Выпрямление случайного переменного тока, возможно ли?

[SoulState]

В ходе одной инет-дискуссии один персонаж заявил, что выпрямление случайного переменного тока - плёвое дело типа, решается простой схемой. Только вот схемой, как водится - не поделился.
Интересует, как, с помощью какой схемы/алгоритма можно реализовать такое? Допустим, представим, что у нас есть некий прибор, который каким-то неведомым образом преобразует тепловое броуновское движение молекул или неких частиц в переменный электрический ток. Наша задача ток этот (случайного броуновского характера) - выпрямить. Как?

Да даже ещё проще пример без всякой фантастики - хотим мы с вибрации поверхности под действием звука/музыки/окружающих природных случайных шумов снять хоть микро, но постоянку, с помощью микро-магнитика и микро-катушки. Как выпрямить?

[deemon]

На самом деле это схема извлечения модуля, т н синтетический квадратурный сигнал, корень из суммы квадратов синусной и косинусной части.

Так это же и будет среднеквадратичное значение - такое же , как если мы извлечём корень из суммы квадратов всех отсчётов сигнала . Собственно это и показывает любой RMS вольтметр , хоть Fluke , хоть В3-40 ...

[vladimir sim]

Погугли Мгновенная огибающая, Преобразование Джильберта.

[deemon]

А причём здесь мгновенная огибающая ? Если мы говорим про квадраты синусов и косинусов , то откуда мы эти синусы возьмём ? У нас же изначально случайный сигнал , а не синусоида . Очевидно , что говорить тут можно только о синусах и косинусах частот , получаемых при разложении сигнала в ряд Фурье - то есть о спектральных составляющих сигнала . Ну и вот , если сложить квадраты всех этих синусных и косинусных составляющих , то мы фактически получим суммарную МОЩНОСТЬ всех спектральных составляющих . А чему равна суммарная мощность всех спектральных составляющих ? А она равна - что характерно - просто мощности всего сигнала , то есть числу , полученному при усреднении квадратов всех отсчётов сигнала ... кстати , есть математическая формулировка этого факта - называется "теорема Парсеваля" . Ну вот , а если мы потом из этих чисел ( средних квадратов ) извлечём квадратный корень - то получится величина , имеющая размерность напряжения , и она как раз называется "среднеквадратичное напряжение" сигнала , то есть RMS . Физический смысл - напряжение постоянного тока , которое так же нагреет резистор , как и напряжение нашего сигнала . Это именно то , что показывает вольтметр среднеквадратичного значения , или RMS вольтметр . Например , на некоторых тестерах пишут "True RMS" - вот , это оно и есть , это значит , что внутри стоит не простой диодный выпрямитель , а микросхема , преобразующая сигнал таким образом .

И кстати , если мы сложим квадраты только синусной и косинусной составляющей для ОДНОЙ частоты , как в теореме Пифагора сумма квадратов катетов - а потом извлечём корень , то получим тоже значение напряжения , но только уже не для всего сигнала , а только для этой одной частоты - соответственно , у нас тогда получится не обычный вольтметр , а селективный - тоже штука полезная , надобно заметить

[vladimir sim]

Широкополосный квадратурный фазовращатель- и форма сигнала побоку.

[Игорь Гапонов]

Широкополосный квадратурный фазовращатель- и форма сигнала побоку.

бугага...

Действительно, зачем напрягаться с ПФ и прочими преобразованиями спектра, если известно напряжение во времени, по которому и надо вычислять его "действующее значение"?

При преобразовании в дискретные эквидистантные во времени отсчёты только верхняя граница спектра, частота Найквиста, заранее не известна. Это единственный недостаток "файло-временного метода". Кстати, лишённого "инерционности", если вычисления проходят быстрее интервала дискретизации.

[deemon]

Широкополосный квадратурный фазовращатель- и форма сигнала побоку.

Это как ? Вообще-то , если пропустить сигнал через широкополосный квадратурный фазовращатель , что равносильно преобразованию Гильберта - то получится сигнал с тем же спектром , с той же мощностью ( и с тем же значением RMS ) , он будет отличаться от исходного сигнала только формой . Но , что характерно , как исходный сигнал произвольной формы , так и прошедший через такой фазовращатель - при детектировании обычным выпрямителем даст погрешность , то есть величину напряжения , отличную от RMS . Так что форма не может быть "побоку" в данном случае ...

[const1105]

ТС хотел извлечь энергию из "мирового эфира" -

тепловое броуновское движение молекул или неких частиц в переменный электрический ток

.
Причем не понимая, что даже в теории, средне выпрямленное напряжение от броуновского движения равно нулю. Так как нахождение частиц в любой точке равновероятно.
А ВЫ ВСЕ задавили его умными словами.....

[Openreel]

Причем не понимая, что даже в теории, средне выпрямленное напряжение от броуновского движения равно нулю

Джонсоновский шум на резисторе если выпрямить - всегда ноль будет?
Выпрямление с интегрированием не путаем часом?

ТС хотел извлечь энергию из "мирового эфира"

Значит глуп как посох. Напряжение это не потенциал, а разность потенциалов.
Ему надо было не физику изучать, а экономику. Экономика допускает постоянный беспричинный рост и извлечение прибыли из "мирового экономического эфира"

[const1105]

Джонсоновский шум на резисторе если выпрямить - всегда ноль будет?

ДА. Потому что шум создается Внешним источником тока. и мы всегда можем оттянуть себе долю тока.
Хотя соглашусь - вопрос больше философский. А что брать за "0" т.е. общий провод?

[Игорь Гапонов]

ДА. Потому что шум создается Внешним источником тока. и мы всегда можем оттянуть себе долю тока.
Хотя соглашусь - вопрос больше философский. А что брать за "0" т.е. общий провод?

Резистивный шум - следствие нагрева, напряжение между полюсами двухполюсника, олицетворяющего этот резистор, E=sq(4kTRdF), таким образом "источник энергии" для него на Земле есть всегда.

[const1105]

То есть подключив к идеальному усилителю на вход резистор -
на выходе получим усиленный шум?
Резистор является источником сигнала?

[Игорь Гапонов]

Да, резистор физически является источником в большинстве случаев сигнала помехи/ошибки, т.е. случайных искажений в канале передачи "информационного возмущения". Во-первых, из-за того, что "ноль" - тоже сигнал. А во вторых из-за не нулевой температуры, сопротивления и полосы частот на резистивном незакороченном двухполюснике всегда есть напряжение шума (второй закон термодинамики). И в-третьих, в линейных цепях этот шум (в модели: идеальный источник эдээс шума, формула выше, последовательно с охлаждённым до нуля по кельвину идеальным резистором) совершенно можно игнорировать и/или учитывать отдельно от "реакции на информационное возмущение" в виде аддитивных случайных искажений (в нелинейных цепях такой фортель проделывать можно, но оно таки влияет на точность вычислений "реакции на информационное возмущение" в зависимости от характера и степени этой нелинейности)

[vladimir sim]

Игорь Гапонов, кто ясно мыслит- ясно излагает. Максвелл всю суть уместил в три строчки, а тут выпрямляли, да недоперевыпрямили.

[Игорь Гапонов]

Игорь Гапонов, кто ясно мыслит- ясно излагает. Максвелл всю суть уместил в три строчки, а тут выпрямляли, да недоперевыпрямили.

Offтопик:
Похоже, что Вы считаете себя эталоном пишущего читателя, закроем глаза на изменённый за сутки текст Вашего коммента. Ну-ка, объясните мне понятия дивергенции и ротора поля и самого понятия векторного поля тремя строчками на простом русском языке. Обоснование этого самого диффура в операторной форме, которые предполагают знание об интеграле Кирхгофа-Френеля и теоремы Остроградского-Гаусса, оставим за скобками.

[vladimir sim]

Это общеизвестные вещи, написанные на каждом заборе. Хотелось бы вернуться к теме , обозначенной ТС.

---------- Сообщение добавлено 05:18 ---------- Предыдущее сообщение было 05:12 ----------

Сутками ранее мною были перечислены натуральные продукты, высоко ценимые в различных слоях общества,без всякого подтекста, цель была вернуть обсуждение в более прагматичное русло.

[Teoretic]

О чем вообще обсуждение?
Ответ на вопрос ТС - да.
(Он самоустранился, а мы тут копья ломаем).

[classDfan]

О чем вообще обсуждение?
Ответ на вопрос ТС - да.
(Он самоустранился, а мы тут копья ломаем).

Смешной вАпроц... Типа того, кто раньше в "пивнуху" ходил? А Вы знаете что будет "после"?

[SoulState]

А ещё можно записать всё в файл с помощью ЗК или ещё как и вычислить среднее квадратическое семплов

Так не пойдёт, нужно что-бы было в реальном времени, ну или с самой минимальной задержкой.

А разве топикстертер просил вычислять среднеквадритичное?!
Кстати, где он?

тут я.

ТС хотел извлечь энергию из "мирового эфира" - .

Нет, эфир тут ни при чём. Как вы его в электро-ток собираетесь переводить, даже если он и существует? Можно привести пример гораздо приземлённее, если абстрагироваться от реальной целесообразности и отношения кпд и затрат на это - в сейсмоактивном районе поставить такие девайсы для подзарядки аккумуляторов например. Так как противодействие катушек землетрясению будет ничтожно,то достаточно будет одной хорошей встряски и кучи (тысяч и сотен тысяч) параллельных катушек, что-бы зарядить аккум или ионистры например.
Просто хочется разобраться даже чисто теоретически в принципиальной такой возможности/невозможности преобразования колебаний.
Вот есть у нас катушка, которая колеблется в одномерном пространстве (вверх-вниз, или вперёд-назад) в магнитном поле. Колебания случайные, как большинство природных процессов. Задача снять с них какую-то электро-энергию. Да ещё более полезное возможное применение - пассивный сейсмо-датчик. Который во время тряски сам себя запитывает от неё и послылает радио-сигнал на какую-нибудь "базовую станцию", служащую усилителем. Да много чего можно придумать из возможных применений.
Основной проблемой такой схемы как мне думается, является скорость срабатывания "переключателя" направления тока, в виде диодов, которые отсекают обратный ход. Если амплитуда тряски будет в точке переключения, то в таком случае кпд упадёт до нуля. Процесс примерно такой - вот пошла волна в одном направлении, диод с задержкой "открывается"(лаг связан с собственной ёмкостью диода, которую надо заполнить сначала), вот диод наконец "открылся", а волна в этот момент уже закончилась и ушла в другую сторону. Для "тока в другую сторону" - ситуация аналогичная, в итоге имеем мёртвую зону в некотором диапазоне амплитуд и времени. Конечно колебания земной поверхности достаточно медленные, что-бы лаг диода стал проблемой, но давайте представим себе ситуацию, что у нас высокочастотный сигнал, сравнимый со скоростью срабатывания диода, и его надо "выпрямить" каким-то образом.
Что-бы ещё более наглядно описать всю суть проблемы - нужно понимать, что природные колебания нелинейные, и допустим, если мы хотим ловить даже мельчайшие вибрации, то даже в движении с большой амплитудой будут содержаться гармоники более меньшей амплитуды и более высокой частоты, которые будут "закрывать диоды", образуя тем самым много "мёртвых зон" из-за слишком чувствительного "порога срабатывания". А если настроить систему менее чувствительной к мелким колебаниям, то сильно потеряем в кпд, захватывая только самые сильные, но относительно редкие колебания.

[pyos]

в сейсмоактивном районе поставить такие девайсы для подзарядки аккумуляторов например

Такие дейвайсы придумали лет 60 назад

достаточно будет одной хорошей встряски и кучи (тысяч и сотен тысяч) параллельных катушек, что-бы зарядить аккум или ионистры например.

это достойно госпрограммы финансирования.

Просто хочется разобраться даже чисто теоретически в принципиальной такой возможности/невозможности преобразования колебаний.

Чтобы разобраться в принципиальной возможности, надо для начала освоить школьный курс физики и первые две главы любого учебника по электронике, где про пассивные элементы и диоды рассказывается.

Всё остальное - тот ещё бред. Так что фраза

Нет, эфир тут ни при чём.

мало что даёт в плане осмысленности всего сказанного.

[const1105]

Наберите в Гугле «Energy Harvesting Solution » .
Читайте. Как бы в мире уже и микросхемы производят для сбора энергии.