Самый безопасный способ заземлить металлический корпус

В настоящее время я создаю часы-никси с некоторыми высокочастотными компонентами (GPS) и планирую поместить часы в металлический корпус. Максимальное напряжение, используемое в часах, составляет примерно 510 В (относится к ЗАЗЕМЛЕНИЮ ЧАСОВ). Есть три различных конфигурации заземления металлического корпуса, которые я рассматриваю. Я хочу обсудить соображения безопасности для каждого из них и в конечном итоге определить, какой вариант является самым безопасным/наилучшей практикой (или, если правильный/самый безопасный вариант – это что-то другое, а не то, что я перечислил ниже!). Мне не удалось найти сообщение, в котором обсуждались вопросы безопасности всех этих вариантов.

Ниже приведен список из трех вариантов заземления, которые я рассматриваю, с соответствующими схематическими изображениями для каждого варианта. На каждой схеме соответствующее соединение выделено желтым цветом.

EDITED: изображения обновлены, чтобы для ясности явно показать соединение с ЗЕМЛЕЙ.

Вариант 1. Подключите металлический корпус к ЗАЗЕМЛЕНИЮ ЧАСОВ.

Схематическое изображение Варианта 1, где рассматриваемое соединение выделено желтым цветом.

Поскольку у меня будут разъемы SMA, прикрепленные к металлическому корпусу, если я не изолирую эти разъемы от металлического корпуса часов, они будут соединять металлический корпус с ЗАЗЕМЛЕНИЕМ ЧАСОВ. Эта опция позволит CLOCK TRANSFORMER действовать как изолирующий трансформатор, а также предотвратит возникновение больших перепадов напряжения между металлическим корпусом и внутренней электроникой часов. Однако я обеспокоен тем, что это не соответствует общепринятой практике подключения металлического корпуса оборудования, питаемого от сети, к ЗАЗЕМЛЕНИЮ.

Плюсы:

  • ЧАСОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР действует как изолирующий трансформатор.
  • Предотвращает возникновение больших перепадов напряжения между металлическим корпусом и внутренней электроникой часов.

Минусы:

  • Не следует общепринятой практике соединения металлического корпуса оборудования с питанием от сети с ЗАЗЕМЛЕНИЕМ. Металлический корпус может создавать большую разность потенциалов по отношению к ЗЕМЛЕ, что может привести к поражению электрическим током, если кто-то коснется металлического корпуса.

Вариант 2: Подсоедините металлический корпус к ЗАЗЕМЛЕНИЮ.

Схематическое изображение Варианта 2, где рассматриваемое соединение выделено желтым цветом.

Если я выберу этот вариант, я бы изолировал разъемы SMA (которые являются ЗАЗЕМЛЕНИЕМ ЧАСОВ) от металлического корпуса часов. Похоже, это соответствует общепринятой практике подключения металлического корпуса оборудования, питаемого от сети, к ЗАЗЕМЛЕНИЮ. Однако следует ли мне беспокоиться о том, что внутренняя электроника часов может создать большую разность потенциалов по отношению к корпусу?

Плюсы:

  • Соответствует общепринятой практике подключения металлического корпуса оборудования, питаемого от сети, к ЗАЗЕМЛЕНИЮ.
  • ЧАСОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР действует как изолирующий трансформатор.

Минусы:

  • Между металлическим корпусом и внутренней электроникой часов может возникнуть большая разница в напряжении.

Вариант 3. Подключите металлический корпус к ЗАЗЕМЛЕНИЮ и ЗАЗЕМЛЕНИЮ ЧАСОВ.

Схематическое изображение Варианта 3 с рассматриваемыми соединениями, выделенными желтым цветом.

Эта опция не позволяет внутренней электронике часов создавать большие напряжения по отношению к корпусу и, в то же время, соответствует общепринятой практике соединения металлического корпуса оборудования с питанием от сети с ЗАЗЕМЛЕНИЕМ. Однако эта опция исключает безопасность ЧАСОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА, работающего в качестве разделительного трансформатора.

Плюсы:

  • Соответствует общепринятой практике подключения металлического корпуса оборудования, питаемого от сети, к ЗАЗЕМЛЕНИЮ.
  • Устраняет возможность возникновения больших перепадов напряжения между корпусом и внутренней электроникой часов.

Минусы:

  • ЧАСОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР больше не действует как изолирующий трансформатор. Прикосновение к внутреннему электрическому узлу часов (например, CLOCK VDD) может привести к серьезному поражению электрическим током.

Кажется, что каждый вариант имеет некоторые преимущества, но все же имеет некоторые недостатки безопасности. Я предполагаю, что работа с сетевым питанием по своей сути опасна, однако есть ли один вариант, который выделяется как значительно более безопасный, чем два других?

Можете ли вы попробовать это, не беспокоясь о «трансформаторе телефонного столба»?
1) Надеюсь, вы понимаете, что антенна GPS должна быть вне металлического корпуса, иначе она ничего не примет. 2) Общее правило для оборудования с питанием от сети переменного тока с металлическим корпусом, к которому можно прикоснуться, заключается в том, что корпус должен быть подключен к заземлению сети , что исключает вариант 1. Варианты 2 и 3 подходят с точки зрения безопасности. Я бы выбрал вариант «только одно заземление», так что это был бы вариант 3.
У вас есть трехконтактные розетки переменного тока? Если да, вы должны показать все три для ясности.
Я бы сказал, что базовым для рассмотрения должен быть вариант 3. С этого момента вы можете проанализировать, действительно ли соединение Земли с Заземлением Часов действительно вредно, и если это так, продолжайте все больше и больше тщательно изолировать Заземление Часов, например, через ThePhoton. ответ.
@Bimpelrekkie: вы правы насчет GPS-антенны; разъем SMA предназначен для подключения внешней антенны GPS.
@ Mattman944: Хороший вопрос. Я обновил изображения, чтобы показать все три для ясности.
Я бы хотел, чтобы электронщики не использовали слово «земля» для обозначения эталонного/общего/токового возврата 0 В. Я понимаю, что это было придумано задолго до того, как питание переменного тока стало мудрым с необходимостью проведения 3-го провода заземления к каждой розетке, но все же. Они даже не родственники. Это похоже на контуры заземления электроники (перекрестные помехи сигнала) и контуры заземления переменного тока (частный самолет электрика выходит из строя при посадке из-за неспособности справиться с боковым ветром).

Ответы (3)

Вариант 4: соедините корпус с землей и соедините его с землей часов с высоким импедансом, возможно, 1 МОм.

Это предотвращает возникновение больших напряжений между внутренней цепью и корпусом и в то же время ограничивает ущерб, который может быть нанесен электрическим током от внутренней цепи.

Это имеет для меня наибольший смысл. Высокие перепады напряжения внутри блока предполагают наличие значительных поверхностных статических зарядов в узлах на обоих концах высоковольтного источника питания. Но и потом возможность накопления заряда тоже. Металлический корпус должен иметь нулевое электрическое поле внутри самой металлической оболочки, но любому накоплению заряда внутри ящика будет противодействовать заряд на внутренней поверхности ящика и, следовательно, также затем снова отражаться в противоположном направлении от внешней поверхности ящика. коробка. Хорошая идея - иметь что-то, что могло бы отводить накопленный заряд во внутренней цепи. +1
Это имеет для меня большой смысл, и я думаю, что это очень элегантное и безопасное решение! Спасибо за предложение. Я, вероятно, также добавлю небольшой керамический конденсатор для шунтирования высокочастотного шума, как предложил Тони Стюарт EE75 ниже.
Стоит поставить последовательно два-три резистора большого номинала, на случай, если один по какой-то причине замкнет накоротко. Это было бы строго необходимо, если бы резисторы были единственным защитным устройством, но в данном случае это просто хорошая практика. Также убедитесь, что резисторы рассчитаны на максимальное напряжение, присутствующее в устройстве.

С точки зрения безопасности корпус должен быть подключен к земле, а не к нейтральной ветви источника питания. У вас должна быть трехконтактная вилка с корпусом, подключенным к заземляющему контакту. Теперь любой, кто прикасается к корпусу, находится в безопасности, при условии, что вилка правильно заземлена. Даже если это не так, вам нужна еще одна неисправность, чтобы сделать корпус опасным. Вы не можете рассчитывать на то, что нейтральный провод находится на земле.

Очень хороший момент. Я обновил изображения, чтобы явно показать ЗАЗЕМЛЕНИЕ в дополнение к горячим и нейтральным проводам. Спасибо за улов!
С точки зрения безопасности сейчас подойдет и 2, и 3. Я не занимался проектированием ВЧ, но мне сказали, что земля на вторичной стороне должна быть где-то подключена. У нас был постоянный ток, и мы подключили его к входной земле, а не к земле.

Вы можете запитать его с помощью 9В и повышающего регулятора, оба от одного и того же низковольтного трансформатора с низким ВА в широком диапазоне. Все, что вам нужно, это вход для настенного питания 12 В пост. тока с постоянным током и заземляющий провод ESD для отвода любого заряда на металлическом, пластиковом или металлическом корпусе.

Нет необходимости в большом трансформаторе 1:1.
Вам не нужно более 500 В, только 190 В постоянного тока для стандартных ламп Nixie.

введите описание изображения здесь

Корпус может иметь двойную изоляцию или заземление с входом переменного или постоянного тока с заземляющим проводом ESD с сопротивлением 1 МОм R и небольшим керамическим C для шунтирования радиопомех. Резистор снимает статический заряд в корпусе с двойной изоляцией, который можно напылить на пластиковую коробку рассеивающей статическое электричество краской. Но если вы предпочитаете металлический ящик, необходимо 3-проводное заземление с предохранителем при включении питания.

Спасибо за отзыв! Я опустил большую часть информации о часах-никси в исходном посте, так как меня больше всего беспокоил самый безопасный способ заземления корпуса. Часы используют частоту сети 60 Гц для отслеживания времени. Кроме того, я использую Dekatron в качестве дополнительного дисплея, поэтому необходимо 510V. Как вы и The Photon предложили, я планирую использовать резистор ~ 1 МОм параллельно с небольшим керамическим колпачком для подключения ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЧАСОВ к ЗЕМЛЕ. Я также поставлю предохранитель на 1А сразу после ЧАСОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА (последовательно со вторичной обмоткой). Я ценю ваши комментарии!
Самый безопасный способ заземлить металлический корпус
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v