Dlaczego potrzebujemy transformatora izolacyjnego do podłączenia oscyloskopu?

48

Mój profesor zawsze nalega, aby zapewnić zasilanie oscyloskopu przez transformator izolacyjny. Jaka jest tego konieczność? Jakie jest ryzyko, jeśli go nie podłączę? wprowadź opis zdjęcia tutaj

noufal
źródło
11
Twój profesor może chcieć zweryfikować swoje zrozumienie uziemienia sprzętu testowego. Zdaję sobie sprawę, że próba przekazania tego profesorowi jest nieuporządkowana, ale to jest to lub możliwość wzniesienia uczonego / pieczonego ucznia.
Anindo Ghosh,
3
To śmieszne założenie, że przesunięcie lunety w jakiś sposób go ochroni, gdy życie użytkownika jest zagrożone i wciąż istnieje wiele sposobów na zabicie lunety. Izolowane sondy różnicowe zapewnią bezpieczeństwo ORAZ użytkownikom. Co za krótkowzroczni głupcy.
Adam Lawrence
2
Uważam, że każdy cel, który można tak łatwo zniszczyć (poza zapaleniem bezpiecznika), powinien kosztować znacznie mniej niż 12000 USD lub wrzucić do kosza.
Phil Frost
2
W początkowym laboratorium elektronicznym musi to być powszechny i ​​frustrujący problem. Studenci są praktycznie pewni, że w pewnym momencie przyciną przewód prowadzący do miejsca zamieszkania. Co można zrobić? Czy może testujesz urządzenie na zwarcie doziemne?
Bobbi Bennett,

Odpowiedzi:

69

Nigdy nie powinieneś unosić lunety z transformatorem izolacyjnym! Jest to lekkomyślna i niebezpieczna rada od twojego profesora i on / ona potrzebuje sprawdzenia rzeczywistości.

Zaakceptowaną procedurą wykonywania prac wymagających izolacji jest WYŁĄCZENIE URZĄDZENIA PODCZAS TESTU, A NIE WYPOSAŻENIE TESTOWE.

Dlaczego?

  • O wiele łatwiej jest pamiętać, że testowane urządzenie jest niebezpieczne i wymaga ostrożnej obsługi, a nie oscyloskopu
  • Jeśli podłączysz kabel komunikacyjny do pływającego lunety (USB, GPIB, RS232), zgadnij co - to NIE MA DŁUŻSZYCH PŁYWANIA. (Wszystkie te kable mają uziemienia zwrotne)
  • Po podłączeniu pływającego lunety powraca do potencjału, cały odsłonięty metal na lunecie ma teraz ten potencjał. Poważne ryzyko porażenia prądem.

Jeśli nie możesz unosić testowanego urządzenia, użyj izolowanej sondy różnicowej, aby wykonać pomiary i utrzymuj zarówno testowany egzemplarz, jak i zakres uziemione. Żaden pomiar nie jest wart ryzyka bezpieczeństwa.

W takich okolicznościach luneta na baterie może wydawać się dobrym pomysłem, ale tylko wtedy, gdy ma dedykowane izolowane wejścia. Zwykły luneta zasilana bateryjnie z nieizolowanymi wejściami nadal będzie miała problem z odsłoniętym metalem unoszącym się do dowolnego potencjału, do którego podłączasz uziemienie. Dlatego wszystkie instrukcje obsługi lunet na baterie wyraźnie mówią „Ten lunetę należy zawsze uziemić, nawet jeśli nie masz baterii” - jeśli zdecydujesz się zignorować to, na własne ryzyko. Zasięg z dedykowanymi izolowanymi wejściami powinien być nadal uziemiony jako dobra praktyka. Zasadniczo jest to odpowiednik użycia zewnętrznych izolowanych sond różnicowych o zwykłym zakresie.

Pracuję na pełny etat w elektronice energetycznej i mam na stole dziesiątki tysięcy dolarów sprzętu laboratoryjnego. Jeśli ktoś zostanie przyłapany na pływaniu przez lunetę, pływak jest natychmiast korygowany przez zespół inżynierów testujących, środki pływaka zostają przejęte (najczęściej jest to przewód z usuniętym bolcem uziemiającym) - możliwe jest postępowanie dyscyplinarne. Wielu starszych / głównych inżynierów usmażyło swoje komputery i cały zestaw instrumentów laboratoryjnych podłączonych do GPIB, próbując unosić sprzęt testowy i zapominając o interfejsie GPIB. (Nikt jeszcze nie umarł - na szczęście)

Adam Lawrence
źródło
2
Co z lunetami na baterie?
abdullah kahraman
2
Dodam to do treści mojej odpowiedzi.
Adam Lawrence
2
Myślę, że są bardziej ostrożni w uszkodzeniu oscyloskopu (kosztuje to około 12 000 $).
noufal
2
@noufal ile warte jest twoje życie? Twoja szkoła prawdopodobnie ceni cię tylko pod względem dodatkowych pieniędzy, które otrzymają za ukończenie studiów; Zakładam, że twoja wartość jest znacznie wyższa.
Dan Neely
Wiele słów o rzeczach, których inżynierowie nie mogą robić, ale żadnych słów o tym, dlaczego ...
31

Zacisk krokodylkowy na sondzie lunety:

sonda zakresu

( źródło obrazu )

jest podłączony przewodem zasilającym do Ziemi. Jeśli przypniesz go do czegoś, co nie ma potencjału Ziemi, dostaniesz duży prąd i wszystko się rozkręci.

To powiedziawszy, transformator izolacyjny na lunecie nie jest dobrym rozwiązaniem. Jest powód, dla którego inżynierowie zbudowali taki zakres, i ma to związek z bezpieczeństwem i wydajnością akustyczną. Lepiej jest izolować testowane urządzenie i pozwolić lunecie działać zgodnie z przeznaczeniem.

Pamiętaj, że zacisk uziemienia jest również podłączony do metalowej obudowy lunety. Prawdopodobnie go dotkniesz. Prawdopodobnie dotykasz Ziemi. Rozważ więc następujące obwody:

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab

zakres1 umożliwia przepływ niebezpiecznego prądu z testowanego urządzenia (UUT) przez ciebie do ziemi. Umierasz

zakres2 może zostać uszkodzony lub po prostu przepalić bezpiecznik, ponieważ testowany egzemplarz został przypadkowo zwarty do masy. Ale będziesz żyć, ponieważ masz znacznie wyższą impedancję do uziemienia niż bolec uziemienia na przewodzie. Dlatego nazywa się to polem bezpieczeństwa .

Jeśli po prostu unikniesz przycinania uziemienia do czegokolwiek, co nie ma potencjału Ziemi (zakres 3), nic nie będzie bum. Tylko nie popełniaj błędów!

Jeśli chcesz chronić siebie, testowany egzemplarz i zakres przed błędami, wtedy właściwą rzeczą jest zastosowanie izolowanego, ograniczonego prądu zaopatrzenia (zakres 4). Pomiędzy izolacją a podłożem bezpieczeństwa zabicie siebie będzie trudniejsze (ale nie niemożliwe). Jeśli przez pomyłkę coś skrócisz, zacznie działać ograniczenie prądu i prawdopodobnie unikniesz trwałego uszkodzenia czegokolwiek.

Phil Frost
źródło
tylko po to, by zrozumieć, że rozumiem ... mówisz, że bolec krokowy sondy ma ten sam potencjał uziemienia głównego prądu przemiennego przez oscyloskop. Jeśli dojdzie do kontaktu z jakąkolwiek częścią obwodu testowego, której potencjał jest różny od zera, istnieje szansa, że ​​prąd przepłynie tą ścieżką do ziemi. Spowoduje to uszkodzenie OBWODU / URZĄDZENIA PODCZAS TESTU. Lepiej więc odizolować testowany sprzęt testowy. Czy mam rację ? popraw mnie inaczej ...
noufal
Nie. Problem z ruchomym lunetą polega na tym, że zostanie zapomniany i nadal będzie pływał przy następnym użyciu. To straszne uczucie uświadomić sobie, że zostawiłeś coś w powietrzu, a następny facet może doznać śmiertelnego szoku. Unieś testowaną jednostkę, a następnie zabezpiecz ją pod koniec wyszukiwania / pomiarów błędów. To dobry nawyk, aby się do niego dostać.
Łyżka
1
Być może należy zauważyć, że właściwą rzeczą w celu ochrony przed zniszczeniem sprzętu jest ograniczone zasilanie prądem przemiennym. Następnie zamiast odparowywać coś (bezpiecznik, jeśli masz szczęście), po prostu słyszysz klikanie przekaźników w momencie, gdy włącza się ograniczenie prądu, myślisz „ups!”. i przypomnij sobie, abyś bardziej uważał na miejsce podłączenia sondy lunety.
Phil Frost
1
@noufal Jeśli testowana jednostka ma mostek prostowniczy, podłączenie uziemienia lunety do „powrotu pierwotnego” (niska strona wyjścia mostka, który zwykle stanowi odniesienie dla wszystkich obwodów pierwotnych) bez izolacji oznacza, że ​​luneta uziemienia, drut sondy i luneta przetaczają twój mostek prostowniczy między punktem zerowym a pierwotnym, pozwalając na wejście niebezpiecznego prądu przemiennego przez instrument (który nie jest przeznaczony do obsługi takiej mocy).
Adam Lawrence
1
@noufal Podłączenie lunety do pierwotnego zwrotu bez izolacji jest (z mojego doświadczenia) przyczyną nr 1 dla smażenia lunet i sprzętu testowego.
Adam Lawrence
1

Oba podejścia są możliwe do zastosowania (z różnymi pro i contra). Czasami trudno jest ustawić transformator izolacyjny dla testowanego urządzenia, gdy urządzenie zużywa dużo energii (elektronika mocy napędzająca duży silnik XY kW). W takich przypadkach sensowne może być odizolowanie oscyloskopu, ponieważ transformator izolujący może być bardzo mały i tani.

LMA

L. Martins
źródło
-1

Chociaż to, co mówisz, jest możliwe, ty i twój profesor nie widzicie wszystkich innych przeszkód związanych z tą konfiguracją. Inni nie są w błędzie i powiedzieli ci, jak to zrobić, ogólnie, w miarę możliwości, w sposób bezpieczniejszy. Jako ogólna praktyka twój profesor jest niepoprawny lub może źle rozumiesz swojego profesora ... najprawdopodobniej, ale nie da się tego udowodnić.

biegunowy
źródło
-2

Nauczono mnie tego samego ... Jeśli chodzi o prąd AC / RF, odizoluj źródło od O-Scope. DLACZEGO?

Zakres obejmuje:

  1. Zobacz formularz fali.
  2. Wiele zakresów nie radzi sobie z wysokimi napięciami, wysadziłbyś lunetę.
  3. Nie chcesz obciążać obwodu.
  4. RF do zakresu! To wcale nie jest dobra rzecz.
    Uwaga dodatkowa: Niektóre lunety mogą mieć wbudowany obwód izolujący w zakresie.
  5. TAK, po włożeniu transformatora izolacyjnego będziesz musiał zrobić trochę więcej matematyki - nie wszystkie formatory mają dokładnie 1: 1.
  6. Pamiętaj, że sygnał zostanie odwrócony, jeśli jest to ważne dla twojej pracy.
  7. Och, przeczytaj instrukcję lunety, a ona / powinna powiedzieć ci, jakie może być maksymalne napięcie wejściowe.
  8. Impotencja, ups - impedancja - Pomyśl o drodze przed tranzystorami i możliwość po prostu zbudowania VOM o wysokiej impedancji wejściowej: mieliśmy VTVM do wysokiej (100 000 000 Z). Urządzenia te zostały wykorzystane, aby nie obciążać testowanego obwodu.

OK - muszę dokończyć kawę. Proszę o więcej informacji.

Barry
źródło
2
W punkcie 2: użyj właściwej sondy napięcia. W punkcie 4: zakresy często sięgają 1 GHz lub więcej, co, jak myślę, zgodzisz się na RF. A może miałeś na myśli coś innego niż częstotliwość radiową przez RF?
Andrew Morton
-4

Profesor wydaje się mieć rację, czasami podczas testowania obwodu, jeśli ma się zdarzyć, że musimy przeanalizować przebiegi wejściowe z sieci, a system ma 2-pinowy przewód zasilający, wtedy faza i orientacja neutralna mogą się zmienić, ponieważ dso ma uziemienie BNC podłączone do uziemienie zmiana w przewodzie 2-stykowym może łączyć obwód neutralny / fazowy używany do odniesienia sondy do uziemienia, zwarcie ołowiu

anish bhurke
źródło
3
Profesor się myli. ZAWSZE korzystasz z transformatora izolującego na urządzeniu, NIGDY na lunecie.
JRE