Зачем нужен разделительный трансформатор для подключения осциллографа?

Мой профессор всегда настаивает на том, чтобы я обеспечивал питание осциллографа через изолирующий трансформатор. Какая в этом необходимость? Чем грозит, если я его не подключу?введите описание изображения здесь

Ваш профессор может захотеть пересмотреть свое понимание оборудования для испытаний на заземление. Я понимаю, что беспорядочно пытаться донести это до профессора, но это или возможность поджаривания объема / поджаривания студента.
я думаю, что они более осторожны в отношении повреждения осциллографа (он стоит около 12 000 долларов).
Смешно предположить, что плавающий прицел каким-то образом защитит его, когда жизнь пользователя находится под угрозой, а существует множество способов убить прицел. Изолированные дифференциальные датчики обеспечивают безопасность как осциллографа, так и пользователей. Какие недальновидные дураки.
Я думаю, что любой прицел, который так легко разрушить (помимо перегорания предохранителя), должен стоить значительно меньше 12000 долларов или должен быть выброшен в мусорку.
В начинающей лаборатории электроники это должно быть распространенной и неприятной проблемой. Студенты практически наверняка в какой-то момент перережут землю, чтобы жить где-нибудь. Что может быть сделано? Возможно, поставить тестируемое устройство на замыкание на землю?
Они могут использовать изолированные дифференциальные датчики!
Я знаю, что до появления взаимосвязанных инструментов (аналоговых прицелов и т. д.) прицелы плавали. Это то, с чем вы боретесь, когда дело доходит до «старожилов». В свое время было легко отправить в плавание прицел, а не тестируемое устройство. Мадмангуруман так прав. Я видел, как мелкие вещи взрывались, потому что заземление не было учтено.
Любая стендовая установка, имеющая дело с испытуемым оборудованием, питающимся от сети, просто должна иметь изолирующий трансформатор для испытуемого оборудования. Отсутствие разделительного трансформатора, на мой взгляд, является основанием для отказа от работ по небезопасным условиям, если предполагается проведение измерений вживую (т.е. прощупывание оборудования во время его работы).
Возможно, вам захочется просмотреть это видео: EEVblog #279 — Как НЕ Взорвать Осциллограф! youtu.be/xaELqAo4kkQ
Ну, я не отметил это, но вряд ли это ответ, не так ли? Вы должны переместить это в комментарий.
@Richard Я восстановил твой ответ 4-летней давности и сделал к нему комментарий. Видео осталось :-).

Ответы (8)

Вы никогда не должны плавать в прицеле с изолирующим трансформатором! Это безрассудный и опасный совет от вашего профессора, и он/она нуждается в проверке на практике.

Общепринятая процедура выполнения работ, требующих изоляции, заключается в ИЗОЛИРОВАНИИ ИСПЫТУЕМОГО УСТРОЙСТВА, А НЕ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Почему?

  • Гораздо легче помнить, что тестируемый блок небезопасен и требует осторожного обращения, а не ваш осциллограф .
  • Если вы подключите коммуникационный кабель к вашему плавающему прицелу (USB, GPIB, RS232), угадайте, что он больше не плавает. (Все эти кабели имеют заземление)
  • Как только вы подключите этот плавающий прицел к потенциалу, весь открытый металл на прицеле теперь находится в этом потенциале. Большая опасность поражения электрическим током.

Если вы не можете опустить тестируемое устройство на плаву, используйте изолированный дифференциальный датчик для проведения измерений и заземлите и проверяемое оборудование, и осциллограф. Никакое измерение не стоит риска для безопасности.

Прицел с батарейным питанием может показаться хорошей идеей в этом случае, но только если у него есть выделенные изолированные входы. Обычный прицел с батарейным питанием с неизолированными входами по-прежнему будет страдать от проблемы с открытым металлом, всплывающим до любого потенциала, к которому вы подключаете землю. Вот почему во всех руководствах к прицелам с батарейным питанием четко сказано: «Этот прицел всегда должен быть заземлен, даже если вы разряжаете батарею» — если вы решите проигнорировать это, вы делаете это на свой страх и риск. Осциллограф с выделенными изолированными входами по-прежнему следует заземлять. По сути, это эквивалент использования внешних изолированных дифференциальных пробников с обычным осциллографом.

Я работаю полный рабочий день в области силовой электроники, и на моем рабочем месте стоит лабораторное оборудование стоимостью в десятки тысяч долларов. Если кто -то будет пойман с плавающим прицелом, команда инженеров-испытателей немедленно исправит поплавок, средство поплавка изымается (чаще всего это шнур с удаленным заземляющим штырем) - возможно дисциплинарное взыскание. Многочисленные старшие/главные инженеры поджарили свои ПК и весь набор настольных приборов, подключенных к GPIB, пытаясь запустить испытательное оборудование и забыв об интерфейсе GPIB. (Никто еще не умер - к счастью)

А прицелы на батарейках?
Я добавлю это в тело моего ответа.
я думаю, что они более осторожны в отношении повреждения осциллографа (он стоит около 12 000 долларов).
@noufal, сколько для тебя стоит твоя жизнь? Ваша школа, вероятно, ценит вас только с точки зрения дополнительных денег, которые они получат за получение степени; Я предполагаю, что ваша самооценка значительно выше.
Много слов о вещах, которые инженеры не должны делать, но ни слова о том, почему ...
Если кто-то хочет использовать два осциллографа для измерения различных частей цепи, которые надежно изолированы от заземления, но имеют разные потенциалы относительно друг друга, как это можно сделать, не опустив хотя бы один из осциллографов?
Изолированные дифференциальные пробники помогут
@AdamLawrence: Правда, если они есть под рукой. Однако во многих магазинах, кажется, гораздо больше осциллографов, чем дифференциальных щупов. Для такого применения даже не нужен изолированный дифференциальный пробник, поскольку синфазное напряжение будет относительно низким, но я не знаю, встречал ли я дифференциальные пробники с умеренными характеристиками синфазного напряжения, даже если не нуждались в хорошей частотной характеристике и были готовы потребовать шага «обнуления», такое должно быть легко произвести.
@AdamLawrence Я понимаю большую часть вашего ответа. У меня есть 2 вопроса. 1) Допустим, я использую изолированный осциллограф (настоял мой старший), и я измеряю ИУ, которое плавает, и я удостоверяюсь, что не подключаю USB или RS232 с изоляцией (я использую USB-изолятор), есть что-то еще мне нужно беспокоиться?
2) Допустим, я использую прицел с батарейным питанием и измеряю потенциал с более высоким потенциалом, чем земля, меня беспокоит то, что мой зажим типа «крокодил» (черный провод зонда) подключен к месту с более высоким потенциалом, чем земля, что было бы вредно, если бы я случайно коснулся каких-либо открытых контактов в прицеле. В этом случае необходимо использовать изолированный дифференциальный датчик. Я прав?
Вы должны ставить их как новые вопросы.

Зажим типа «крокодил» на зонде прицела:

сферический зонд

( источник изображения )

подключен через шнур питания к земле. Если вы подключите его к чему-то, что не соответствует потенциалу Земли, вы получите большой ток, и все пойдет как по маслу.

Тем не менее, изолирующий трансформатор на прицеле не подходит. Есть причина, по которой инженеры построили прицел таким образом, и это связано с безопасностью и шумовыми характеристиками. Лучше изолировать тестируемое устройство и позволить осциллографу работать, как задумано.

Помните, что зажим заземления также соединен с металлическим корпусом прицела. Скорее всего, вы прикоснетесь к нему. Также вероятно, что вы касаетесь Земли. Итак, рассмотрим эти схемы:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Scope1 позволяет опасному току от тестируемого устройства (UUT) проходить через вас на землю. Ты умрешь.

Scope2 может быть поврежден или просто перегореть предохранитель, так как проверяемое оборудование было случайно закорочено на землю. Но вы будете жить, потому что ваше сопротивление относительно земли гораздо выше, чем заземляющий контакт на шнуре. Вот почему это называется защитным полем .

Если вы просто избегаете отсечения заземления от чего-либо, что не соответствует потенциалу Земли (scope3), то ничего не произойдет. Только не делайте ошибок!

Если вы хотите защитить себя, проверяемое оборудование и осциллограф от ошибок, то правильно использовать изолированный источник питания с ограничением по току (scope4). Между изоляцией и защитным заземлением будет сложнее (но не невозможно) убить себя. Если вы по ошибке что-то замкнули, сработает ограничение тока и, вероятно, предотвратит необратимое повреждение чего-либо.

просто чтобы подтвердить мое понимание ... вы говорите, что контакт крокодила пробника имеет тот же потенциал, что и заземление основного источника переменного тока через осциллограф. Если он соприкоснется с любой частью испытательной цепи, потенциал которой отличен от нуля, есть вероятность, что ток протечет по этому пути на землю. Это повредит ИСПЫТУЕМУЮ ЦЕПЬ/БЛОК. Поэтому лучше изолировать тестируемое оборудование. Я прав ? поправьте меня иначе...
Нет. Проблема с плавающей областью видимости заключается в том, что она будет забыта и останется плавающей при следующем использовании. Ужасно осознавать, что ты оставил что-то в плавании, и следующий парень может получить смертельный шок. Поместите проверяемый блок на плаву, а затем по завершении поиска неисправностей/измерений обеспечьте его безопасность. Это хорошая привычка.
@noufal Скорее всего, это повредит прицел больше, чем тестируемое устройство, особенно если вы исследуете любую часть схемы, которая относится к сети. Заземленные соединения от зажима через прибор не способны пропускать большой ток и испарятся, если вы подключите его к чему-то жесткому (например, к сети). Он по-прежнему может нести более чем достаточно тока, чтобы убить человека, если ему позволить плавать и установить пассивный контакт с инструментом, так что это все еще огромная опасность.
Может быть, следует отметить, что правильное средство защиты от разрушения оборудования здесь - это источник переменного тока с ограничением по току. Затем, вместо того, чтобы что-то испарить (предохранитель, если повезет), вы просто слышите, как реле в блоке питания щелкает, когда срабатывает ограничение тока, и думаете: «Ой!» и напомните себе, что нужно быть более осторожным в том, где вы прикрепляете зонд.
@Madmanguruman, не могли бы вы показать путь опасного тока. Показывает ли рисунок в моем обновлении ту же ситуацию.
@noufal см. правки.
@noufal Если ваш тестируемый блок имеет мостовой выпрямитель, подключение заземления прицела к «первичному возврату» (низкая сторона выхода моста, который обычно является эталоном для всех первичных цепей) без изоляции означает, что заземление прицела, провод зонда и осциллограф шунтируют ваш мостовой выпрямитель между нейтралью и основным возвратом, позволяя опасному переменному току проникать через прибор (который не предназначен для такой мощности).
@noufal Подключение прицела к основному возврату без изоляции (по моему опыту) является причиной № 1 для прицелов и испытательного оборудования.
@PhilFrost +1 за прекрасное объяснение
Как можно без плавающего осциллографа или использования дифференциального пробника справиться с ситуацией, когда нужно наблюдать сигнал, относящийся к ненулевому напряжению относительно земли? Например, 24-вольтовое устройство подключено к чему-то, что заземляет его отрицательную шину, но нужно следить за напряжением на полевом МОП-транзисторе верхнего плеча. Зацепить заземляющий зажим прицела за положительную планку кажется простым решением, если прицел находится в плавающем положении. Однако, если прицел заземлен, я не вижу хорошего подхода. Измерение напряжения на обеих сторонах транзистора...
... и использование режима XY будет работать только в том случае, если для обоих каналов установлено разрешение 5 В / дел, что означает, что даже падение на 0,5 В на транзисторе будет отображаться только как 1/10 деления.

Оба подхода возможны (с разными плюсами и минусами). Иногда бывает сложно установить разделительный трансформатор для тестируемого устройства, когда устройство потребляет много энергии (силовая электроника, приводящая в движение большой двигатель XY кВт). В таких случаях имеет смысл изолировать осциллограф, поскольку изолирующий трансформатор может быть очень маленьким и дешевым.

ЛМА

Хотя то, что вы говорите, возможно, вы и ваш профессор не видите всех других повреждений, связанных с этой установкой. Остальные не ошиблись и рассказали, как сделать это более безопасным способом, в общем, как привычка, если это возможно. Как правило, ваш проф неверен или, может быть, вы неправильно понимаете свой проф .... скорее всего, но это не может быть доказано.

Я думаю, что есть две вполне безопасные альтернативы:

(1) Изолируйте осциллограф И тестируемое устройство (ИУ).

Если только ваш прицел, обычно питаемый от сети, изолирован, когда вы подключаете его к устройству, его корпус станет сетевым при этом напряжении. Если вы заземлите провод осциллографа на высокое напряжение, то шасси осциллографа будет находиться под напряжением этого напряжения, что представляет большую опасность.

Если тестируемое устройство изолировано, когда вы куда-то подключаете провод осциллографа, это положение становится относительно земли. В этом случае может быть опасно прикасаться к корпусу тестируемого устройства и другим точкам на устройстве.

Если оба изолированы, то ситуация намного безопаснее. В этом случае вы можете безопасно подключить заземляющий провод осциллографа в любом месте, не обеспечивая также заземляющий путь к тестируемому устройству. Таким образом, шасси тестируемого устройства будет более безопасным, просто остерегайтесь одновременного обращения с обоими устройствами (например, прикосновение к шасси осциллографа и тестируемого устройства может быть опасным, если заземляющий провод осциллографа не подключен к заземлению/шасси тестируемого устройства). также).

(2) Используйте осциллограф с питанием от батареи с изолированным корпусом/шасси.

Я считаю, что эти новые устройства с батарейным питанием могут быть безопасными, у них пластиковый корпус (если он хорошо сконструирован, с хорошей изоляцией), что позволяет вам свободно исследовать вашу цепь, если вы не превышаете рейтинг изоляции вашего устройства.

Примечания:

Как правило, рекомендуется избегать прикосновения к металлическим поверхностям при ремонте высоковольтного оборудования.

Я думаю, что в новых устройствах и осциллографах обычно используются пластиковые корпуса, которые, как я считаю, повышают их безопасность (хотя меры предосторожности все же должны применяться).

Меня учили тому же... Когда дело доходит до переменного/радиочастотного тока, изолируйте источник от O-Scope. ПОЧЕМУ?

Область применения заключается в следующем:

  1. Просмотр формы волны.
  2. Многие прицелы не выдерживают высокого напряжения, вы можете взорвать прицел.
  3. Вы не хотите загружать цепь.
  4. РФ в прицел! Совсем нехорошо.
    Примечание: в некоторые прицелы может быть встроена изолирующая цепь.
  5. ДА, вам придется немного больше посчитать, когда будет вставлен изолирующий трансформатор - не все xformers точно 1:1.
  6. Помните, что сигнал будет инвертирован, если это необходимо для вашей работы.
  7. О, прочитайте руководство по прицелу, и оно будет / должно сказать вам, какое максимальное входное напряжение может быть.
  8. Импотенция, возгласы - Импеданс - Вспомните путь до транзисторов и возможность просто построить ВОМ с высоким входным импедансом: у нас были ВТВМ с высоким входным сопротивлением (100 000 000 Ом). Эти устройства использовались, чтобы не нагружать тестируемую схему.

Хорошо, мне нужно допить кофе. Пожалуйста, больше информации.

По пункту 2: используйте правильный пробник для напряжения. По пункту 4: осциллографы часто работают на частоте до 1 ГГц или выше, что, я думаю, вы согласитесь, это РЧ. Или вы под РЧ имели в виду что-то другое, кроме радиочастоты?

Профессор, кажется, прав, иногда во время тестирования схемы, если предполагается, что мы должны анализировать входные сигналы сети, а в системе есть 2-контактный шнур питания, то фаза и нейтральная ориентация могут измениться, так как dso имеет свою землю BNC, подключенную к Заземление Изменение 2-контактного шнура может соединять нейтраль/фазу цепи, используемой для ссылки датчика, с заземлением, короткое замыкание проводов

Профессор ошибается. Вы ВСЕГДА используете изолирующий трансформатор на устройстве, НИКОГДА не на осциллографе.

Изоляция превращает осциллограф в устройство с батарейным питанием. А теперь подумайте... Вы бы использовали прицел с батарейным питанием? Позвольте мне ответить на это для вас.... ДА!!!. Так что изоляция прицела совершенно безвредна.

Вы читали остальные ответы? Прицел с батарейным питанием разработан иначе, чем прицел с питанием от сети, чтобы быть безопасным, несмотря на плавание.
Луис, взгляните на некоторые высококачественные устройства, такие как серия Fluke Scopemeter. Все изолировано, включая гнездо для сетевого адаптера, которое полностью защищено от прикосновения. Обычный осциллограф имеет точки заземления, разъемы BNC и теперь USB и т. д. и, возможно, металлический корпус. Подсоединение заземляющего зажима зонда теперь приводит в действие весь осциллограф. « Так что изоляция прицела совершенно безвредна ». Боюсь, это очень неправильно.
@Luis Добро пожаловать в SE EE. Хотя ваш ответ имеет некоторые достоинства, он очень неверен с точки зрения безопасности, что является здесь основным моментом. Если вы прочитаете другие ответы, вы увидите, что использование разделительного трансформатора повышает безопасность в некоторых областях, но может добавить неожиданные опасности.
Зачем нужен разделительный трансформатор для подключения осциллографа?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 6v