Helfen Sie dabei, aus einem Fehler beim Anschließen eines Oszilloskops zu lernen

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Ich habe diese Schaltung gebaut, um eine Lampe mit einem PWM-Signal zu dimmen. Es gab ein Problem, bei dem der MOSFET sehr heiß wurde. Also wollte ich wissen, was am Gate des MOSFET passiert.

Ich habe das PWM-Signal ausgeschaltet und mit meinem Multimeter als 12V gemessen . Jetzt bin ich sicher, dass ich die Wellenform mit meinem kleinen USB-Oszilloskop (Nennspannung 20 V) betrachten kann, das ich angeschlossen habe. Bammm, die Lichter gehen aus und ich habe ein gemauertes Oszilloskop und einen PC, der daran angeschlossen war.VGS

Ich bin ziemlich traurig darüber, meinen PC kaputt zu machen. Allerdings muss ich wissen, was schief gelaufen ist, also bin ich hier.


Über das Problem mit dem heißen MOSFET: Es stellte sich heraus, dass es einen Fehler im Code gab, der die PWM-Frequenz sehr hoch machte. Wenn Sie sicherstellen, dass 200 Hz eingestellt sind, wird die Überhitzung behoben und der Dimmer scheint nun wie vorgesehen zu funktionieren.


bearbeiten:

MOSFET: IXTQ40N50L2

Optokoppler: ILQ2

cyrili101
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Was ist dein V1, ist es das Netz? In diesem Fall haben Sie mehr oder weniger Ihre PCs daran angeschlossen. Schlechter PC ...
Wouter van Ooijen
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@WoutervanOoijen weist darauf hin, dass es hier nur um die Bodenreferenz geht. Ihr Oszilloskop erfordert nicht nur, dass die Differenzspannung in einem akzeptablen Bereich liegt, sondern dass jeder einzelne Eingang (Sie können auch über den Gleichtakt nachdenken), der absolut auf Masse bezogen ist, nicht zu groß ist. Ihre war zu groß ... Beeinträchtigt das Multimeter nicht, da es batteriebetrieben und isoliert ist und daher keinen absoluten Spannungsbezug hat.
Ben Voigt
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Und darf ich vorschlagen (es sei denn, Sie nehmen an einem Darwin-Preis teil), dass Sie keine Dinge bauen, die direkt an das Stromnetz angeschlossen sind, bis Sie absolut sicher sind, dass Sie wissen, was Sie tun? In Ihrer Schaltung schreit C1 Gefahr und fasst mich nicht an ! Legen Sie mindestens einen Entlüftungswiderstand an die Klemmen und schließen Sie einen Widerstand ein, der den Einschaltstrom begrenzt.
Wouter van Ooijen
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Verwenden Sie einen Trenntransformator, wenn Sie einen Prototyp für einen Netzspannungsschaltkreis erstellen, anstatt die Geräte direkt an das Stromnetz anzuschließen. Auf diese Weise müssen Sie und Ihre Ausrüstung zwei (im Gegensatz zu einem) stromführende Leiter gleichzeitig berühren, um zu sterben bzw. zu brechen. Weitere Informationen finden Sie in diesem Beitrag: electronics.stackexchange.com/questions/17496/…
jms
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EEVblog # 279 - So sprengen Sie Ihr Oszilloskop NICHT: youtube.com/watch?v=xaELqAo4kkQ
Anton Kedrov

Antworten:

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Bei der gezeigten Schaltung handelt es sich um ein Wechselstromnetz ohne jegliche Isolierung. Das Messen von Vgs mit einem Multimeter ist sicher, da das Multimeter in Bezug auf die Netzversorgung "schwimmt".

Ein PC schwebt aber nicht. Der PC hat normalerweise ein geerdetes Gehäuse, dh die Metallabschirmung am USB-Anschluss ist auch über das PC-Gehäuse mit dem Netzanschluss verbunden.

Das Anschließen des USB-Oszilloskops an das Stromnetz ist daher unvermeidlich. Wenn dies geschehen ist, wird durch die Netzspannung Strom in das PC-Gehäuse (oder in die USB-Datenleitungen, je nachdem, welche Sonde angeschlossen ist) gedrückt, um zur Erde zurückgeführt zu werden.

Alle netzgekoppelten Stromkreise müssen mit schwimmenden Geräten ausgestattet sein. Sie könnten auf der sicheren Seite sein, wenn Sie einen Laptop anstelle eines PCs verwenden, aber es ist auch nicht so sicher, es sei denn, Sie haben wirklich alles rund um den Laptop isoliert und sichergestellt, dass Ihr Laptop in Bezug auf den Boden wirklich schwimmt.

Soosai Steven
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"Alle netzgekoppelten Stromkreise müssen mit schwimmenden Geräten ausgestattet sein." - Beachten Sie, dass dadurch das gesamte relevante Gerät auf Netzpotential gelegt wird. Berühren eines Teils davon, der nicht richtig isoliert ist = Tod.
März
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Ich würde es lieber so ausdrücken: "Alle Stromkreise, die am Netz gut ankommen, müssen potentialfrei sein und können anschließend mit ordnungsgemäß geerdeten Geräten gemessen werden"
Vladimir Cravero,
Ich nehme an, Sie wollten sagen, dass alle Hauptleitungen miteinander verbunden sind. Wenn Sie den netzgebundenen Stromkreis bereits schweben lassen, ist er tatsächlich nicht mehr netzgebunden. Somit ist die Frage, ob das Messgerät geerdet ist oder nicht, nicht mehr relevant.
Soosai Steven
Neugier: Müßte zunächst den Boden Teil der Sonde an die Schaltung Anschluss hat einen ausgelöst RCD , ohne dass (zu viel) Schaden?
Jonas Schäfer
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schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Abbildung 1 a, b und c.

Da der Stromkreis nicht isoliert ist, bewegt sich die untere Leitung Ihres Stromkreises mit der Netzspannung.

  • Bei positiven Halbwellen (b) würde der Boden von M2 normalerweise bei etwa 0,7 V über der neutralen Spannung gehalten. Da dieser mit der Netzerde verbunden ist, sind das 0,7 V über der Erde. Da das Oszilloskop und der PC einen Pfad mit geringerem Widerstand zur Erde bieten als die Diode, fließt der Strom durch sie und nicht durch die Diode. Ihre Geräte können 0,7 V überstehen, wenn der Kabelwiderstand hoch genug ist, um den Strom zu begrenzen.
  • Bei negativen Halbwellen (c) wird der Boden von M3 auf -170 V Spitze gezogen (wenn Sie eine 120-V-Versorgung haben). Ein hoher Strom fließt von der PC / Oszilloskop-Masse, da dies einen Kurzschluss von der Erde zur Folge hat. Dieser Strom verbrannte wahrscheinlich mehrere Erdungsspuren auf den Leiterplatten, die er durchlief. Sobald sie weg waren, wurde die Spannung an die Chips usw. angelegt und sie wurden ebenfalls zerstört.

Es ist eine schwierige Lektion, also lerne es gut. Stellen Sie sicher, dass Sie die Logik der obigen Erklärung verstehen. Wenn Sie das können, haben Sie mehr für die Kosten des Austauschs Ihrer Ausrüstung gelernt als viele bei kostenpflichtigen Kursen.


Da das Problem der Verwendung von Oszilloskopen in Netzstromkreisen in EE.SE häufig auftritt, kann Folgendes hilfreich sein.

Bildbeschreibung hier eingeben Bildbeschreibung hier eingeben

Abbildung 1 und 2. Fluke Scopemeter und Sondensatz. Beachten Sie den isolierten "BNC" -Anschluss und die Kabel einschließlich des schwarzen Steckers an der Erdungsklemme (der an der Seite der Sonde eingesteckt wird). Das Messgerät verfügt über eine Netzteilbuchse, die erst nach dem Einsetzen des freiliegenden Metalls Kontakt mit den Innenteilen herstellt. Eine optische serielle Schnittstelle ist an der Seite des Oszilloskops sichtbar.

Instrumente wie das Scopemeter in Abbildung 2 sind vollständig isoliert. Infolgedessen kann die Oszilloskoperdung mit jedem Punkt des zu untersuchenden Stromkreises verbunden werden, einschließlich der gleichgerichteten negativen Leitung von Abbildung 1. Selbst wenn das Gerät geladen ist, ist es vollständig von der Netzerde isoliert. Der einzige Punkt, den Sie beachten müssen, ist, dass die Erdungsklemmen der mitgelieferten A- und B-Kanalsonden nicht an zwei verschiedene Potentiale angeschlossen sind.

Transistor
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5

So nah und doch so katastrophal. Webressourcen sollten insbesondere bei Netzspannungsschaltungen einer Überprüfung unterzogen werden. Circuit-Lab sollte darüber informiert werden, dass sie einen garantierten PC-Killer und einen möglichen People-Killer veröffentlicht haben. Diese teuren Lektionen werden von den Überlebenden nie vergessen.
Ein großes Lob für die Entdeckung, dass schnelles PWM einen heißen MOSfet verursacht und langsames PWM eine Lösung ist. Eine Überarbeitung der Schaltung, die den Widerstand von 180K auf 10K reduziert, hilft ebenfalls ein wenig. Ihre Lösung von sehr langsamen PWM von 200Hz. ist auch eine anständige Abhilfe. Achten Sie darauf, Frequenzen zu wählen, die ein Vielfaches der Netzfrequenz sind, z. B. 240 Hz. wobei die Netzfrequenz 60 Hz beträgt. ergibt einen interessanten optischen Effekt.
Die Hauptrevision dieser Schaltung, um Katastrophen zu vermeidenDazu muss die PWM-Quelle vollständig vom MOSFET-Treiber isoliert werden: Bildbeschreibung hier eingeben Man sollte auch darauf achten, die Auswahl der Komponenten sorgfältig zu treffen. BR1 muss für eine Spannung ausgelegt sein, damit die Netzspannung von Spitze zu Spitze problemlos gemessen werden kann. Es muss auch darauf geachtet werden, dass der Lampenstrom mit einem beträchtlichen Headroom durchgelassen wird, da Lampen im kalten Zustand einen Stoßstrom benötigen, bis sie die Betriebstemperatur erreichen. Die Diode D1 kann eine kleine Diode sein, da für sie nur ein geringer Strom benötigt wird, sie muss jedoch für mindestens eine Netzspitzenspannung ausgelegt sein. Es wäre sicherer, eine Nennspannung von Spitze zu Spitze zu wählen.
Diese Schaltung mit einem beliebigen Oszilloskop abtastenist ein Scope-Killer. Kein von mir verwendetes Oszilloskop kann die Erdung (0V-Referenz) eines anderen Teils dieser Schaltung als der PWM-Quelle aushalten. Wenn Ihr USB-Oszilloskop über ein Datenblatt verfügt, ermitteln Sie sorgfältig die Gleichtaktspannungsgrenze . Hier erfahren Sie, wie weit der Eingangskreis von der Erdung abweichen kann, bevor ein Teil davon ausfällt. Einige sind nur wenige Volt. Diese Schaltung würde Hunderte von Volt des Gleichtaktbereichs erfordern. Nehmen Sie immer an, dass die 0-V-Referenz eines Oszilloskops direkt mit Masse verbunden ist, und denken Sie immer daran, dass die meisten Teile dieses Stromkreises bei Erdung zu einem spektakulären Ausfall führen.

glen_geek
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Verstehen Sie, dass Wolframlampen einen hohen Temperaturanstieg von> 3200 ° C und NTC von 10: 1 aufweisen. Wenn PWM-Impulse mit einer langsamen oder zu schnellen Rate auftreten, kann Ipk den 10-fachen Lampennennstrom erreichen oder große dynamische Verluste und FETs aufweisen RdsOn mit Widerstand kann mit I ^ 2R = Pd wärmer werden

Beachten Sie, dass Leitung und Neutralleiter nicht beschriftet sind und weder V + noch V- geerdet sind. Wir wissen jedoch, dass der Neutralleiter mindestens am Außentransformator geerdet ist. So können Sie ohne Vorsicht die Sondenmasse an die gleichgerichtete Leitung anschließen, anstatt 2 Diodentropfen vom Neutralleiter.

Dies erfordert zwei 10-M-Sonden, die für 400 V im differentiellen AB-Modus ausgelegt sind.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Dies ist eigentlich ein wichtiger Punkt - und "Kinder heutzutage" verstehen möglicherweise nicht unbedingt die Komplexität, wie unterschiedlich sich ein echtes Wolframfilament verhalten könnte. Strahlungskühlung, thermische Trägheit in Kombination mit dem dramatischen Widerstandsanstieg machen Spaß, sind jedoch keine einfachen Ersatzschaltbilder.
Uhoh
0

Bedenken Sie, dass Ihr PC sich selbst geopfert hat, um Ihr Leben zu retten.

Als Randnotiz können solche Messungen mit sogenannten isolierten USB-Hubs durchgeführt werden: Bildbeschreibung hier eingeben

Diese ermöglichen mehrere kV zwischen Ihrem PC (der normalerweise geerdet und berührungssicher ist) und Geräten wie USB-Geräten, die unter Spannung stehen können. Natürlich sollten Sie immer noch wissen, was Sie tun (z. B. berühren Sie das Zielfernrohr nur, wenn die Stromversorgung unterbrochen und alle HV-Kappen entladen sind).

Dmitry Grigoryev
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Ähm, ich bezweifle, dass sie für diesen Zweck entwickelt wurden. Ich stelle mir vor, dass sie dafür ausgelegt sind, Erdschleifen zwischen Geräten zu unterbrechen, anstatt absichtlich an das Stromnetz angeschlossen zu werden. Es sieht immer noch tödlich aus.
Transistor
@Transistor Wie würden Sie dann den Stromkreis des OP mit einem Zielfernrohr prüfen?
Dmitry Grigoryev
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Ich würde so etwas wie ein Fluke Scopemeter verwenden, das vollständig isoliert und fingerfest ist (und die PSU-Buchse ist berührungssicher und das Gehäuse ist entsprechend bewertet). Der "GND" -Eingang kann an einer beliebigen Stelle des Stromkreises angeschlossen werden. Option 2 ist eine Differenzmessung. Ich bin damit einverstanden, dass dies schwierig sein kann, wenn das kleine Signal von der Netzspannung überlastet wird. Das Thema der Live-Chassis-Oszilloskope wurde hier bereits behandelt. Ich habe es gesehen und fühlte mich am unwohlsten, wenn ich in der Nähe war. Ich frage mich, ob die PicoScope-Produktreihe isolierte Eingabemöglichkeiten mit vollständig isolierten Sonden bietet.
Transistor
@Transistor Dies ist definitiv für diesen Zweck vorgesehen - nicht unbedingt zum Schutz vor einem billigen Spielzeug-USB-Oszilloskop, sondern im Allgemeinen zum Schutz vorgeschalteter Geräte vor Feldgeräten, die möglicherweise keine Hochspannungspotentiale aufweisen. Dies ist ein industrietauglicher, isolierter USB-Hub mit spezifizierter 4-kV-Isolation. Der OP-Test hätte wahrscheinlich immer noch das Oszilloskop und den Hub beeinträchtigt, aber den vorgelagerten PC geschützt. Diese werden im Allgemeinen verwendet, um Kaskadenausfälle von unternehmenskritischen Upsream-Systemen zu verhindern, indem die fehlerhaften Geräte enthalten bleiben.
J ...
Das heißt, es wird einen fehlgeleiteten Experimentator sicherlich nicht davor bewahren, sich selbst mit einer gefährlichen Rennstrecke umzubringen. In dieser Hinsicht bietet es also überhaupt keinen Schutz. Es ist wirklich keine Lösung für das Problem, nicht zu wissen, wo Sie Ihre Sonden halten sollen und wo nicht.
J ...