Por que na Terra os O-Scopes são referenciados na Terra?

Pensando nisso: você nunca consideraria um multímetro "aterrado" tão robusto e útil se fosse introduzido um caminho de aterramento através do multímetro, modificando o comportamento do circuito e possivelmente danificando o multímetro com correntes.

Por que tantos terra de osciloscópios são referenciados? Ao ler algum material educacional, a maioria dos "erros comuns cometidos pelos alunos" estão colocando o clipe de aterramento incorretamente e causando resultados ruins - quando o o-scope está sendo usado apenas como um voltímetro sofisticado!

Eu ouvi falar de um escopo da Tek com um transformador de isolamento dentro .. no entanto, ignorando isso, e levando em conta que os DSOs mais novos podem ter caixas de plástico (isoladas de você, o mais importante que eu suponho), basta remover o pino de aterramento e instalar um transformador de CA 1: 1 entre o osciloscópio e a saída e estar no meu caminho feliz sondando várias fontes quentes / neutras / aterradas sem se preocupar com um caminho de aterramento por mais tempo?

Os osciloscópios geralmente requerem energia significativa e são fisicamente grandes. Ter um chassi desse tamanho, que incluiria terra exposta nos conectores BNC e nos clipes de aterramento da sonda, seria flutuante.

Se você precisar observar formas de onda em equipamentos de parede, geralmente é muito melhor colocar o transformador de isolamento nesse equipamento, em vez de no escopo. Uma vez conectado o osciloscópio, ele fornece uma referência de aterramento à parte do circuito, para que outras partes possam ter altas voltagens referenciadas ao terra, o que pode ser perigoso. No entanto, você provavelmente terá mais cuidado para não tocar em partes da unidade em teste do que no escopo.

Os escopos também podem ter outros caminhos para o solo que são fáceis de esquecer. Por exemplo, o escopo no meu banco geralmente tem uma conexão RS-232 permanente com o meu computador. Seria fácil mudar o escopo, mas esquecer essas coisas. O escopo não seria realmente flutuante. Na melhor das hipóteses, um fusível estouraria quando fosse conectado pela primeira vez a uma unidade de parede em teste no lugar errado.

Os fabricantes poderiam isolar o escopo com bastante facilidade, mas isso provavelmente os abre para problemas de responsabilidade. Em geral, o equipamento de bancada não é isolado, mas o de mão. Se você realmente precisar fazer medições isoladas com freqüência, poderá obter escopos de mão com bateria.

AVISO: Os meios de ter menos probabilidade de morrer ou de matar são discutidos abaixo.
A leitura pode ser considerada útil. .

Considere esta "opinião informada" em vez de escritos sagrados.

Em um osciloscópio, você deseja o melhor resultado possível e é muito mais fácil construir um amplificador de extremidade única em vez de um diferencial quando você deseja um ganho plano da régua para o máximo de largura de banda possível e um atraso de fase constante. Um osciloscópio é mais frequentemente necessário para medir um sinal não sinusoidal; portanto, a capacidade de lidar fielmente com os componentes de frequência "em toda a faixa" é vital para fornecer uma imagem precisa do que realmente está lá. Em muitos casos, o término único é bom o suficiente para que eles possam fornecer canais referenciados a terra duplos para mais de um único canal diferencial, mas menos ou notavelmente menos do que os canais diferenciais devidos.

Muitos osciloscópios melhores têm um modo de subtração de canal duplo, que fornece uma aproximação a um amplificador diferencial. A aproximação é prontamente óbvia na capacidade de ajustar independentemente os ganhos de canal, de modo a anular o suporte do modo comum ou adicionar algum componente dele, se desejado.

Pessoas que "precisam ter" o verdadeiro modo diferencial flutuante podem comprar o complemento opcional opcional, que certamente será caro.

"Flutuando" um osciloscópiopara que o terreno local não esteja em condições reais é um momento honrado e geralmente um tanto desaprovado pela prática. Em muitos casos, funciona bem o suficiente. A prática comum nos meus dias de universidade (há muito tempo) era ter um plugue de energia com uma tomada de volta. O plugue cortou o pino de aterramento e o dito plugue era geralmente de cor vermelha brilhante, na tentativa de impedir os vários eventos conseqüentes inevitáveis. Para que isso funcione, os amplificadores devem ter sido construídos com uma extremidade, mas flutuando com o fio terra do osciloscópio, a única conexão ao terra local (real). Isso coloca esse método na mesma classe que a descrita na pergunta - o transformador "1: 1 é substituído por uma fonte de alimentação isolada. Onde um smps é usado para o fornecimento de energia (como quase sempre é o caso de equipamentos fabricados a qualquer momento desde que Noah se aposentou), talvez seja necessário pensar nos possíveis efeitos dos capacitores X&Y conectados entre o P&N e o terra do osciloscópio. Estes são isolados do verdadeiro PNE pelo transformador 1: 1, mas ainda podem fazer coisas interessantes para uma tentativa de emular um amplificador balanceado adequado.

UM GRANDEO problema ocorre (ou pode) quando você tenta entrar no seu caminho alegre, sondando várias fontes quentes / neutras / aterradas, sem se preocupar com um caminho a aterrar por mais tempo, usando dois canais por vez. Ou tentando. A liberdade recém-descoberta de usar a ponta da sonda + terra, pois o Vin1-Vin2 NÃO se estende a dois canais em que o Vin2 não é o mesmo para os dois canais. Isso é absolutamente óbvio antes de você ler isso ou ao fazê-lo, mas o fato de não incluí-lo ou observar uma ressalva em sua pergunta mostra como é fácil ignorar. Mesmo que você esteja ciente dessa limitação não tão sutil, ele ainda pode matar alguém que usa seu equipamento ou que trabalha com você ou que simplesmente está em contato físico com o grampo de terra no canal 2 quando decide conectar o terra do canal 1 para fase. Obviamente , um pouco de bom senso torna essa prática segura [tm] para uma faixa de valores de segurança bastante mais limitada do que a maioria das pessoas está acostumada. Seu inspetor de segurança ocupacional local (os nomes variam de acordo com o país) ou o chefe ou a filha pequena podem achar a prática necessária.

Tudo isso dito, a maioria de nós faz coisas regularmente, como parte de nossas vidas diárias, capazes de matar ou mutilar a nós ou a outras pessoas em um momento, se violarmos o contrato social ou ultrapassarmos limites aceitáveis ​​de comportamento. Dirigir um automóvel por uma estrada de duas faixas com tráfego próximo do outro lado é um bom exemplo. Seu carro e seu escopo podem matar você e outras pessoas se usados ​​incorretamente. Certificar-se realmente de que o escopo não é um requisito mínimo para jogar os jogos que você descreve. Um amplificador de isolamento flutuante PODE ser uma escolha melhor.

Um grande motivo para os escopos serem aterrados é que eles geralmente têm dois ou mais canais que compartilham uma referência comum. Se um osciloscópio não estiver aterrado e uma das entradas de aterramento da sonda estiver conectada a um chassi de metal exposto não aterrado enquanto outra entrada de aterramento estiver conectada ao AC120, a primeira sonda poderá eletrificar o chassi mencionado acima com o AC120, criando uma condição extremamente perigosa. A filosofia de design do escopo é que, se o aterramento de uma sonda puder ser conectado a um objeto de metal exposto e o clipe de aterramento de outra sonda tocar uma tensão perigosa, seria melhor que faíscas voassem no último ponto (ou pior) do que criar um perigo no primeiro.

É para parar o 'escopo lendo o EMI voando por aí.

Aterrar o terra da sonda do osciloscópio está conectando a blindagem do cabo longo da sonda à terra. A tela para a interferência irradiada, perturbando a tensão no fio de medição no centro do cabo da sonda.

Caso contrário, sua medição poderá conter ruído irradiado do equipamento em teste, iluminação da rede elétrica e tudo o mais que estiver circulando (geralmente lotes em um laboratório de teste).

Nunca estive em uma situação em que precisaria isolar o o-scope por meio de um transformador de isolamento. Eu uso o transformador de isolamento no equipamento que estou medindo, como uma TV ou um SMPS. Seus primeiros estágios da fonte de alimentação geralmente não são isolados. Minha experiência vem do trabalho em uma oficina de TV há algumas décadas e sempre assumimos que a unidade não está isolada ou que seu isolamento é comprometido até ser testado quanto a correntes de vazamento de metal exposto no exterior.

Eu nunca vi a necessidade dessas sondas diff, porque se você selecionar o o-scope correto, ele manipulará essa entrada corretamente.

Também para responder ao título da sua pergunta, é porque é um requisito que o metal exposto seja aterrado de acordo com reguladores de eletrodomésticos como UL e CE.

Se um osciloscópio de aterramento não for referenciado à terra, todos os canais devem ser isolados um do outro, tanto sondas positivas quanto negativas (para evitar o atalho da entrada negativa de um canal com as outras contrapartes).

Osciloscópios portáteis ou de mão com um único canal funcionam dessa maneira e você pode usá-los como um multímetro (por exemplo, Velleman HPS50, Velleman HPS140i). Sobre osciloscópios de dois ou mais canais, não faço ideia se os canais estão isolados um do outro.

As peças tocáveis ​​condutoras de aterramento de segurança evitam que as pessoas se matem enquanto medem os potenciais de alta tensão - caso contrário, o escopo e tudo o que está conectado a ele teriam um potencial perigoso.

Isolar os canais um do outro e da estrutura do escopo aumentaria o nível de preço do escopo. Ao mesmo tempo, é necessário impedir que qualquer parte condutora seja tocável. Alguns escopos da TEK implementaram isso há 10 a 15 anos.

Se você sabe o que está fazendo, a flutuação do osciloscópio não é um problema, mas a pessoa deve entender completamente os problemas de segurança, evitando poder tocar em peças / dispositivos condutores conectados ao osciloscópio e / ou isolar o DUT também.

O caso externo deve ser aterrado, mas as entradas não são de todo. Podem ser necessárias alterações para tornar o terreno exposto ao BNC obsoleto. Fácil de fazer e deve ser. Cumprimentos CB

Tente pensar no que aconteceria se o escopo estivesse flutuando. Seria razoável conectar o clipe da sonda a um lado de uma linha diferencial (por exemplo, RS422) e a ponta da sonda à outra perna. O lado da ponta normalmente exibia uma carga de 10M / 10pf, mas o lado do clipe veria uma carga capacitiva mal definida de volta através do transformador de rede para a rede elétrica e neutro. Qualquer coisa medida acima do espectro de áudio seria altamente suspeita.