¿Cómo adjuntar (de forma segura) un o-scope a varias fuentes


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He oído, por supuesto, que las sondas principales pueden arruinar su osciloscopio, por lo que eso está fuera de la imagen. Sin embargo, hay algunas situaciones que no entiendo del todo:

¿Es seguro probar un transformador es decir 10: 1 si quisiera ver la señal de la red? ¿Incluso si no es un transformador de aislamiento?

Si no puedo hacer lo anterior, ¿cómo hace un wallwart diferente a la situación? ¿La tierra forma parte del regulador lineal cuyo dispositivo hace que sea seguro sondear directamente? ¿Algo a lo que no se haga referencia en "tierra"?

¿Puedo sondear algo que está en la batería (pregunta tonta) sin conexión a tierra?

He escuchado a personas mencionar algo sobre el clip de tierra, y si no se coloca correctamente en algún lugar, podría dañar el clip de cocodrilo con grandes corrientes, sin embargo, no tengo idea de a qué se refiere o cómo podría fluir una corriente masiva a través del o -Alcance al clip de tierra o algo así.

Estoy seguro de que podría responder el antes con algunos manuales diferentes, sin embargo, los anteriores no estoy completamente seguro.

Respuestas:


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La respuesta de Russell es excelente, como siempre, solo quiero agregar un poco más.

La mayoría de los osciloscopios tienen un "estándar" al menos en cuanto a la impedancia (1 Megaohmio - tenga en cuenta que algunos tienen una entrada de 50 ohmios, pero eso es menos común y no relevante aquí)

La cantidad de protección y clasificación de los componentes frontales puede variar bastante de lo que he visto. Por ejemplo, he visto esquemas para alcances clasificados para algo así como <50V de entrada sin protección más que una resistencia de 10k en serie con la entrada opamp.
En comparación, puede envejecer (y probablemente nuevo, aunque no he visto dentro de uno) telescopios Tektronix con una clasificación> 600V y protección de alta resistencia.

La única forma segura de saber cuál es el límite de su alcance es leer el manual cuidadosamente. Si se sentaron, puede sondear el voltaje de red con la sonda configurada en 1x, entonces debería estar bien; si está en garantía y se rompe, entonces está cubierto de todos modos. Sin embargo, preste atención a los consejos de Russell sobre los transitorios: si tiene que sondear los voltajes de la red, sea cual sea la entrada para la que usaría, usaría una sonda con una configuración de 10x o 100x solo, por lo que no puede configurarla accidentalmente en 1x (ver a continuación)

Personalmente, rara vez pruebo algo de alto voltaje en mi DSO (OWON SD8202): utilizo mi viejo tanque grande de alcance (Tektronix 7633) para cosas> 100 VCA con una sonda de 10x y el DUT funciona desde un transfromer de aislamiento. Debo admitir que hace mucho tiempo utilicé accidentalmente una configuración de sonda 1x para la red eléctrica de 230 V (Reino Unido) en el Tek varias veces y nunca se quejó, aunque ciertamente no se lo recomendaría a nadie; lo menciono solo para dar una idea de qué tan bien se construyeron estas cosas (supongo que asumieron que algún idiota vendría y haría cosas tontas como esta :-P)

En lo que respecta al clip de conexión a tierra, en la mayoría de los ámbitos de conexión (al enchufe de la pared) esto está directamente conectado a tierra.
En ámbitos flotantes (es decir, sin conexión a la red eléctrica a través de nada: USB, cables de carga, etc.) con alimentación por batería con estuches de plástico, se pueden tomar medidas flotantes, pero como siempre, siga los consejos del fabricante. Lo que esto significa es que si conecta el clip de tierra a cualquier cosa que esté referenciada a tierra (como el cable de alimentación de la red) y a un potencial más alto que la tierra, creará una ruta de baja impedancia para que la corriente fluya (es decir, un corto)
Medios referencia a tierra, que un lado del potencial está conectado a tierra - con la tensión de la red, cuando los cables de servicios públicos entran en su casa, que se dividen en vivo y neutro / tierra (que están conectados entre sí)
El cable de tierra tiene el mismo potencial que el neutro, pero no está destinado a transportar corriente en circunstancias normales: si hay corriente que fluye en él (por ejemplo, si un cable vivo ha caído contra un chasis de metal conectado a tierra), entonces hay una falla.

Si aísla la tensión de red referenciada a tierra usando un transformador, entonces (siempre que el secundario no haya sido conectado a tierra) puede conectar su clip de tierra a cualquier lado del secundario y estar seguro, ya que la corriente no "quiere" fluir a través de él (aparte de una pequeña cantidad de corriente de fuga capacitiva)

En caso de duda, una buena idea es medir para ver si hay alguna referencia común entre su clip de tierra y lo que sea que desee conectar.
Por ejemplo, supongamos que tiene una fuente de alimentación desconocida con dos cables y desea saber si están referenciados a tierra; una forma es conectar una sonda multímetro al clip de tierra y la otra a cualquiera de los cables para ver si tiene algún voltaje.
Otra forma es simplemente desconectar el suministro desconocido y medir la continuidad desde su pin de conexión a tierra a las conexiones de salida; si no hay continuidad (o extremadamente alta, digamos> 1 Megaohm), entonces no hay referencia a tierra.
En caso de que sea un suministro sin transformador (o simplemente uno mal diseñado), debe verificar que no haya continuidad desde los pines vivos y neutros también.

Si aún tiene alguna duda, no conecte nada hasta que comprenda completamente todo.

También hay sondas diferenciales ( ejemplo ) que puede comprar para cualquier alcance que pueda usarse para medir la diferencia entre dos voltajes flotantes.

Aquí hay un par de referencias por motivos / sondas:

Referencia de Tek en terrenos de la sonda

La hoja de trabajo All About Circuits en ámbitos lee todo esto y las respuestas a las preguntas (pulse revelar)

Todo sobre circuitos: seguridad eléctrica , no sobre ámbitos, sino información muy útil sobre seguridad eléctrica. La sección sobre "Diseño de circuito seguro" es particularmente relevante. Sin embargo, tenga en cuenta que esto no trata con transformadores de aislamiento (aunque hay muchos transformadores en otra parte del sitio)


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Aprecio enormemente los puntos que me has planteado, fue agradable recorrerlos. Seguramente usaré la experimentación (¡no con mi o-scope primero!) Para determinar si es seguro. Estos osciloscopios son cosas bonitas.
Tom Paris

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Los extremos frontales del osciloscopio estándar no están clasificados para su uso con entrada directa de red de CA. Mientras que algunos tienen clasificaciones de voltaje que son más altas que las tensiones nominales de la red. La red eléctrica también puede contener transitorios y "picos" de muy alta amplitud que pueden romper los circuitos que no están diseñados para soportar tales picos.

Las sondas de alto voltaje están disponibles (todo lo que necesita es $), lo que permite medir el alto voltaje o incluso EHT, dependiendo de la sonda utilizada.

Una sonda de osciloscopio 10: 1, que reduce los voltajes de señal en un factor de 10: 1, reducirá los voltajes de la red a niveles seguros para la entrada a prácticamente todos los osciloscopios, PERO una sonda utilizada para este propósito también DEBE estar clasificada para la red por las mismas razones mencionadas anteriormente .

Una verruga de pared tiene un transformador que proporciona aislamiento. Este es un transformador con núcleo de hierro que funciona a la frecuencia de la red o un transformador de alta frecuencia que transfiere energía a una frecuencia de 10 a 100 de Khz y que usa ferrita (o en algunos diseños de mayor potencia puede usar hierro en polvo). Los diseños con núcleo de Irin son "tecnología más antigua", generalmente MUCHO más pesados ​​y no requieren electrónica para la acción real del transformador. Un regulador activo se utiliza a menudo para estabilizar el voltaje de salida. Las versiones de HF usan un oscilador para accionar un "interruptor" de alta frecuencia para convertir la entrada de CA rectificada en salida de CA HF que luego se convierte en salida de CC regulada. Esto es más complejo que un diseño con núcleo de hierro pero más compacto. masa mucho más baja y puede ser más barata en general. De cualquier manera, la salida es transformador aislado de la entrada.

Si bien un "tramo" de la red de CA puede estar nominal y nocionalmente a potencial de tierra (el tramo neutral), las señales de la red DEBEN tratarse como si uno o ambos tramos estuvieran a plena tensión de red, ya que en ocasiones este es el caso.

Si utiliza un transformador de reducción 10: 1, los voltajes serán seguros para todos los osciloscopios normales *. es decir, 110 VCA se convierten en 11 VCA y 240 VCA se convierten en 24 VCA. 24 VCA producirán aproximadamente +/- 35 VCC de pico a tierra. Esto está dentro del rango de entrada de esencialmente cualquier ámbito con un escalador de entrada y usando sondas conectadas BNC. Un transformador utilizado para proporcionar una reducción de 10: 1 CA de la red eléctrica DEBE tener la clasificación de red.

  • Algunos osciloscopios especializados o súper baratos y alegres pueden tener una clasificación de voltaje de entrada máxima de + 5VDC (o similar). Intente no usar tales dispositivos para uso general.

Una verruga de pared es solo una variante del transformador discutido anteriormente.
La salida aislada es (si está diseñada adecuadamente) de los peligros de los voltajes de la red, pero en este contexto tiene la ventaja de que la salida de la fuente de alimentación y, por lo tanto, cualquier cosa conectada a ella está "aislada de la red". Ahora no hay una ruta eléctrica desde la red de CA o desde la tierra de la red a ningún punto del circuito conectado, por lo que el osciloscopio nunca está expuesto a la red.


"Este es un transformador con núcleo de hierro o"
hobbs

@hobbs Así parecía.
Russell McMahon
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