Чому підключення осцилоскопа відключило мій RCD?

Я намагався дослідити інтерфейс SPI на лічильнику ліній електропередач (типова модель, яка вимірює напругу, частоту, ампер, ватт).

Я відкрив модуль і виявив, що шпильки SPI розірвані. Тож я підключив вимірювач і осцилоскоп, і з’єднав зонд осциліскопа до штифта CLK, а зонд - заземлення до штифта GND.

Через секунду-дві після підключення штифта GND вимкнули ковпачки ІС пристрою, а RCD властивості підірвався і його потрібно було скинути.

Що я зробив не так? Як це підірвало RCD?

Земля зонда осцилоскопа підключена до землі (0В). Цілком ймовірно, що "земля" лічильника електроенергії насправді не є заземленою. Цілком ймовірно, що "земля" плати насправді знаходиться на напрузі нейтралі або лінії, тому це створило б ланцюг між нейтраллю і землею або лінією та землею, яку виявив RCD. Але без схеми дошки важко відлагодити.

Для налагодження схеми найкращим було б датчик диференціальної напруги. В іншому випадку заземлювач зонда міг би бути приєднаний до заземлення в вимірювальній потужності.

GND в контексті електронної схеми зазвичай відсилається до опорної шини, по якій вимірюються речі в цій схемі. Він може бути плаваючим та ізольованим, він може бути прив’язаний до електромережі, або якщо вам не пощастило, він може бути прив'язаний десь в іншому місці. GND на зовнішніх роз'ємах майже завжди буде або плаваючим, або прив’язаним до мережевої мережі, але як тільки ви вийдете викрутку і почнете підключення до портів, призначених лише для заводської програми / тесту / налагодження або підключення внутрішніх модулів, тоді всі ставки будуть вимкнені .

Якщо ви будуєте лічильник електроенергії без зовнішніх підключень для передачі даних, то, як правило, найпростіше прив’язати свою «схему» до мережі живлення. Таким чином, вам просто потрібен простий конденсатор на основі безтрансформаторного живлення для живлення ланцюга (я очікую, що для цього використовуються ковпачки) Серійний резистор для вимірювання струму та резистивний дільник, що відходить до нейтралі для вимірювання напруги.

Навіть якщо б у мене було з'єднання для передачі даних, я б спокусився зробити це таким чином, а потім оптоізолював з'єднання даних.

Області застосування зазвичай прив'язують землю своїх входів до мережевої мережі. Ви можете отримати сфери застосування з плаваючими входами, але вони рідкісні та дорогі. Ви також можете отримати ізольовані зонди, але знову ж таки дорогі.

Замикання на ланцюг, пов'язане з мережевою мережею живлення, заземлення на землю мережі, в результаті коротке замикання від мережі земної мережі до живлення мережі. БАНГ.

Я очікую, що спосіб налагодження цього пристрою під час розробки полягав у тому, щоб подавати його від плавкого вихідного ізоляційного трансформатора. Як тільки це було зроблено, заземлення ланцюга можна було підключити до області дії, не викликаючи короткого замикання.

Невеликі пристрої з живленням змінного струму можуть використовувати живу чи нейтральну для GND (постійного струму).

Ваш провід змінного струму, ймовірно, має живі, нейтральні та захисні заземлюючі (PE) проводи. Нейтральний може бути не таким же потенціалом, як PE (жити, очевидно, немає).

RCD порівнює струм, що протікає в живому проводі, з струмом, що протікає в нейтральному проводі (вони повинні бути ідентичними), якщо вони не збігаються (це означає, що деякий струм тече в PE), RCD відключиться.

Ваш осцилоскоп, ймовірно, має постійний струм GND, підключений до ПЕ через джерело живлення (також доступні спеціальні повністю ізольовані прилади). Коли ви підключаєте діапазон GND до GND вашого лічильника, ви, ймовірно, підключаєте PE до живого або нейтрального, що відключає RCD.

На фото видно, що пристрій використовує конструкцію живлення без трансформаторів - досить очевидно, через відсутність трансформатора, а також легко впізнаваний жовтий "X2" конденсатор плюс групу компонентів з правого боку верхньої плати, які є репрезентативними тих, які зазвичай використовуються в цьому типі джерела живлення. Якщо пристрій не пропонує жодних (неізольованих) зовнішніх електричних підключень до його внутрішньої схеми, "заземлений" рейковий блок живлення не повинен бути на Землі / Нейтральному потенціалі, і, здається, цей пристрій справді використовує таке "плаваючої" наземної рейки.

Як норма, вхід осцилографа "земля" підключений до Землі, і коли ви приєднали "землю" свого зонда осцилографа до "землі" на пристрої, ви фактично мали коротке замикання на "плаваючу" рейку до Землі / Нейтралі.

Якби ви контролювали сферу своєї дії після того, як ви приєднали зонд і перед тим, як підключити кабель заземлення, ви, можливо, помітили, яка велика напруга присутня на зонді.

Що не відразу зрозуміло, не знаючи конкретної конструкції джерела живлення, це те, чому пошкоджені ІМС. Імовірно, це не випадок, коли ланцюг "земля" просто прив'язаний до лінії "Актив". Було б цікавим вправою простежити ланцюг живлення та точно подивитися, як ваш заземлений привід призвів до результату, який ви відчули.

Це чітке і важливе заняття - не робити припущень щодо того, що таке "GND"! Це стосується будь-яких обставин, але тим більше важливо, коли цей тип живлення працює. Хоча це не вичерпна перевірка, деякі прості перевірки лічильника (перевірка безперервної дії під час відключення та напруга змінного та постійного струму під час живлення) завжди мають значення між відомим заземленням та "підозрюваним" заземленням. І якщо ви все-таки пішли вперед і все-таки підключили зонд свого осцилоскопа, також варто перевірити, що там нічого несподіваного не відбувається.