Warum um alles in der Welt wird auf O-Scopes Earth verwiesen?

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Denken Sie darüber nach: Sie würden niemals ein "geerdetes" Multimeter als robust und nützlich empfinden, wenn ein Pfad zur Erdung durch das Multimeter eingeführt würde, der das Verhalten des Stromkreises modifiziert und möglicherweise das Multimeter mit Strömen beschädigt.

Warum beziehen sich so viele Oszilloskope auf Erde? Beim Lesen von Unterrichtsmaterial wird der Erdungsclip zum größten Teil falsch platziert, was zu schlechten Ergebnissen führt - wenn das o-scope nur als ausgefallenes Voltmeter verwendet wird!

Ich habe von einem Tek-Oszilloskop gehört, in dem sich ein Trenntransformator befindet. Ignoriere dies jedoch und berücksichtige, dass neuere DSOs möglicherweise Kunststoffgehäuse haben (von denen ich vor allem annehmen würde, dass sie von Ihnen isoliert sind) Installieren Sie einen 1: 1-Wechselstromtransformator zwischen dem O-Oszilloskop und der Steckdose und begeben Sie sich auf die Suche nach verschiedenen heißen / neutralen / geerdeten Quellen, ohne dass Sie sich mehr Gedanken über einen Erdungsweg machen müssen.

Transient
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Der häufige Fehler, den Schüler machen, wenn sie den Erdungsclip falsch anbringen, hängt normalerweise nicht mit der Erdung zusammen. Der Fehler ist, dass sie nicht erkennen, dass die Spannung zwischen zwei Punkten gemessen werden muss, also machen sie seltsame Dinge. Ich habe gesehen, wie Schüler den Clip weggelassen haben, ihn an das Gleiche angeschlossen haben, das sie gerade prüfen, mehrere Stifte damit kurzgeschlossen haben, versucht haben, ihn an die Netzerde anzuschließen (indem man den Stecker halb herauszieht ...!) von seltsamen und bizarren Verhalten. Lesen Sie für "Erdungsclip" "Schwarzes Kabel des Multimeters" in dem von Ihnen gefundenen Lehrmaterial.
Optimal Cynic
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@OptimalCynic, viele, viele O-Scopes binden das fest an die Erde. Ich habe gesehen, wie Projekte in Rauch aufgegangen sind, als sie es mit etwas Angetriebenem verbunden und auf Masse gezogen haben, was zufällig der Stromquelle entsprach, die sie für den Neutralleiter verwendeten.
Kortuk
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Oh sicher, das ist wahr, und ich denke, der Punkt der ursprünglichen Frage (weshalb ich einen Kommentar gepostet habe, keine Antwort). Ich wollte nur darauf hinweisen, dass sich die meisten Schülerfehler meiner Erfahrung nach eher darauf beziehen, die Spannungsmessung nicht zu verstehen, als die Erdung nicht zu verstehen. Aber dann habe ich hauptsächlich Studenten der Elektrotechnik unterrichtet, und wir sind froh, dass das Labor nicht öfter abgebrannt ist.
Optimal Cynic
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@optimal zumindest bei allen Schülern, die ich unterrichtet habe, war der häufige Fehler, den Erdungsstift mit etwas zu verbinden, das nicht geerdet war. Dies liegt daran, dass sie verstanden haben, dass Spannung relativ ist, und dachten, es sei wie ein Multimeter.
Kellenjb

Antworten:

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Oszilloskope erfordern normalerweise eine erhebliche Leistung und sind physikalisch groß. Ein Chassis dieser Größe, das freiliegende Erdung an den BNC-Anschlüssen und den Erdungsklemmen der Sonde enthält, kann gefährlich sein.

Wenn Sie sich Wellenformen in wandbetriebenen Geräten ansehen müssen, ist es im Allgemeinen viel besser, den Trenntransformator an diesem Gerät anstatt am Zielfernrohr anzubringen. Sobald das Oszilloskop angeschlossen ist, stellt es eine Erdungsreferenz für den Teil des Stromkreises bereit, sodass andere Teile möglicherweise hohe, auf die Erdung bezogene Spannungen aufweisen, die gefährlich sein können. Sie werden jedoch wahrscheinlich vorsichtiger sein, Teile des Prüflings nicht zu berühren als den Bereich.

Scopes können auch andere Pfade zum Boden haben, die leicht zu vergessen sind. Zum Beispiel hat das Oszilloskop auf meiner Bank normalerweise eine permanente RS-232-Verbindung zu meinem Computer. Es wäre leicht, das Zielfernrohr schweben zu lassen, aber solche Dinge zu vergessen. Das Oszilloskop würde eigentlich nicht schweben. Bestenfalls würde eine Sicherung platzen, wenn sie zum ersten Mal an einer falschen Stelle an ein Wandgerät angeschlossen wird.

Hersteller könnten den Anwendungsbereich leicht genug einschränken, aber dies würde sie wahrscheinlich für Haftungsprobleme öffnen. In der Regel sind Tischgeräte nicht isoliert, sondern Handgeräte. Wenn Sie wirklich häufig isolierte Messungen durchführen müssen, können Sie batteriebetriebene Handfernrohre erwerben.

Olin Lathrop
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Ja, aber warum nicht einfach die Scope-Eingänge differenzieren?
Nibot
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Differential so? tek.com/differential-probe (Beachten Sie die Preisschilder.)
Markrages
USB-Oszilloskope (oder Datenerfassungskarten, die fast dasselbe sind) können über PCI oder USB mit Strom versorgt werden. Sie bieten häufig vollständig differenzielle Eingaben (und Sie können sie für mehr als 300 Euro / Dollar finden).
Clabacchio
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Diese Antwort beantwortet die Frage: "Warum ist die Gehäuseerdung des Oszilloskops nicht von der Erdung isoliert?"
Nibot
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@nibot: Richtig. Wie Sie sagten, beantwortete ich die gestellte Frage, nicht die, die Sie erfunden haben.
Olin Lathrop
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WARNUNG: Nachfolgend wird erläutert, wie Sie die Wahrscheinlichkeit verringern, dass Sie sterben oder andere töten.
Das Lesen kann als nützlich angesehen werden.
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Betrachten Sie diese "informierte Meinung" eher als heilige Schrift.

In einem Oszilloskop wollen Sie das beste Ergebnis, das Sie für das Geld bekommen können, und es ist weitaus einfacher, einen Single-Ended-Verstärker als einen Differential-Verstärker zu bauen, wenn Sie einen linearen Verstärkungsfaktor für so viel Bandbreite wie möglich und eine konstante Phasenverzögerung wünschen. Ein Oszilloskop ist häufig erforderlich, um ein nicht sinusförmiges Signal zu messen. Daher ist es wichtig, dass Sie die Frequenzkomponenten "über den gesamten Bereich" genau erfassen können, um ein genaues Bild davon zu erhalten, was wirklich vorhanden ist. In vielen Fällen ist ein Single-Ended-Kanal ausreichend, um doppelte, auf Erde bezogene Kanäle für mehr als einen einzelnen Differenzialkanal, jedoch weniger bis merklich weniger als fällige Differenzialkanäle zu erhalten.

Viele bessere Oszilloskope verfügen über einen Zweikanal-Subtraktionsmodus, der eine Annäherung an einen Differenzverstärker bietet. Die Annäherung ist leicht offensichtlich in der Fähigkeit, die Kanalverstärkungen unabhängig einzustellen, um das Gleichtaktsockel auf Null zu setzen oder eine Komponente davon hinzuzufügen, falls dies gewünscht wird.

Personen, die einen echten Floating-Differential-Modus "haben müssen", können das optionale Add-On-Differential-Modul erwerben.


Ein Oszilloskop "schweben"damit der örtliche Boden nicht auf wahrem Boden ist, ist eine Zeit, die geehrt und für gewöhnlich etwas verpönt wird. In vielen Fällen funktioniert es gut genug. In meiner (vor langer Zeit) Universitätszeit war es üblich, einen Netzstecker mit einer Steckdose zu haben. Der Stecker hatte den Erdungsstift abgeschnitten, und der Stecker war gewöhnlich hellrot gefärbt, um den verschiedenen unvermeidlichen Folgeereignissen zuvorzukommen. Damit dies funktioniert, müssen die Verstärker einseitig gebaut sein, aber mit dem Schutzleiter des Oszilloskops die einzige Verbindung zur lokalen (realen) Masse herstellen. Dies ordnet diese Methode der gleichen Klasse zu wie die in der Frage beschriebene - der "1: 1-Transformator wird durch eine isolierte Stromversorgung ersetzt. Wo ein smps für die Netzversorgung verwendet wird (wie dies fast immer bei Geräten der Fall sein wird, die zu einem beliebigen Zeitpunkt seit Noahs Rücktritt hergestellt wurden), muss man sich möglicherweise über die möglichen Auswirkungen von X- und Y-Kondensatoren Gedanken machen, die zwischen Oszilloskop-P & N und Oszilloskop-Masse angeschlossen sind. Diese werden durch den 1: 1-Transformator von der echten PNE isoliert, können aber dennoch interessante Dinge für den Versuch tun, einen geeigneten symmetrischen Verstärker zu emulieren.

A BIGDas Problem tritt (oder kann) auf, wenn Sie versuchen, verschiedene heiße / neutrale / geerdete Quellen auf fröhliche Weise zu untersuchen, ohne sich Sorgen über einen Weg zur Erde zu machen, der nicht mehr zwei Kanäle gleichzeitig verwendet. Oder es zu versuchen. Die neu gewonnene Freiheit, Ihre Sondenspitze + Erdung als Vin1-Vin2 zu verwenden, erstreckt sich NICHT auf zwei Kanäle, bei denen Vin2 nicht für beide Kanäle gleich ist. Dies ist blindlings offensichtlich, entweder bevor Sie dies lesen oder wenn Sie es tun, ABER die Tatsache, dass Sie es nicht aufgenommen haben oder eine Einschränkung in Ihrer Frage bemerkt haben, zeigt, wie leicht es ist, es zu übersehen. Auch wenn SIE sich dieser nicht allzu subtilen Einschränkung bewusst sind, kann sie dennoch jemanden töten, der Ihre Geräte verwendet oder mit Ihnen zusammenarbeitet oder der gerade physisch mit der Erdungsklemme auf Kanal 2 in Kontakt steht, wenn Sie sich entscheiden, Kanal 1 mit Erde zu verbinden zu phasen. Offensichtlich Ein bisschen gesunder Menschenverstand macht diese Praxis sicher für einen eher begrenzten Wertebereich von sicher, als die meisten Menschen es gewohnt sind. Ihr örtlicher Arbeitsschutzbeauftragter (die Namen variieren von Land zu Land) oder Ihr Chef oder Ihre kleine Tochter finden möglicherweise, dass die Praxis zu wünschen übrig lässt.

Trotzdem tun die meisten von uns im Rahmen ihrer täglichen Arbeit regelmäßig Dinge, die uns oder andere in einem Moment töten oder verstümmeln können, wenn wir gegen einen Gesellschaftsvertrag verstoßen oder akzeptable Verhaltensgrenzen überschreiten. Ein gutes Beispiel ist das Fahren eines Autos auf einer zweispurigen Straße mit Gegenverkehr auf der anderen Seite. Ihr Auto und Ihr Zielfernrohr können Sie und andere töten, wenn Sie falsch verwendet werden. Stellen Sie sicher, dass das Oszilloskop keine Mindestanforderung für das Spielen der von Ihnen beschriebenen Spiele ist. Ein potentialfreier Trennverstärker ist möglicherweise die bessere Wahl.

Russell McMahon
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+1 für "kann dich töten", einige innere Funktionen und andere Optionen. Ich muss das ein paar Mal durchlesen, wenn ich fertig bin. Vielen Dank, Russell.
Transient
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Ein wichtiger Grund für die Erdung von Oszilloskopen besteht darin, dass sie im Allgemeinen zwei oder mehr Kanäle haben, die eine gemeinsame Erdungsreferenz haben. Wenn ein Oszilloskop nicht geerdet ist und einer der Erdungseingänge der Sonde mit einem nicht geerdeten Metallgehäuse verbunden ist, während ein anderer Erdungseingang mit AC120 verbunden ist, kann die erste Sonde das zuvor genannte Gehäuse mit AC120 elektrifizieren, wodurch ein äußerst gefährlicher Zustand entsteht. Die Konstruktionsphilosophie des Oszilloskops lautet: Wenn die Erde einer Sonde mit einem freiliegenden Metallgegenstand verbunden sein könnte und die Erdungsklemme einer anderen Sonde eine gefährliche Spannung berührt, ist es besser, Funken an der letzten Stelle (oder noch schlimmer) fliegen zu lassen, als eine zu erzeugen Gefahr an der ersteren.

Superkatze
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2

Es ist zu verhindern, dass das Scope das EMI herumfliegt.

Die Erdung der Oszilloskop-Sondenmasse verbindet den langen Kabelschirm der Sonde mit der Erde. Der Bildschirm unterbindet die Abstrahlung von Interferenzen und stört die Spannung am Messkabel in der Mitte des Sondenkabels.

Andernfalls kann Ihre Messung Strahlungsgeräusche vom Prüfling, von der Netzbeleuchtung und anderen Störfaktoren enthalten (normalerweise viele in einem Prüflabor).

Tony Morris
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Ich war noch nie in einer Situation, in der ich das O-Oszilloskop über einen Trenntransformator isolieren musste. Ich verwende den Trenntransformator für die Geräte, die ich messe, z. B. ein Fernsehgerät oder ein SMPS. Ihre ersten Stufen der Stromversorgung sind in der Regel nicht isoliert. Meine Erfahrung stammt aus der Arbeit in einer Fernsehwerkstatt vor einigen Jahrzehnten, und wir gehen immer davon aus, dass das Gerät nicht isoliert oder seine Isolierung beeinträchtigt ist, bis es von außen auf Leckströme von freiliegendem Metall geprüft wurde.

Ich habe noch nie die Notwendigkeit für diese Diff-Sonden gesehen, denn wenn Sie das richtige O-Oszilloskop auswählen, wird diese Eingabe korrekt verarbeitet.

Auch um die Antwort auf Ihre Frage zu geben, müssen freiliegende Metalle gemäß den Vorschriften für Geräte wie UL und CE geerdet werden.

drtechno
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Wenn ein Erdungsfernrohr nicht erdungsbezogen ist, müssen alle Kanäle, sowohl die positiven als auch die negativen, voneinander isoliert sein (um zu verhindern, dass der negative Eingang eines Kanals mit den anderen Gegenstücken kurzgeschlossen wird).

Auf diese Weise können tragbare oder tragbare Oszilloskope mit einem Kanal als Multimeter verwendet werden (Beispiel: Velleman HPS50, Velleman HPS140i). Bei Doppel- oder Mehrkanaloszilloskopen ist nicht bekannt, ob die Kanäle voneinander isoliert sind.

Smeterlink
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Angenommen, die Kanäle eines Mehrkanaloszilloskops sind nicht isoliert, bis das Gegenteil bewiesen ist. Es gibt zwar Mehrkanaloszilloskope mit galvanisch getrennten Kanälen, diese sind jedoch eine Besonderheit.
Nick Alexeev
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Die berührbaren leitfähigen Teile der Sicherheitserdung verhindern, dass sich Menschen beim Messen von Hochspannungspotentialen umbringen. Andernfalls besteht für das Zielfernrohr und alle damit verbundenen Gefahrenpotentiale.

Das Isolieren der Kanäle voneinander und vom Rahmen des Geltungsbereichs würde das Preisniveau des Geltungsbereichs erhöhen. Gleichzeitig muss verhindert werden, dass leitende Teile berührbar sind. Einige TEK-Bereiche haben dies vor 10-15 Jahren implementiert.

Wenn Sie wissen, was Sie tun, um das Oszilloskop in Schwebe zu halten, ist dies kein Problem, aber die Person muss die Sicherheitsprobleme vollständig verstehen, um zu verhindern, dass leitende Teile / Geräte, die an das Oszilloskop angeschlossen sind, berührt werden und / oder der Prüfling ebenfalls isoliert wird.

thobie
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Das externe Gehäuse muss geerdet sein, die Eingänge jedoch überhaupt nicht. Möglicherweise müssen Änderungen vorgenommen werden, die den BNC-Boden überflüssig machen. Einfach zu machen und sollte es auch sein. Grüße CB

user174994
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Überlegen Sie, was passieren würde, wenn das Oszilloskop schwebend wäre. Es ist sinnvoll, den Sondenclip an einer Seite einer Differentialleitung (z. B. RS422) und die Sondenspitze an dem anderen Bein anzuschließen. Die Spitzenseite würde typischerweise eine Belastung von 10 M / 10 pF sehen, aber die Klemmenseite würde eine schlecht definierte kapazitive Last zurück durch den Netztransformator zum Netz und zum Neutralleiter sehen. Alles, was über dem Audiospektrum gemessen wird, ist höchst verdächtig.

Kiwiron
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