如何(安全地?)将 o-scope 连接到各种来源

电器工程 示波器 安全
2022-01-19 23:23:21

我当然听说过探测电源会损坏你的示波器,所以这是不可能的。但是有几种情况我不太明白:

如果我想查看电源信号,探测 ie 10:1 变压器是否安全?即使不是隔离变压器?

如果我不能做到以上几点,壁垒如何使情况有所不同?接地是否是线性稳压器的一部分,其设备可以安全地直接探测?只是没有提到“地球”的任何东西?

我可以探测没有接地参考地的电池(愚蠢的问题)吗?

我听说有人提到接地夹,如果它没有正确放置在某个地方,它可能会用大电流损坏鳄鱼夹,但是我不知道这是指什么,也不知道有多大电流可以流过 o -范围到地夹或其他东西。

我确信我可以用一些不同的手册来回答之前的问题,但是之前的那些我完全不确定。

2个回答

罗素的回答和往常一样优秀,我只想补充一点。

大多数示波器至少在阻抗方面都有一个“标准”(1 兆欧 - 请注意有些有 50 欧输入,但这不太常见,在这里不相关)

前端组件的保护量和评级可能与我所看到的相差很大。例如,我已经看到额定为 <50V 输入的示波器的示意图,除了与运算放大器输入串联的 10k 电阻器之外没有任何保护。
相比之下,您可以使用具有 >600V 额定值和重型保护的旧泰克示波器(虽然我没有在其中看到过,但可能是新的)。

了解您的范围限制的唯一安全方法是仔细阅读手册。如果他们坐着,您可以将探头设置为 1x 来探测电源电压,那么应该没问题 - 如果它在保修期内并且它坏了,那么无论如何您都可以得到保障。但是,请注意 Russell 关于瞬态的建议 - 如果您必须探测电源电压,无论输入额定值如何,我都会使用仅设置 10 倍或 100 倍设置的探头,因此您不会意外将其设置为 1 倍(见下文)

就个人而言,我很少在我的 DSO (OWON SD8202) 上探测任何高压 - 我使用我的大型旧示波器 (Tektronix 7633) 使用 10x 探头和 DUT 从隔离变压器运行 >100VAC 的东西。我必须承认很久以前我不小心在 Tek 上使用了 1x 探头设置 230V(英国)电源,它从未抱怨过,尽管我当然不会向任何人推荐这个 - 我提到它只是为了给出一个想法这些东西建造得有多好(猜想他们认为一些白痴会出现并做这样的愚蠢事情:-P)

就接地夹而言,在大多数插入式(壁式插头)示波器上,它直接连接到大地。
在浮动(即没有通过任何东西 - USB、充电线等)连接到电源接地的情况下,带有塑料外壳的电池供电示波器可以进行浮动测量,但一如既往地遵循制造商的建议。这意味着,如果您将接地夹连接到任何以接地为参考(如电源火线)并且电位高于大地接地的东西上,它将创建一个低阻抗路径以供电流流动(即短路)
接地参考意味着,电位的一侧连接到地 - 使用电源电压,当公用事业线进入您的房子时,它们分为火线和中性线/地线(两者都相互连接
)与中性线具有相同的电位,但在正常情况下并不意味着承载电流 - 如果有电流流过(例如,如果火线掉落到接地的金属底盘上),则存在故障。

如果您使用变压器隔离接地参考电源电压,那么(只要次级未接地)您可以将接地夹连接到次级的任一侧并且是安全的,因为电流不“想要”流过它(除了少量的电容性泄漏电流)

如果有任何疑问,一个好主意是测量您的接地夹和您想要连接的任何东西之间是否有任何公共参考。
例如,假设您有一个带有两条引线的未知电源,并且您想知道它们是否以接地为参考 - 一种方法是将一个万用表探头连接到接地夹,另一个连接到任一电线,以查看是否有任何电压。
另一种方法是简单地拔下未知电源并测量从其接地插头引脚到输出连接的连续性 - 如果没有连续性(或极高,例如 > 1 兆欧),则没有接地参考。
以防万一它是无变压器电源(或只是设计不良的电源),您应该检查火线和零线引脚是否也没有连续性。

如果仍然有任何疑问,请在您完全了解所有内容之前不要连接任何东西。

您还可以为任何可用于测量两个浮动电压之间差异的示波器购买差分探头示例)。

以下是一些关于理由/调查的参考资料:

探头接地上的 Tek 参考

所有关于范围的电路工作表阅读所有这些和问题的答案(按揭秘)

所有关于电路 - 电气安全- 不是关于范围,而是关于电气安全的非常有用的信息。“安全电路设计”部分特别相关。请注意,这并不涉及隔离变压器(尽管站点的另一部分有很多变压器)

标准示波器前端不适用于直接交流电源输入。虽然有些确实具有高于标称电源电压的额定电压。主电源还可能包含非常高幅度的瞬变和“尖峰”,它们可能会破坏无法承受此类尖峰的电路。

高压探头很容易买到(你只需要$),它可以测量高压甚至EHT,具体取决于所使用的探头。

示波器 10:1 探头,可将信号电压降低 10:1,将电源电压降低到安全水平,以便输入到几乎所有示波器,用于此目的的探头也必须是电源额定值,原因与上述相同.

壁疣具有提供隔离的变压器。这要么是在电源频率下工作的铁芯变压器,要么是以通常 10 到 100 千赫兹传输能量并使用铁氧体(或在某些更高功率设计中可能使用铁粉)的高频变压器。Irin 有芯设计是“较旧的技术”,通常更重,并且不需要电子设备来进行实际的变压器动作。有源稳压器通常用于稳定输出电压。HF 版本使用振荡器驱动高频“开关”,将输入整流 AC 转换为 HF AC 输出,然后再转换为稳压输出 DC。这比铁芯设计更复杂,但更紧凑。质量要低得多,总体上可能更便宜。无论哪种方式,输出都是与输入隔离的变压器。

虽然交流电源的一个“支路”可能在名义上和名义上处于接地电位(中性支路),但必须将电源信号视为一个或两个支路都处于对地的全市电电压,有时就是这种情况。

如果您使用 10:1 降压变压器,那么电压对于所有普通示波器*都是安全的。即 110 VAC 变为 11 VAC,240 VAC 变为 24 VAC。24 VAC 将产生大约 +/- 35 VDC 峰值对地电压。这基本上在任何带有输入定标器并使用 BNC 连接探头的示波器的输入范围内。用于从电源提供 10:1 AC 降压的变压器必须是电源额定值。

  • 一些专业或超级便宜且令人愉快的示波器可能具有 + 5VDC(或类似)的最大输入电压额定值。尽量不要将此类设备用于一般用途。

壁疣只是上面讨论的变压器的一种变体。
隔离输出(如果设计得当)可以避免电源电压的危险,但在这种情况下,电源输出以及与之连接的任何东西都是“电源隔离”的。现在没有从交流电源或电源接地到连接电路上的任何点的电气路径,因此示波器永远不会暴露在电源外。