Измерение сигналов постоянного и переменного тока относительно земли

Я работаю над продуктом, который будет иметь несколько измерительных ИС STPM32, измеряющих напряжение/ток/мощность/энергопотребление нескольких цепей с релейным управлением. Я проектирую таким образом, чтобы реле и аналоговый интерфейс измерительной ИС могли управлять/измерять либо источник постоянного тока 0–40 В, либо источник переменного тока 230 В (среднеквадратичное значение).

Источником постоянного тока может быть аккумуляторная батарея, а источником переменного тока — инвертор. Измерительная ИС сконфигурирована для измерения дифференциального напряжения на шунтирующем резисторе, расположенном на печатной плате, а также дифференциального напряжения между «горячим» проводом постоянного + или переменного тока и контрольной точкой, которую еще предстоит определить.

Я пытаюсь выяснить, как реализовать схему заземления между аналоговыми входными концами измерительных ИС и источниками напряжения, которыми нужно управлять/отправлять.

Я попытался нарисовать пару грубых схем того, о чем я говорю.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

На первой схеме показаны два канала (отсюда 2 микросхемы измерения). Первый канал, который я нарисовал, показывает подключенный инвертор (источник 230 В среднеквадратичного значения), а другой источник 12 В показан как доступная альтернатива (путем переключения SW1 и SW2). Это предназначено только для целей иллюстрации (чтобы действительно понять, что это может быть источник постоянного тока, питающий канал 1, так же легко, как и источник переменного тока). Также имеется источник постоянного тока 24 В, который питает 2-й канал в нижней части схемы. Проблема с этой топологией заключается в том, что напряжение на входных контактах измерительной ИС превысит максимальное значение 0,3 В. Еще одна проблема с этой настройкой заключается в том, что если нейтральный провод будет отсоединен, когда реле замкнуто, измерительная ИС получит 230 В (среднеквадратичное значение) на своих выводах I+, I- и V-.

^{смоделируйте эту схему}

Эта вторая схема показывает мою первоначальную идею. Изначально я просто собирался соединить все земли каналов вместе на печатной плате. Это работает с точки зрения поддержания напряжения на выводах измерительной ИС в пределах спецификации, но затем я понял, что GFCI инвертора отключится из-за того, что некоторый ток возвращается в инвертор через землю, а не через его нейтральный проводник. Кроме этого, это, кажется, хороший дизайн.

Если я просто переключусь на инвертор без GFCI на его выходе, могу ли я продолжить и просто соединить все земли вместе на печатной плате, как показано на второй схеме (т.е. соединить нейтраль с землей на печатной плате?).

Я начинаю думать, что единственный жизнеспособный вариант - гальванически развязать каждый канал от других каналов. Таким образом, я могу «подвести» каждую измерительную микросхему к нейтральному/постоянному напряжению, гарантируя, что ни на одном из выводов напряжение не превысит 0,3 В (если нейтраль будет отключена, когда реле замкнуто, заземление локальной измерительной микросхемы просто поднимется до 230 В (среднеквадратичное значение) и при этом убедитесь, что весь ток от источника переменного тока возвращается через нейтральную линию.