Warum hat mein Oszilloskop-Anschluss meinen RCD ausgelöst?

Ich habe versucht, eine SPI-Schnittstelle an einem Stromleitungsmesser zu untersuchen (typisches Modell zur Messung von Spannung, Frequenz, Ampere, Watt).

Ich öffnete das Modul und stellte fest, dass die SPI-Pins ausgebrochen waren. Also steckte ich das Messgerät und das Oszilloskop ein und verband die Oszilloskopsonde mit dem CLK-Pin und die Sondenmasse mit dem GND-Pin.

Ein oder zwei Sekunden nach dem Anschließen des GND-Pins bliesen die IC-Kappen des Geräts ab, und der FI-Schutzschalter für die Eigenschaft blies und musste zurückgesetzt werden.

Was habe ich falsch gemacht? Wie hat das den RCD geblasen?

Die Sondenmasse des Oszilloskops ist mit der Erde (0 V) verbunden. Es ist wahrscheinlich, dass der "Boden" des Leistungsmessers nicht wirklich geerdet ist. Es ist wahrscheinlich, dass die "Masse" der Platine tatsächlich die Neutral- oder Netzspannung aufweist, sodass ein Stromkreis zwischen Neutralleiter und Masse oder Leitung und Masse entsteht, den der FI-Schutzschalter erkennt. Ohne einen Board-Schaltplan ist das Debuggen jedoch schwierig.

Zum Debuggen der Schaltung ist eine Differenzspannungssonde am besten geeignet. Andernfalls könnte die Sondenmasse mit dem Erdungsstift im Leistungsmesser verbunden werden.

GND im Kontext einer elektronischen Schaltung bezieht sich normalerweise auf die Referenzschiene, an der Dinge in dieser Schaltung gemessen werden. Es kann schwebend und isoliert sein, es kann an die Netzerde gebunden sein, oder wenn Sie Pech haben, kann es woanders gebunden sein. GND an externen Anschlüssen ist fast immer entweder schwebend oder an die Netzerde gebunden. Sobald Sie jedoch Ihren Schraubendreher herausnehmen und mit dem Anschluss an Ports beginnen, die nur für das werkseitige Programmieren / Testen / Debuggen oder Anschließen interner Module vorgesehen waren, sind alle Wetten ungültig .

Wenn Sie ein Leistungsmessgerät ohne externe Datenverbindungen bauen, ist es im Allgemeinen am einfachsten, Ihre "Schaltungsmasse" an das Stromnetz anzuschließen. Auf diese Weise benötigen Sie nur ein einfaches kondensatorbasiertes transformatorloses Netzteil für die Stromversorgung der Schaltung (ich gehe davon aus, dass diese großen Kappen dafür vorgesehen sind). Ein Vorwiderstand zum Messen des Stroms und ein Widerstandsteiler, der zum Messen der Spannung zum Neutralleiter ausgeht.

Selbst wenn ich eine Datenverbindung hätte, wäre ich versucht, dies auf diese Weise zu tun und dann die Datenverbindung zu optoisolieren.

Zielfernrohre verbinden normalerweise die Masse ihrer Eingänge mit der Netzerde. Sie können Bereiche mit schwebenden Eingaben erhalten, diese sind jedoch ungewöhnlich und teuer. Sie können auch isolierte Sonden bekommen, aber wieder teuer.

Schaltungsmasse an Netzstrom angeschlossen, Zielfernrohrmasse an Netzerde, das Ergebnis ist ein Kurzschluss von Netzerde an Netzstrom. KNALL.

Ich gehe davon aus, dass dieses Gerät während der Entwicklung debuggt wurde, indem es von einem schwebenden Ausgangstransformator gespeist wurde. Sobald dies erledigt war, konnte die Schaltungsmasse mit dem Oszilloskop verbunden werden, ohne einen Kurzschluss zu verursachen.

Kleine Geräte mit Wechselstromversorgung können Live- oder Neutralleiter für GND (DC-Masse) verwenden.

Ihre AC-Verkabelung verfügt wahrscheinlich über stromführende, neutrale und schützende Erdungskabel (PE). Neutral ist möglicherweise nicht auf dem gleichen Potenzial wie PE (live ist es offensichtlich nicht).

Der RCD vergleicht den im stromführenden Draht fließenden Strom mit dem im neutralen Draht fließenden Strom (sie sollten identisch sein). Wenn sie nicht übereinstimmen (was bedeutet, dass etwas Strom in PE fließt), löst der RCD aus.

Bei Ihrem Oszilloskop ist der DC GND wahrscheinlich über die Stromversorgung mit PE verbunden (es sind auch spezielle, vollständig isolierte Oszilloskope verfügbar). Wenn Sie das Oszilloskop GND mit GND Ihres Messgeräts verbinden, verbinden Sie PE wahrscheinlich mit Live oder Neutral, wodurch der FI ausgelöst wird.

Das Foto zeigt, dass das Gerät ein transformatorloses Netzteil verwendet - ziemlich offensichtlich aufgrund des Fehlens eines Transformators und zusätzlich der leicht erkennbaren gelben "X2" -Kondensatoren sowie der Gruppe von Komponenten auf der rechten Seite der oberen Leiterplatte, die repräsentativ sind von denen, die typischerweise in dieser Art von Stromversorgung verwendet werden. Wenn das Gerät keine (nicht isolierten) externen elektrischen Verbindungen zu seinen internen Schaltkreisen bietet, muss die "Erdungs" -Schiene des Netzteils nicht auf Erd- / Neutralpotential liegen, und es scheint, dass dieses Gerät tatsächlich solche verwendet eine "schwimmende" Bodenschiene.

Wie es die Norm ist, ist der Oszilloskopeingang "Masse" mit der Erde verbunden, und als Sie die "Masse" Ihrer Oszilloskopsonde an die "Masse" des Geräts angeschlossen haben, haben Sie diese "schwimmende" Schiene effektiv gegen Erde / Neutral kurzgeschlossen.

Hätten Sie Ihr Zielfernrohr überwacht, nachdem Sie Ihre Sonde angeschlossen und Ihr Erdungskabel angeschlossen haben, haben Sie möglicherweise bemerkt, dass an der Sonde eine große Spannung anliegt.

Was nicht sofort klar ist, ohne das spezifische Design des Netzteils zu kennen, ist, warum die ICs beschädigt wurden. Vermutlich ist dies nicht der Fall, wenn die "Masse" der Schaltung einfach mit der aktiven Leitung verbunden ist. Es wäre eine interessante Übung, den Stromversorgungskreis aufzuspüren und genau zu sehen, wie Ihre Erdungsverbindung zu dem Ergebnis geführt hat, das Sie erlebt haben.

Es ist eine klare und wichtige Lektion, keine Annahmen darüber zu treffen, was ein "GND" ist! Dies gilt unter allen Umständen, ist jedoch umso wichtiger, wenn diese Art der Stromversorgung im Spiel ist. Obwohl dies keine erschöpfende Prüfung ist, lohnen sich einige einfache Zählerprüfungen (Durchgangsprüfung im getrennten Zustand sowie Wechsel- und Gleichspannung im eingeschalteten Zustand) immer zwischen einer bekannten Masse und einer "vermuteten" Masse. Und wenn Sie trotzdem die Sonde Ihres Oszilloskops angeschlossen haben, lohnt es sich auch zu überprüfen, ob dort nichts Unerwartetes passiert.