是50-300欧米，最好的50欧米，一般是100-200欧米，超过300欧米就不合格了。具体见上面的接地要求。
于是，购买材料一堆，开始干活。

bbfat49

zjize 发表于 2025-7-10 21:43
因此，设计要求就出来了。找介电常数为16的材料，做出来电阻率在100-300欧米的填充材料，再接上合适的电极 ...

所以地盒里要加金属粉末或者金属丝增加微弱电流和吸收材料之间的接触面积。。
然后还不能光吸收，要能消除，不然吸满了咋办或者说吸收后释放怎么办。所以会有添加电气石/碧玺的做法。

zjize

bbfat49 发表于 2025-7-11 06:22
所以地盒里要加金属粉末或者金属丝增加微弱电流和吸收材料之间的接触面积。。
然后还不能光吸收，要能消 ...

加电气石或碧玺，你确认它们会对吸收满了怎么办有用？容我笑一会儿再继续说，哈哈。
金属粉未这个事我已经试过了，我买的铁粉，测试的结果是不行，电阻值巨大。我后面又买了铝粒，看看它能不能进一步降低填充材料的导电率，不过科研所给我的是氧化硅粉未，搞错了，只有以后再试了。
关于你说的吸满的问题，一个是，在地线中的信号基本都是差模干扰信号，说人话就是正的加负的一起，平均值是0，根本不存在吸不吸满的问题，里面的总电符就是0，平衡的。对于总量不为0的，也就是我们常说的共模干扰信号，它们来源一般是电子产品接地回路的问题或电网有问题导致的，而这类问题俺电处是能在相当程度上处理掉的。还有一个办法，就是在电的火线和零线各加一个或两个小电容接地，这样就差不多吸没了。当然，还有一办法就是，用金属的盒子，利用它对空间和对接触面（你总是要放地上的）放电，放心，就算有电压也非常非常小，打不了人。
利用上面三种方式，共模信号也不是问题了。而这三种方式，后两种俺的样品中都有在用（而电处，俺已经有了）。本来准备后面谈的，即然你问到了，就回答了先。有一定电子和电气知识，还是有好处的，不至于被玄学洗脑，哈哈。

zjize

材料这个事是最搞人的，我查了一下，常用材料的介电常数是：



最接近的是石墨，因此，我购入了一些石墨：

不便宜啊！然后整了三个木盒，还买了几个金属盒，准备看看哪种好用。然后发现，如果要全填这个玩意儿的话，就是小的木盒子，一斤都不够，压实的话，可能需要1kg才行。而如果是金属盒（我买的那个挺大的），1kg都不够，我估计要2kg。总之，我后面大部分的精力都花在了找替代材料上了，因为光用导电石墨成本太高，而且，它的导电电阻还不低（大约在200-300欧米）。
木盒是这样：


金属盒是这样的：


其它材料我一直在试，比如，金属粉未，它不行，阻值得以千欧来计。


还有普通的碳粉，也不行：


我甚至试过了河沙加盐加水等等各种方式。


结论就是，统统不行。当然，我还是找到了一些可以的方式，利用它们混出来了在电阻上200欧米的填充材料：


实话说，不算特别理想。我心里的目标是100欧米的，感觉还需努力。

LV火花

我在想既然电阻低才好，用实芯铝锭会不会比较理想

泰山神龙

LV火花 发表于 2025-7-12 15:59
我在想既然电阻低才好，用实芯铝锭会不会比较理想

我测试过 实体铝合金 比木头好  用紫铜比铝合金还要好

使用100斤紫铜做一个地盒  效果理想

泰山神龙

地盒 在音响店 里面听 效果有  但拿回家里 就没有那个效果了  为什么？


因为你家里的地线 决定了地盒的效果  再牛逼的地盒 最终也得依靠地线 来实现！

搞好地线 什么都 解决了

zjize

至于电极，我准备了三种，一是铜片，二是铝片，三是另一个好东西：法拉电容。


这个货是不久前发明的，可以拿来做电池用的电容。优点是容值特别大，像这一只，大小和一节5号电池差不多，容值高达350F，你没看错，单位是法拉。是普通10000uf的电容的35000倍。充满电，拿来给当充电宝用都没有问题。众所周知，地球是一个准导体，它的容值也就几十法拉这样。所以我准备拿它来做电极，看看能不能仿一下地球，哈哈。它的缺点有两个，一是压耐值只有2.7V，非常小；二是它不是无极性的，而是有正负的。
是的，它一到，我就发现了两个大问题。一是这玩意儿耐压值太低，真把它接入进去，稍微地线带点电，大家就会听到里面一声闷响，搞不好连接地盒都炸了，就喜剧了。当然，实际上不太可能，就算它炸了，动静也不会有自己在变频器生产企业里见到过的高压电容烧恐怖，因为它电压很低，所以库存的电量并不至于太多（都忘记了，自己还在变频器的公司里干过几天）。而另一个问题是，自己没办法给它一个充放电的回路，而没有这个回路，它如何工作呢？
总之，我只好瞎理解弄了个似是而非的电路，并把它埋到填充的导体材料中去，希望它能有所作用……吧（在这种情况下，它倒是没有烧的可能了）。也就是自己的第一个样品，如下：
、
够难看的，哈哈。这都要能卖出去，我得笑死！经过简单“包装”，它变成了这个样子。

这就是从0-1的第一步，婴儿都不会很漂亮的，产品研发永远就是从这一步开始的。
顺便一说，我在接地线里加装了一个简单的抑制差模和共模的电容滤波网络，可以减少一点电网中的杂波（应该在20db左右吧）。所以，未来要买自己的接地盒，一定要用配套的接线，虽然不一定好看，但可以多少起一些滤波的作用。

zjize

LV火花 发表于 2025-7-12 15:59
我在想既然电阻低才好，用实芯铝锭会不会比较理想

这样不行的，电容值太低了，要想起作用，得象楼下那样，用一百斤紫铜（我觉得还得更多）来整。别的不说，光紫铜的价格，就得死人了。

zjize

泰山神龙 发表于 2025-7-12 16:01
我测试过 实体铝合金 比木头好  用紫铜比铝合金还要好

使用100斤紫铜做一个地盒  效果理想

100斤紫铜，这……，你这是下血本啊！这样应该是有一些效果的，但你为什么不把它埋地下呢，这样的效果才是最理想的。空气的介电常数是1，而大地是16。重点是，地球是一个巨大的电容，可以允许无限的杂波进去。同时，安全系数也提升了。
100斤紫铜，表面积也一点点大，在空气中的电容值也就一点点大（电容的公式是C=ES/d，其中E为介电常数，S是表面积，d是极间距），起的作用十分有限。搬起来，那要闪到老腰的。

zjize

泰山神龙 发表于 2025-7-12 16:11
地盒 在音响店 里面听 效果有  但拿回家里 就没有那个效果了  为什么？

确实，搞好地线，就彻底解决了问题。这也是为什么在音响店里效果有，拿回家没什么卵用的主要原因。你家里的地线可能是小区重新接了地，而且到你家也不远的。
不过，一般的小区啥的，据我所知，基本上电工都会偷这个懒，所以……接地盒就有用了。

LV火花

zjize 发表于 2025-7-12 17:19
这样不行的，电容值太低了，要想起作用，得象楼下那样，用一百斤紫铜（我觉得还得更多）来整。别的不说， ...

所以说设计还是必须吃透原理，用金属相当于导线的延伸，没有模拟入地这个过程。
充其量增加一些金属染色，或许还增加了导雷的风险。
一百斤紫铜按五十公斤，几千块吧，比起一百斤纯锡，甚至一百斤石墨粉来说小意思，如果真能解决问题的话。
法拉电容前几年比较流行用于汽车提速电路，用于接地倒挺少见。这东西是通用品成本不高，如果能串并联结合组成阵列，既提高耐压又找出一个理想的容量，我觉得是一种思路

zjize

LV火花 发表于 2025-7-12 18:20
所以说设计还是必须吃透原理，用金属相当于导线的延伸，没有模拟入地这个过程。
充其量增加一些金属染色 ...

不行的，耐压值太低了，很容易烧。我是把它埋在石墨里，通过导线连接电极，感觉应该是没什么用，极间压降太小了。所以，后面的样品我取消了这个。还是用传统的方式来增加电容值。
另外，接地盒的电极必须要进行良好屏蔽的，不然，它相当于一根天线，反而会起负面作用，增加噪声。接地这个事，对电子和电气来说，都是最重要的，设计电路很容易，实在不行可以抄。但接地，没有可以抄的，太过复杂。稍有不慎就出问题，莫非其妙的噪声就来了。