Pomóż uczyć się na błędach podczas podłączania oscyloskopu

24

Zbudowałem ten obwód, aby przyciemnić lampę sygnałem PWM. Miał problem polegający na tym, że MOSFET robi się naprawdę gorący. Chciałem więc wiedzieć, co dzieje się u bram MOSFETU.

Wyłączyłem sygnał PWM i za pomocą multimetru zmierzyłem jako 12V. Teraz przekonany, że mogę patrzeć na przebieg za pomocą mojego małego oscyloskopu USB (o napięciu znamionowym do 20 V), podłączyłem go. Bammm, światła zgasły, a ja zostałem z murowanym oscyloskopem i podłączonym do niego komputerem.V.solS.

Bardzo mi przykro z powodu zepsucia komputera. Muszę jednak wiedzieć, co poszło nie tak, więc jestem tutaj.


O problemie z gorącym MOSFETEM: Okazuje się, że w kodzie był błąd powodujący, że częstotliwość PWM była bardzo wysoka. Upewniając się, że było to 200 Hz, naprawiono przegrzanie, a ściemniacz wydaje się działać zgodnie z przeznaczeniem.


edytować:

MOSFET: IXTQ40N50L2

Opto-sprzęgacz: ILQ2

cyrili101
źródło
3
Jakie jest Twoje V1, czy jest to sieć? W takim przypadku mniej więcej podłączyłeś do niego komputery. Słaby komputer ...
Wouter van Ooijen,
2
@WoutervanOoijen podkreśla, że ​​chodzi tu o odniesienie do ziemi. Twój oscyloskop nie tylko wymaga, aby napięcie różnicowe mieściło się w dopuszczalnym zakresie, ale aby każde pojedyncze wejście (możesz również pomyśleć o trybie wspólnym) absolutnie odniesione do ziemi nie było zbyt duże. Twój był za duży ... Nie wpływa na multimetr, ponieważ jest zasilany bateryjnie i izolowany, więc nie ma absolutnego napięcia odniesienia.
Ben Voigt,
29
I czy mogę zasugerować (chyba że czeka cię nagroda Darwina), abyś powstrzymał się od budowania rzeczy, które są bezpośrednio podłączone do sieci, dopóki nie masz absolutnej pewności, że wiesz, co robisz? W twoim obwodzie C1 krzyczy niebezpieczeństwo i nie dotykaj mnie ! Przynajmniej umieść rezystor odpowietrzający na jego zaciskach i dołącz rezystor, który ogranicza prąd rozruchowy.
Wouter van Ooijen
6
Do prototypowania obwodów napięcia sieciowego używaj transformatora izolacyjnego zamiast po prostu bezpośrednio podłączać elementy do sieci. W ten sposób ty i twój sprzęt będziecie musieli jednocześnie dotknąć dwóch (w przeciwieństwie do jednego) przewodów pod napięciem, aby odpowiednio zginąć lub złamać. Zobacz ten post, aby uzyskać szczegółowe informacje: electronics.stackexchange.com/questions/17496/…
jms
4
EEVblog # 279 - Jak NIE wysadzić swojego oscyloskopu: youtube.com/watch?v=xaELqAo4kkQ
Anton Kedrov

Odpowiedzi:

12

Pokazany obwód jest podłączony do sieci elektrycznej bez jakiejkolwiek izolacji. Pomiar Vg za pomocą multimetru jest bezpieczny, ponieważ multimetr „unosi się” w odniesieniu do zasilania sieciowego.

Ale komputer nie unosi się. Komputer zwykle ma uziemioną obudowę, co oznacza, że ​​metalowa osłona złącza USB jest również uziemiona do punktu zasilania sieciowego przez obudowę komputera.

W związku z tym podłączenie oscyloskopu USB do obwodu podłączonego do sieci jest nieuchronnie katastrofalne. Po wykonaniu tej czynności napięcie sieciowe przepchnie prąd do obudowy komputera (lub do linii danych USB, zależnie od podłączonej sondy), aby powrócić na ziemię.

Wszystkie obwody podłączone do sieci muszą być oprzyrządowane przez urządzenia pływające. Możesz być po bezpiecznej stronie, jeśli używasz laptopa zamiast komputera, ale nie jest tak bezpieczny, chyba że naprawdę zaizolujesz wszystko wokół laptopa i upewnisz się, że twój laptop naprawdę unosi się w stosunku do ziemi.

soosai Steven
źródło
18
„Wszystkie obwody połączone z siecią muszą być oprzyrządowane przez urządzenia pływające.” - Należy pamiętać, że stawia to cały odpowiedni sprzęt na potencjale sieciowym. Dotknięcie dowolnej jego części, która nie jest odpowiednio izolowana = śmierć.
marcelm
3
Wolę to sformułować w następujący sposób: „wszystkie obwody lubiane w sieci muszą być pływające, a następnie można je zmierzyć za pomocą odpowiednio uziemionego sprzętu”
Vladimir Cravero
Przypuszczam, że chciałeś powiedzieć „wszystkie główne połączone” ... W każdym razie, jeśli już unosisz obwód połączony z siecią, to tak naprawdę nie jest już podłączony do sieci. Zatem pytanie, czy urządzenie pomiarowe jest uziemione, czy nie, nie ma już znaczenia.
soosai steven
Ciekawość: czy najpierw podłączenie części uziemienia sondy do obwodu uruchomiłoby RCD bez powodowania (zbyt dużej) szkody?
Jonas Schäfer
31

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab

Ryc. 1 a, bi c.

Ponieważ obwód nie jest izolowany, dolna linia obwodu porusza się wraz z napięciem sieciowym.

  • W dodatnich półcyklach (b) dolna część M2 byłaby zwykle utrzymywana na poziomie około 0,7 V powyżej napięcia neutralnego. Ponieważ jest on podłączony do uziemienia sieciowego - to 0,7 V powyżej ziemi. Ponieważ oscyloskop i komputer zapewniają ścieżkę rezystancji do ziemi niższą niż dioda, prąd przepływa przez nie raczej niż diodę. Twój sprzęt może przetrwać 0,7 V, jeśli rezystancja kabla jest wystarczająco wysoka, aby ograniczyć prąd.
  • W ujemnych półcyklach (c) spód M3 jest przyciągany do wartości szczytowej -170 V (jeśli masz zasilanie 120 V.) Wysoki prąd wypłynie z uziemienia komputera / oscyloskopu, ponieważ powoduje zwarcie z ziemi. Ten prąd prawdopodobnie spalił kilka śladów uziemienia na płytkach drukowanych, przez które przepłynął. Gdy znikną, napięcie zostanie przyłożone do chipów itp., A także zostaną zniszczone.

To trudna lekcja, więc naucz się jej dobrze. Upewnij się, że rozumiesz logikę powyższego wyjaśnienia. Jeśli możesz to zrobić, nauczysz się więcej na temat kosztów wymiany sprzętu niż wielu na płatnych kursach.


Ponieważ problem korzystania z oscyloskopów w obwodach sieciowych często pojawia się w EE.SE, pomocne mogą być następujące elementy.

wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj

Ryc. 1 i 2. Scopemeter Fluke i zestaw sond. Należy zwrócić uwagę na izolowane złącze „BNC” i przewody, w tym czarną wtyczkę na przewodzie zacisku uziemiającego (który podłącza się z boku sondy). Miernik jest wyposażony w gniazdo zasilacza, które nie styka się z elementami wewnętrznymi, dopóki nie zostanie włożony odsłonięty metal. Optyczny port szeregowy jest widoczny z boku lunety.

Instrumenty takie jak skopometr na ryc. 2 są w pełni izolowane. W rezultacie uziemienie lunety można podłączyć do dowolnego punktu badanego obwodu, w tym do rektyfikowanej linii ujemnej z rysunku 1. Nawet w trakcie ładowania urządzenie jest całkowicie odizolowane od uziemienia. Jedynym punktem do obejrzenia jest to, że zaciski uziemiające dostarczonych sond kanałowych A i B nie są podłączone do dwóch różnych potencjałów.

Tranzystor
źródło
5

Tak blisko, ale katastrofa. Zasoby sieciowe powinny zostać dwukrotnie sprawdzone, szczególnie w przypadku obwodów napięcia sieciowego. Circuit-Lab powinien zostać powiadomiony, że opublikował gwarantowanego zabójcę PC i możliwego zabójcę ludzi. Te drogie lekcje nigdy nie zostaną zapomniane przez tych, którzy przeżyją.
Wyrazy uznania dla ciebie za odkrycie, że szybki PWM powoduje gorący MOSfet, a wolne PWM jest rozwiązaniem. Wersja obwodu, która zmniejszy rezystor 180K do 10K, również nieco pomoże. Twoje rozwiązanie bardzo wolnego PWM o częstotliwości 200 Hz. to także przyzwoite obejście. Ostrożnie wybieraj częstotliwości będące wielokrotnością częstotliwości linii - na przykład wybierając 240 Hz. gdzie częstotliwość linii wynosi 60 Hz. da ciekawy efekt optyczny.
Główna wersja tego obwodu, aby uniknąć katastrofywiąże się z całkowitą izolacją źródła PWM od sterownika MOSFET, w ten sposób: wprowadź opis zdjęcia tutaj Należy również ostrożnie dokonywać wyboru komponentów. BR1 musi mieć napięcie znamionowe, aby łatwo przyjąć napięcie liniowe między szczytami. Musi również być tak sklasyfikowany, aby przepuszczał prąd lampy z pewnym znacznym odstępem, ponieważ lampy wymagają prądu udarowego, gdy są zimne, dopóki nie osiągną temperatury roboczej. Dioda D1 może być małą diodą, ponieważ wymaga niewielkiego prądu, ale musi być przystosowana do co najmniej szczytowego napięcia linii. Bezpieczniej byłoby wybrać znamionową wartość napięcia napięcia szczytowego między szczytami.
Sondowanie tego obwodu dowolnym oscyloskopemjest „zabójcą zakresu”. Żaden zakres, z którego korzystałem, nie byłby w stanie wytrzymać połączenia uziemienia (odniesienie 0 V) ​​z dowolną częścią tego obwodu inną niż źródło PWM. Jeśli Twój oscyloskop USB ma arkusz danych technicznych, ostrożnie znajdź limit napięcia w trybie wspólnym . To mówi ci, jak daleko od ziemi może się odchylić obwód wejściowy, zanim jakaś jego część ulegnie awarii. Niektóre to tylko kilka woltów. Obwód ten wymagałby setek woltów w zakresie wspólnego trybu. Zawsze zakładaj, że odniesienie 0v zakresu jest podłączone bezpośrednio do uziemienia i zawsze pamiętaj, że większość części tego obwodu spowoduje spektakularne uszkodzenie po uziemieniu.

glen_geek
źródło
4

Zrozum, że lampy wolframowe mają duży wzrost temperatury> 3200'C i NTC o rezystancji od zimna do gorącej 10: 1, a zatem jeśli PWM pulsuje wolno lub zbyt szybko, Ipk może osiągnąć 10-krotny prąd znamionowy żarówki lub duże straty dynamiczne i FET RdsOn z opornością może się nagrzewać przy I ^ 2R = Pd

Zauważ, że linia i zero nie są oznaczone i ani V +, ani V- nie są na ziemi, ale wiemy, że przewód neutralny jest przynajmniej uziemiony na zewnętrznym transformatorze. Zatem bez opieki można podłączyć masę sondy do linii rektyfikowanej zamiast 2 kropek diody z punktu zerowego.

Wymaga to dwóch sond 10M o napięciu znamionowym 400 V w trybie różnicowym AB.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
To właściwie ważna kwestia - a „dzieci w dzisiejszych czasach” niekoniecznie rozumieją złożoność tego, jak inaczej może zachowywać się prawdziwe włókno wolframowe. Chłodzenie radiacyjne, bezwładność termiczna w połączeniu z gwałtownym wahaniem oporności sprawiają, że nauka jest przyjemna, ale nie jest to zwykły równoważny obwód.
uhoh
0

Pomyśl, że Twój komputer poświęcił się, aby uratować ci życie.

Na marginesie, takie pomiary można wykonać za pomocą tak zwanych izolowanych koncentratorów USB: wprowadź opis zdjęcia tutaj

Pozwalają one na uzyskanie kilku kV między komputerem (który jest zwykle uziemiony i bezpieczny w dotyku) a sprzętem, takim jak lunety USB, które mogą być pod napięciem. Oczywiście powinieneś nadal wiedzieć, co robisz (np. Dotykać lunety tylko wtedy, gdy zasilanie jest odłączone i wszystkie czapki HV zostały rozładowane).

Dmitrij Grigoriew
źródło
Wątpię, czy zostały zaprojektowane do tego celu. Wyobrażam sobie, że zaprojektowano je tak, aby przerywały pętle uziemienia między urządzeniami, a nie były celowo podłączone do sieci. Nadal wygląda śmiertelnie.
Tranzystor
@Tranzystor Jak więc sprawdziłbyś obwód OP za pomocą lunety?
Dmitry Grigoryev
3
Użyłbym czegoś w rodzaju skopometru Fluke, który jest w pełni izolowany i odporny na dotyk (a gniazdo zasilacza jest odporne na dotyk, a obudowa ma odpowiednią ocenę). Wejście „GND” można podłączyć w dowolnym miejscu obwodu. Opcja 2 polega na wykonaniu pomiaru różnicowego. Zgadzam się, że może to być trudne, jeśli niewielki sygnał jest tłumiony przez napięcie sieciowe. Temat żywych oscyloskopów podwoziowych był już tutaj omawiany i widziałem to już zrobione i czułem się bardzo nieswojo będąc blisko niego. Zastanawiam się, czy któraś z serii PicoScope oferuje izolowane urządzenia wejściowe z całkowicie izolowanymi sondami?
Tranzystor
@Transistor Jest to zdecydowanie zaprojektowane w tym celu - niekoniecznie w celu ochrony przed tanim zabawkowym lunetą USB, ale ogólnie w celu ochrony dowolnego sprzętu przed urządzeniami polowymi, które mogą nie mieć potencjału WN. Jest to izolowany koncentrator USB klasy przemysłowej z wyszczególnioną izolacją 4kV - test OP prawdopodobnie nadal usmażyłby lunetę i hub, ale chroniłby górny komputer. Są one na ogół stosowane w celu zapobiegania awariom kaskadowym krytycznych systemów upstream, utrzymując urządzenia powodujące awarię.
J ...
To powiedziawszy, z pewnością nie uratuje to źle skierowanego eksperymentatora przed zabiciem się niebezpiecznym obwodem, więc z tej strony naprawdę nie zapewnia żadnej ochrony. To naprawdę nie jest rozwiązanie problemu niewiedzy, gdzie należy i nie należy trzymać sond.
J ...