Perché abbiamo bisogno di un trasformatore di isolamento per collegare un oscilloscopio?

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Il mio professore insiste sempre sul fatto che fornisco energia a un oscilloscopio attraverso un trasformatore di isolamento. Qual è la necessità di questo? Qual è il rischio se non lo collego? inserisci qui la descrizione dell'immagine

power-supply transformer oscilloscope

— Noufal
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Correlati: electronics.stackexchange.com/questions/37143/… e electronics.stackexchange.com/questions/17496/…

— Adam Lawrence,

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Il tuo professore potrebbe voler rivedere la loro comprensione degli strumenti di prova di messa a terra. È disordinato cercare di dirlo a un professore, mi rendo conto, ma è quella o la possibilità di studenti tostati / arrostiti.

— Anindo Ghosh,

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È assurdo ridicolo che il galleggiante dell'ambito lo protegga in qualche modo, quando la vita dell'utente è a rischio e esistono ancora molti modi per uccidere l'ambito. Isolati sonde differenziali manterrà sia la portata e la cassaforte degli utenti. Che sciocchi miopi.

— Adam Lawrence,

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Penso che qualsiasi ambito che sia così facilmente distrutto (oltre a bruciare una miccia) dovrebbe costare molto meno di $ 12000, o dovrebbe essere gettato nella spazzatura.

— Phil Frost,

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In un laboratorio di elettronica iniziale, questo deve essere un problema comune e frustrante. Gli studenti sono praticamente certi di ritagliare il terreno che conduce ad un posto dove vivere ad un certo punto. Cosa si può fare? Mettere il dispositivo sotto test su guasto a terra, forse?

— Bobbi Bennett,

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Non si dovrebbe mai fluttuare un ambito con un trasformatore di isolamento! Questo è un consiglio sconsiderato e pericoloso del tuo professore e lui / lei ha bisogno di un controllo della realtà.

La procedura accettata per svolgere attività che richiedono l'isolamento è ISOLARE L'UNITÀ IN ESAME, NON L'APPARECCHIATURA DI PROVA.

Perché?

È molto più facile ricordare che l'unità sottoposta a test è ciò che non è sicuro e richiede una gestione cauta, non l'oscilloscopio
Se si collega un cavo di comunicazione all'oscilloscopio (USB, GPIB, RS232), indovinate un po ': NON È PIÙ FLOTTANTE. (Tutti questi cavi hanno ritorno con riferimento a terra)
Non appena si collega il ritorno dell'oscilloscopio a un potenziale, tutto il metallo esposto sull'oscilloscopio è ora a quel potenziale. Grave rischio di scosse elettriche.

Se non è possibile eseguire il galleggiamento dell'unità in prova, utilizzare una sonda differenziale isolata per eseguire le misurazioni e mantenere a terra sia l'UUT che l'oscilloscopio. Nessuna misurazione vale il rischio per la sicurezza.

Un ambito a batteria può sembrare una buona idea in questa circostanza, ma solo se ha ingressi isolati dedicati. Un normale oscilloscopio a batteria con ingressi non isolati subirà comunque il problema del metallo esposto che fluttua fino a qualsiasi potenziale a cui si collega la terra. Ecco perché tutti i manuali per gli ambiti a batteria dicono chiaramente "Questo ambito deve essere sempre collegato a terra, anche se si sta esaurendo la batteria" - se si sceglie di ignorarlo, è a proprio rischio. Un ambito con input isolati dedicati dovrebbe essere comunque messo a terra come una buona pratica. È essenzialmente l'equivalente dell'uso di sonde differenziali isolate esterne con un ambito normale.

Lavoro a tempo pieno nell'elettronica di potenza e ho decine di migliaia di dollari di apparecchiature di laboratorio sulla mia panchina. Se qualcuno viene sorpreso a fluttuare nel raggio di azione, il galleggiante viene immediatamente corretto dal team di ingegneri del test, i mezzi di galleggiamento vengono sequestrati (molto spesso si tratta di un cavo di linea con il polo di terra rimosso) - l'azione disciplinare è una possibilità. Numerosi ingegneri senior / principali hanno frantumato i loro PC e il loro intero set di strumenti da banco collegati GPIB provando a far galleggiare le apparecchiature di prova e dimenticando l'interfaccia GPIB. (Nessuno è ancora morto - per fortuna)

— Adam Lawrence
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E gli oscilloscopi a batteria?

— Abdullah Kahraman,

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Aggiungerò questo al corpo della mia risposta.

— Adam Lawrence,

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penso che siano più cauti riguardo al danneggiamento dell'oscilloscopio (costa circa $ 12.000).

— noufal,

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@noufal quanto vale la tua vita per te? La tua scuola probabilmente ti apprezza solo in termini di denaro aggiuntivo che riceveranno per il completamento della tua laurea; Suppongo che la tua autostima sia considerevolmente più alta.

— Dan Neely,

Molte parole sulle cose che gli ingegneri non devono fare, ma nessuna parola sul perché ...

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La clip a coccodrillo sulla sonda dell'oscilloscopio:

sonda di portata

( fonte immagine )

è collegato, tramite il cavo di alimentazione, alla Terra. Se lo agganci a qualcosa che non è al potenziale della Terra, ottieni una grande corrente e le cose vanno a gonfie vele.

Detto questo, un trasformatore di isolamento nell'ambito non è la strada da percorrere. C'è una ragione per cui gli ingegneri hanno costruito l'ambito in questo modo e ha a che fare con la sicurezza e le prestazioni del rumore. È meglio isolare il dispositivo in prova e lasciare che l'oscilloscopio funzioni come previsto.

Ricordare che anche la clip di messa a terra è collegata al telaio metallico dell'oscilloscopio. È probabile che lo toccherai. È anche probabile che tu stia toccando la Terra. Quindi considera questi circuiti:

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

scope1 consente alla corrente pericolosa dall'unità in prova (UUT) di fluire attraverso di te verso terra. Muori.

scope2 potrebbe essere danneggiato o potrebbe semplicemente bruciare un fusibile, poiché l'UUT è stata accidentalmente messa a terra. Ma vivrai, perché hai un'impedenza molto più alta a terra rispetto al pin di terra sul cavo. Questo è il motivo per cui si chiama una terra di sicurezza .

Se eviti semplicemente di tagliare il terreno, conduci a tutto ciò che non è al potenziale della Terra (scope3), quindi nulla diventa boom. Assicurati di non fare errori!

Se vuoi proteggere te, l'UUT e l'ambito da errori, allora la cosa giusta da usare è un rifornimento isolato, limitato alla corrente (scope4). Tra l'isolamento e la terra di sicurezza, sarà più difficile (ma non impossibile) uccidere te stesso. Se sbagli qualcosa per errore, l'attuale limitazione si attiva e probabilmente evita danni permanenti a qualsiasi cosa.

— Phil Frost
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solo per confermare con la mia comprensione ... stai dicendo che il pin a coccodrillo della sonda ha lo stesso potenziale della massa dell'alimentazione CA attraverso l'oscilloscopio. Se viene a contatto con qualsiasi parte del circuito di prova il cui potenziale diverso da zero, esiste la possibilità che la corrente scorra attraverso questo percorso verso terra. Ciò danneggerà il CIRCUITO / UNITÀ SOTTO PROVA. Quindi è meglio isolare l'apparecchiatura di prova in prova. Ho ragione ? correggimi altrimenti ...

— noufal,

No. Il problema con la fluttuazione di un ambito è che verrà dimenticato e continuerà a fluttuare al successivo utilizzo. È terribile tentare di capire che hai lasciato qualcosa fluttuante e il ragazzo successivo potrebbe avere uno shock mortale. Fai galleggiare l'unità in prova e poi mettila al sicuro alla fine della ricerca / misurazione dei guasti. È una buona abitudine entrare.

— Cucchiaio

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Forse va notato che la cosa giusta da proteggere dalla distruzione delle apparecchiature qui è una corrente alternata limitata. Quindi, invece di vaporizzare qualcosa (una miccia, se sei fortunato), senti solo i relè nella scorta che scatta mentre il limite attuale entra in azione, pensi "oops!" e ricordati di stare più attento a dove collegare la sonda dell'oscilloscopio.

— Phil Frost,

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@noufal Se l'unità in prova ha un raddrizzatore a ponte, collegare l'oscilloscopio a terra al "ritorno primario" (il lato inferiore dell'uscita del ponte, che di solito è il riferimento per tutti i circuiti primari) senza isolamento significa che l'oscilloscopio a terra, il filo della sonda e l'oscilloscopio stanno spostando il raddrizzatore a ponte tra il ritorno neutro e quello primario, consentendo l'ingresso di una CA pericolosa tramite lo strumento (che non è concepito per gestire tale energia).

— Adam Lawrence,

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@noufal Il collegamento di un ambito fino a un ritorno primario senza isolamento è (nella mia esperienza) la causa n. 1 per l'oscillazione degli ambiti e delle apparecchiature di prova.

— Adam Lawrence,

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È possibile applicare entrambi gli approcci (con pro e contro diversi). A volte è difficile predisporre un trasformatore di isolamento per un dispositivo in prova, quando il dispositivo consuma molta energia (l'elettronica di potenza alla guida di un grande motore XY kW). In tali casi potrebbe avere senso isolare l'oscilloscopio, poiché il trasformatore di isolamento può essere molto piccolo ed economico.

LMA

— L. Martins
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Mentre ciò che dici è possibile, tu e il tuo prof non vedete tutti gli altri damger coinvolti in quella configurazione. Gli altri non hanno torto e ti hanno detto come farlo in modo più sicuro in generale, se possibile, come un'abitudine. Come pratica generale, il tuo prof non è corretto o forse stai fraintendendo il tuo prof ... molto probabilmente ma non può essere provato.

— polarue
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Mi è stato insegnato la stessa cosa ... Quando si tratta di corrente AC / RF, isolare la sorgente dall'O-Scope. PERCHÉ?

Uno scopo è quello di:

Visualizza la forma d'onda.
Molti oscilloscopi non sono in grado di gestire le alte tensioni, si potrebbe far saltare in aria l'oscilloscopio.
Non si desidera caricare il circuito.
RF in un ambito! Non è affatto una buona cosa.
Nota a margine: alcuni ambiti possono avere un circuito di isolamento integrato nell'oscilloscopio.
SÌ, dovrai fare un po 'più di matematica quando viene inserito il trasformatore di isolamento - Non tutti gli xformer sono esattamente 1: 1.
Ricorda che il segnale verrà invertito se è una considerazione per il tuo lavoro.
Oh, leggi il manuale dell'oscilloscopio e dovrebbe / dovrebbe dirti quale può essere la massima tensione di ingresso.
Impotenza, whoops - Impedenza - Ripensare molto prima dei transistor e la capacità di costruire semplicemente una VOM con un'impedenza di ingresso elevata: avevamo VTVM con un valore elevato (100.000.000 di Z). Questi dispositivi sono stati utilizzati in modo da non caricare il circuito in prova.

OK - Devo finire il mio caffè. Più input per favore.

— Barry
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Al punto 2: utilizzare la sonda corretta per la tensione. Al punto 4: gli ambiti vanno spesso fino a 1 GHz di input o superiore, che penso che sarete d'accordo sia RF. O intendevi qualcosa di diverso dalla radiofrequenza per RF?

— Andrew Morton,

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Il professore sembra avere ragione, a volte durante il test del circuito se dovesse succedere che dobbiamo analizzare le forme d'onda della rete di ingresso e il sistema ha un cavo di alimentazione a 2 pin, quindi la fase e l'orientamento del neutro possono cambiare, poiché anche la sua terra BNC è collegata a la messa a terra del cambio nel cavo a 2 pin può collegare il circuito neutro / fase utilizzato per il riferimento della sonda alla terra, cortocircuito verso piombo

— anish bhurke
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Il professore ha torto. Si utilizza SEMPRE il trasformatore di isolamento sul dispositivo, MAI sull'ambito.

— JRE,