¿Por qué necesitamos un transformador de aislamiento para conectar un osciloscopio?

48

Mi profesor siempre insiste en que proporcione energía a un osciloscopio a través de un transformador de aislamiento. ¿Cuál es la necesidad de esto? ¿Cuál es el riesgo si no lo conecto? ingrese la descripción de la imagen aquí

Noufal
fuente
11
Es posible que su profesor quiera revisar su comprensión del equipo de prueba de puesta a tierra. Es complicado tratar de transmitir esto a un profesor, me doy cuenta, pero es eso o la posibilidad de tostar alcance / estudiante tostado.
Anindo Ghosh
3
Es una suposición ridícula que flotar el alcance lo protegerá de alguna manera, cuando la vida del usuario está en riesgo y todavía existen muchas formas de matar el alcance. Sondas diferenciales aisladas mantendrán tanto el alcance y la caja de seguridad a los usuarios. Qué tontos miopes.
Adam Lawrence
2
Creo que cualquier alcance que se destruya tan fácilmente (más allá de quemar un fusible) debería costar mucho menos de $ 12000, o debería tirarse a la basura.
Phil Frost
2
En un laboratorio de electrónica principiante, este tiene que ser un problema común y frustrante. Los estudiantes están prácticamente seguros de recortar el camino a algún lugar en vivo en algún momento. ¿Qué se puede hacer? ¿Poner el dispositivo a prueba por falla a tierra, tal vez?
Bobbi Bennett

Respuestas:

69

¡Nunca debe flotar un telescopio con un transformador de aislamiento! Este es un consejo temerario y peligroso de tu profesor, y él / ella necesita un control de la realidad.

El procedimiento aceptado para realizar un trabajo que requiere aislamiento es AISLAR LA UNIDAD BAJO LA PRUEBA, NO EL EQUIPO DE PRUEBA.

¿Por qué?

  • Es mucho más fácil recordar que la unidad bajo prueba es insegura y necesita un manejo cuidadoso, no su osciloscopio
  • Si conecta un cable de comunicación a su alcance flotante (USB, GPIB, RS232), adivine qué, ya NO ES FLOTANTE. (Todos estos cables tienen retornos con referencia a tierra)
  • Tan pronto como conecte ese alcance flotante, regrese a un potencial, todo el metal expuesto en el alcance ahora está en ese potencial. Mayor peligro de descarga.

Si no puede hacer flotar la unidad bajo prueba, use una sonda diferencial aislada para realizar sus mediciones y mantenga la UUT y el telescopio conectados a tierra. Ninguna medida vale el riesgo de seguridad.

Un osciloscopio con batería puede parecer una buena idea en esta circunstancia, pero solo si tiene entradas aisladas dedicadas. Un telescopio ordinario que funciona con baterías con entradas no aisladas seguirá sufriendo el problema del metal expuesto flotando a cualquier potencial al que conecte la tierra. Es por eso que todos los manuales de los ámbitos que funcionan con batería dicen claramente "Este alcance siempre debe estar conectado a tierra, incluso si se está quedando sin batería". Si elige ignorar esto, es bajo su propio riesgo. Un alcance con entradas aisladas dedicadas aún debe conectarse a tierra como una buena práctica. Es esencialmente el equivalente de usar sondas diferenciales externas aisladas con un alcance ordinario.

Trabajo a tiempo completo en electrónica de potencia y tengo decenas de miles de dólares en equipos de laboratorio en mi banco. Si alguien queda atrapado flotando su alcance, el equipo de ingeniería de prueba corrige inmediatamente el flotador, se incauta el medio del flotador (la mayoría de las veces se trata de un cable de línea con la punta del suelo retirada): es posible una acción disciplinaria. Numerosos ingenieros senior / principales han frenado sus PC y todo su conjunto de instrumentos de banco conectados a GPIB al intentar hacer flotar el equipo de prueba y olvidarse de la interfaz GPIB. (Nadie ha muerto todavía, afortunadamente)

Adam Lawrence
fuente
2
¿Qué pasa con los ámbitos con pilas?
abdullah kahraman
2
Agregaré esto al cuerpo de mi respuesta.
Adam Lawrence
2
Creo que son más cautelosos sobre el daño del osciloscopio (cuesta alrededor de $ 12,000).
noufal
2
@noufal ¿cuánto vale tu vida para ti? Su escuela probablemente solo lo valora en términos del dinero adicional que obtendrán por completar su título; Supongo que tu autoestima es considerablemente más alta.
Dan Neely
Muchas palabras acerca de las cosas, que los ingenieros no deben hacer, pero no hay palabras acerca de por qué ...
31

El clip de cocodrilo en la sonda de alcance:

sonda de alcance

( fuente de imagen )

está conectado, a través del cable de alimentación, a la Tierra. Si lo acorta a algo que no está en el potencial de la Tierra, obtiene una gran corriente y las cosas se disparan.

Dicho esto, un transformador de aislamiento en el alcance no es el camino a seguir. Hay una razón por la cual los ingenieros construyeron el alcance de esta manera, y tiene que ver con la seguridad y el rendimiento de ruido. Es mejor aislar el dispositivo que se está probando y dejar que el telescopio funcione como se diseñó.

Recuerde que ese clip de tierra también está conectado al chasis de metal del telescopio. Es probable que lo toques. También es probable que estés tocando la Tierra. Entonces considere estos circuitos:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Scope1 permite que la corriente peligrosa de la unidad bajo prueba (UUT) fluya a través de usted a tierra. Tu mueres.

el alcance2 puede dañarse o simplemente quemarse un fusible, ya que la UUT se ha puesto en cortocircuito accidentalmente a tierra. Pero vivirás, porque tienes una impedancia mucho mayor a tierra que el pin de tierra del cable. Es por eso que se llama un terreno de seguridad .

Si solo evitas cortar el suelo, todo lo que no esté en el potencial de la Tierra (alcance3), entonces nada se dispara. ¡Solo asegúrate de no cometer errores!

Si desea protegerlo a usted, al UUT y al alcance contra errores, lo correcto es usar un suministro aislado y limitado en la corriente (alcance4). Entre el aislamiento y el terreno de seguridad, será más difícil (pero no imposible) suicidarse. Si hace un cortocircuito por error, la limitación actual se activa y probablemente evita el daño permanente a cualquier cosa.

Phil Frost
fuente
solo para confirmar con mi entendimiento ... está diciendo que el pin de cocodrilo de la sonda tiene el mismo potencial que la tierra de suministro principal de CA a través del osciloscopio. Si se pone en contacto con alguna parte del circuito de prueba cuyo potencial sea distinto de cero, existe la posibilidad de que la corriente fluya y arroje este camino a tierra. Esto dañará el CIRCUITO / UNIDAD BAJO PRUEBA. Por lo tanto, es mejor aislar el equipo de prueba bajo prueba. Estoy en lo cierto?
corrígeme de lo
No. El problema con flotar un osciloscopio es que se olvidará y seguirá flotando la próxima vez que se use. Es un sentimiento terrible darse cuenta de que has dejado algo flotando y que el próximo chico podría recibir un shock mortal. Haga flotar su unidad bajo prueba y luego haga que sea segura al final de la búsqueda / medición de fallas. Es un buen hábito entrar.
Cuchara
1
Quizás debería tenerse en cuenta que lo correcto para proteger contra la destrucción del equipo aquí es un suministro de CA limitado en corriente. Luego, en lugar de vaporizar algo (un fusible, si tienes suerte), solo escuchas los relés en el suministro haciendo clic cuando comienza la limitación actual, piensas "¡Uy!" y recuerde que debe tener más cuidado con el lugar donde conecta su sonda de alcance.
Phil Frost
1
@noufal Si su unidad bajo prueba tiene un puente rectificador, enganchar el alcance a tierra al 'retorno primario' (el lado bajo de la salida del puente, que generalmente es la referencia para todos los circuitos primarios) sin aislamiento significa que el alcance a tierra, el cable de la sonda y el osciloscopio están desviando su puente rectificador entre el retorno neutro y el primario, permitiendo que la corriente alterna peligrosa ingrese a través del instrumento (que no está destinado a manejar energía como esa).
Adam Lawrence
1
@noufal Enganchar un osciloscopio a un retorno primario sin aislamiento es (en mi experiencia) la causa # 1 para que los ámbitos y el equipo de prueba se fríen.
Adam Lawrence
1

Ambos enfoques son posibles de aplicar (con diferentes ventajas y desventajas). A veces es difícil organizar un transformador de aislamiento para un dispositivo bajo prueba, cuando el dispositivo consume mucha energía (electrónica de potencia que impulsa un gran motor XY kW). En tales casos, podría tener sentido aislar el osciloscopio, ya que el transformador de aislamiento puede ser muy pequeño y económico.

LMA

L. Martins
fuente
-1

Si bien lo que dices es posible, tú y tu profesor no están viendo todos los otros dañinos involucrados con esa configuración. Los demás no están equivocados y, si es posible, le han dicho cómo hacerlo de una manera más segura en general. Como práctica general, su profesor es incorrecto o tal vez está malinterpretando su profesor ... lo más probable, pero no se puede probar.

polar
fuente
-2

Me enseñaron lo mismo ... Cuando se trata de corriente AC / RF, aísle la fuente del O-Scope. ¿POR QUÉ?

Un alcance es:

  1. Ver la forma de onda.
  2. Muchos ámbitos no pueden manejar los altos voltajes, volaría el alcance.
  3. No desea cargar el circuito.
  4. RF en un alcance! No es algo bueno en absoluto.
    Nota al margen: algunos ámbitos pueden tener un circuito de aislamiento integrado en el ámbito.
  5. SÍ, tendrá que hacer un poco más de matemática cuando se inserte el transformador de aislamiento: no todos los xformers son exactamente 1: 1.
  6. Recuerde que la señal se invertirá si eso es una consideración para su trabajo.
  7. Ah, lea el manual del osciloscopio y le indicará cuál debe ser el voltaje de entrada máximo.
  8. Impotencia, whoops - Impedancia - Piense de nuevo antes de los transistores y la capacidad de construir simplemente un VOM con alta impedancia de entrada: teníamos VTVM para tener un alto (100,000,000 Z). Estos dispositivos se utilizaron para no cargar el circuito que se está probando.

OK, necesito terminar mi café. Más aportes por favor.

Barry
fuente
2
En el punto 2: use la sonda correcta para el voltaje. En el punto 4: los alcances suelen subir hasta 1 GHz de entrada o más, lo que creo que aceptará es RF. ¿O quisiste decir algo más que radiofrecuencia por RF?
Andrew Morton
-4

El profesor parece tener razón, a veces durante las pruebas de circuito, si se supone que tiene que suceder que tenemos que analizar las formas de onda de la red de entrada y el sistema tiene un cable de alimentación de 2 pines, entonces la fase y la orientación neutral pueden cambiar, ya que dso tiene su tierra BNC conectada a la conexión a tierra del cambio en el cable de 2 clavijas puede conectar el circuito neutro / fase utilizado para referencia de la sonda a la conexión a tierra, cortocircuito de plomo

anish bhurke
fuente
3
El profesor está equivocado. SIEMPRE use el transformador de aislamiento en el dispositivo, NUNCA en el osciloscopio.
JRE