Por que precisamos de um transformador de isolamento para conectar um osciloscópio?

Meu professor sempre insiste em fornecer energia a um osciloscópio através de um transformador de isolamento. Qual é a necessidade disso? Qual é o risco se eu não conectar?

Você nunca deve flutuar um osciloscópio com um transformador de isolamento! Este é um conselho imprudente e perigoso do seu professor e ele precisa de uma verificação da realidade.

O procedimento aceito para realizar um trabalho que requer isolamento é ISOLAR A UNIDADE SOB TESTE, NÃO O EQUIPAMENTO DE TESTE.

Por quê?

• É muito mais fácil lembrar que a unidade em teste é insegura e precisa de manuseio cauteloso, não do seu osciloscópio
• Se você conectar um cabo de comunicação ao seu osciloscópio flutuante (USB, GPIB, RS232), adivinhe - não é mais FLUTUANTE. (Todos esses cabos têm retornos com referência à terra)
• Assim que você conectar esse osciloscópio flutuante, retornar a um potencial, todo o metal exposto no osciloscópio estará agora nesse potencial. Grande risco de choque.

Se você não conseguir flutuar a unidade em teste, use uma sonda diferencial isolada para fazer suas medições e mantenha o UUT e o osciloscópio aterrados. Nenhuma medição vale o risco de segurança.

Um osciloscópio operado por bateria pode parecer uma boa idéia nessa circunstância, mas apenas se tiver entradas isoladas dedicadas. Um osciloscópio comum operado por bateria e com entradas não isoladas ainda sofrerá o problema do metal exposto flutuar até o potencial ao qual você conectar o terra. É por isso que todos os manuais dos escopos operados por bateria dizem claramente "Esse escopo sempre deve ser aterrado, mesmo se você estiver sem bateria" - se você optar por ignorar isso, é por seu próprio risco. Um escopo com entradas isoladas dedicadas ainda deve ser aterrado como uma boa prática. É essencialmente o equivalente ao uso de sondas diferenciais externas isoladas com um escopo comum.

Trabalho em tempo integral em eletrônica de potência e tenho dezenas de milhares de dólares em equipamentos de laboratório em minha bancada. Se alguém for pego flutuando em seu escopo, o flutuador é imediatamente corrigido pela equipe de engenharia de teste, os meios de flutuação são capturados (na maioria das vezes esse é um cabo de linha com o pino de terra removido) - ação disciplinar é uma possibilidade. Vários engenheiros seniores / principais fritaram seus PCs e todo o conjunto de instrumentos de bancada conectados ao GPIB, tentando flutuar o equipamento de teste e esquecendo a interface GPIB. (Ninguém morreu ainda - felizmente)

O clipe de jacaré na sonda de osciloscópio:

( fonte da imagem )

está conectado, através do cabo de alimentação, à Terra. Se você prender a algo que não está no potencial da Terra, você terá uma grande corrente e as coisas vão explodir.

Dito isto, um transformador de isolamento no escopo não é o caminho a seguir. Há uma razão pela qual os engenheiros construíram o escopo como este e isso tem a ver com desempenho de segurança e ruído. É melhor isolar o dispositivo em teste e deixar o escopo funcionar conforme projetado.

Lembre-se de que o clipe de aterramento também está conectado ao chassi de metal do osciloscópio. É provável que você o toque. Também é provável que você esteja tocando a Terra. Portanto, considere estes circuitos:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

O escopo1 permite que a corrente perigosa da unidade em teste (UUT) flua através de você para o terra. Você morre.

O scope2 pode estar danificado ou apenas queimar um fusível, pois o UUT foi acidentalmente em curto-circuito. Mas você viverá porque é uma impedância muito maior ao terra do que o pino de aterramento no cabo. É por isso que é chamado de campo de segurança .

Se você simplesmente evitar cortar o chão, leva a algo que não está no potencial da Terra (escopo 3), então nada dá certo. Apenas certifique-se de não cometer erros!

Se você deseja proteger você, a UUT e o escopo contra erros, a coisa certa a ser usada é um fornecimento isolado e com limitação de corrente (escopo4). Entre o isolamento e o campo de segurança, será mais difícil (mas não impossível) se matar. Se você errar um pouco, a limitação atual entra em ação e provavelmente evita danos permanentes a qualquer coisa.

É possível aplicar as duas abordagens (com diferentes prós e contras). Às vezes, é difícil organizar um transformador de isolamento para um dispositivo em teste, quando o dispositivo consome muita energia (eletrônica de potência acionando um grande motor XY kW). Nesses casos, pode fazer sentido isolar o osciloscópio, já que o transformador de isolamento pode ser muito pequeno e barato.

LMA

Embora o que você diz seja possível, você e seu professor não estão vendo todos os outros danos envolvidos nessa configuração. Os outros não estão errados e disseram como fazê-lo de uma maneira mais segura, em geral como um hábito, se possível. Como prática geral, seu professor está incorreto ou talvez você esteja entendendo mal o professor ... provavelmente, mas não pode ser provado.

Me ensinaram a mesma coisa ... Quando se trata de corrente AC / RF, isole a fonte do O-Scope. PORQUE?

Um escopo é:

1. Veja o formulário de onda.
2. Muitos escopos não conseguem lidar com as altas tensões, você poderia explodir o escopo.
3. Você não deseja carregar o circuito.
4. RF em um escopo! Não é uma coisa boa.
   Nota lateral: Alguns escopos podem ter um circuito de isolamento embutido no escopo.
5. SIM, você terá que fazer um pouco mais de matemática quando o transformador de isolamento for inserido - nem todos os xformers são exatamente 1: 1.
6. Lembre-se de que o sinal será invertido se isso for considerado pelo seu trabalho.
7. Ah, leia o manual do osciloscópio e ele deve / deve dizer qual pode ser a tensão máxima de entrada.
8. Impotência, gritos - Impedância - Pense nos transistores e na capacidade de simplesmente construir um VOM com alta impedância de entrada: tínhamos VTVMs com alta (100.000.000 Z). Esses dispositivos foram usados ​​para não carregar o circuito que está sendo testado.

OK - eu preciso terminar meu café. Mais informações, por favor.

O professor parece estar certo, às vezes durante o teste do circuito, se for necessário que analisemos as formas de onda da rede elétrica de entrada e o sistema tenha um cabo de alimentação de 2 pinos, a orientação de fase e neutro pode mudar, pois o dso tem seu terra BNC conectado ao aterramento a mudança no cabo de 2 pinos pode conectar o neutro / fase do circuito usado para referência da sonda ao aterramento, curto-circuito do leadind