Izolacja galwaniczna oscyloskopu - artykuł

Separacja oscyloskopu od sieci energetycznej – po co i jak

Cała sytuacja zaczyna się gdy chcemy zmierzyć napięcia w urządzeniu nie odseparowanym galwanicznie od sieci energetycznej. Są to zasilacze beztransformatorowe, niektóre impulsowe w tym też atx i at, i tego typu wynalazki.
Nie chcesz spalić oscyloskopu? – lepiej to przeczytaj

Masa oscyloskopu, masy złącz bnc i metalowe części obudowy są zwykle połączone z przewodem PE instalacji elektrycznej. Stąd jeśli podłączymy się na jakiś potencjał sieci energetycznej zadziałają zabezpieczenia lub też uszkodzimy oscyloskop. Cóż więc zrobić? Rozwiązań jest kilka

 

  • Transformator separujący

Jest to transformator o przełożeniu 1:1 dla napięć rzędu 230V  bądź też dwa połączone ze sobą „plecami” dwa transformatory tak aby odizolować oscyloskop. Wszystko fajnie dopóki nie dowiemy się że może nas porazić i tak – oscyloskop żyje, my już nie. Dlaczego? Bo podłączając się do potencjału sieci elektrycznej  zaciskiem masy on nadal jest na obudowie i płaszczach wtyków bnc. Do tego pomiarów z przerwanym przewodem zera ochronnego lub przy zasilaniu oscyloskopu poprzez transformator separujący ma jeszcze jedną wadę. Kiedy masa pomiarowa jest połączona z metalową obudową przyrządu, to przy jej galwanicznej separacji od potencjału ziemi powstaje pojemność pomiędzy ziemią a obudową przyrządu. Jej wartość to najmniej kilkadziesiąt pF. Ponieważ jest ona połączona szeregowo z indukcyjnością przewodu sondy, tworzy się obwód rezonansowy. Dlatego szybkie skoki napięcia obserwowane będą z wyraźnym dzwonieniem na narastającym grzbiecie. Ponadto dołączenie przewodu odniesienia sondy do mierzonego obwodu, równoznaczne jest z dołączeniem do niego pojemności rzędu 100 pF do masy. Może się okazać, że zmienia to mierzony obwód w sposób na tyle istotny, że pomiar jest praktycznie niemożliwy.

 

  • Odłączenie PE od oscyloskopu

Tak jak napisałem powyżej raczej niebezpieczne rozwiązanie i niemożliwe są pomiary szybkozmienne.

  • Pomiar różnicowy

Wykorzystanie dwóch kanałów oscyloskopu – masy łączymy ze sobą a w oscyloskopie ustawiamy opcje odejmowania kanałów w opcjach matematycznych. Minusem jest brak opcji w starszych oscyloskopach a także zawężenie pasma oraz kiepski współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego – CMRR

  • Pasywna sonda z izolacją

Stworzone są przy wykorzystaniu transformatorów i ich minusem jest brak przenoszenia składowej stałej i wąskie pasmo – zależnie od użytego trafa.

  • Aktywna sonda z izolacją

Tu dodatkowo do transformatora są podłączone układy modulujące bądź też inne wynalazki tak by była składowa stała. Do tego są też w produkcji beztransformatorowe sondy na elementach optoizolacyjnych.
Są też i droższe konkretniejsze produkty w których jest i trafo i elementy opto – jest to opcja dla rozszerzenia pasma.
Można też zrobić samemu na wzmacniaczu różnicowym taki układ ale tu mamy ograniczenia wysokości napięcia.
Główny minus tego sposobu to dodatkowe zasilanie sondy (bateria, zasilacz) ale także i cena. Popularniejsze sondy ze średniej półki cenowej mają częstotliwości graniczne okolo 20MHz spowodowane jest to szybkością i sprawnością elementów optoizolacyjnych.

  • Oscyloskopy z izolowanymi wejściami
    Tu wadą jest jedynie wysoka cena
  • Oscyloskop zasilany bateryjnie
    Główną wadą są dopuszczalne zakresy napięć wejściowych takich oscyloskopów oraz ich dokładność.

Cóż więc wybrać? Wszystko zależy od potrzeb😉

Autor

Tomasz

Pasjonat Elektroniki Linuxa i open source

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s