Meça a ondulação da fonte de alimentação com Rigol DS1052E

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Recentemente, recebi (como presente de aniversário) um osciloscópio Rigol DS1052E. Eu li sobre osciloscópios, mas nunca usei um.

Então, minha pergunta é:

  • Como posso medir a tensão de ondulação de uma fonte de alimentação linear flutuante usando este osciloscópio?

Isso pode ser feito com este osciloscópio (ou o ruído do modo comum será muito alto, pois o clipe de aterramento da sonda está ligado à terra)? Para obter uma leitura bastante precisa, eu precisaria de sondas diferenciais? Ou posso usar os dois canais do escopo e adicioná-los?

Buzai Andras
fonte

Respostas:

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Você deve poder medir com segurança a fonte de alimentação linear flutuante, desde que saiba o que está fazendo e tenha certeza de que a fonte está de fato flutuando.

Então, o primeiro passo é garantir que o suprimento esteja flutuando. Seria simples usar um multímetro para confirmar que não há um caminho condutor entre os trilhos e o terra da fonte de alimentação. Isso é verdade, você pode simplesmente conectar o conector de aterramento da sonda do osciloscópio a algum ponto do circuito. Muitas vezes, essa seria a linha negativa do circuito, mas não precisa ser.

Se a fonte de alimentação não estiver flutuando (ou, mais claramente, com o aterramento), você deverá conectar o terra da sonda do osciloscópio ao trilho de aterramento da fonte de alimentação. Normalmente, esse seria o trilho negativo, mas poderia ser positivo; portanto, para ter 100% de certeza, você precisará confirmar a conexão à terra com um multímetro.

Observe que depois de conectar o clipe de aterramento da sonda a alguma parte do circuito, essa parte será agora referenciada ao terra! Isso é importante, porque o clipe de aterramento da outra sonda também está conectado ao terra e, se você tocar outra parte do circuito com ele, fará um curto-circuito no terra, o que pode ter consequências muito negativas.

Aqui está um diagrama das conexões usuais da sonda dentro de um osciloscópio:

ligação à terra

Portanto, se você, por exemplo, conectar o clipe de aterramento de uma sonda ao trilho negativo da fonte e a outra ao positivo, você terá um curto-circuito.

Agora, sobre a medida real em si:

O primeiro passo seria verificar se a sonda pode lidar com as tensões e determinar a configuração apropriada da sonda. Geralmente, a atenuação de 10x é usada nas sondas, pois isso representa o que normalmente é carga insignificante na fonte de alimentação e fornece mais largura de banda para o osciloscópio.

Depois disso, conecte o clipe de aterramento da sonda à fonte de alimentação e a ponta da sonda ao ponto que deseja medir. Algumas fontes recomendam que o dispositivo testado seja desligado durante a conexão, o que, para mim, parece uma boa idéia, pois minimiza as chances de fazer um curto em algum lugar onde não deveria estar ao conectar a sonda. Depois de conectar a sonda, verifique se a sonda está conectada corretamente e não está tocando em algo que não deveria estar, como dissipadores de calor (que podem estar conectados ao lado negativo da fonte de alimentação).

Em seguida, ative o osciloscópio e verifique se o fator de atenuação da sonda está definido na mesma configuração que a observada na sonda. Em seguida, verifique se a configuração de acoplamento da sonda está correta. Não deve ser definido como terra e deve ser definido como DC. Mais sobre isso está no manual abaixo To Set up the Vertical System.

O próximo passo seria definir a tensão de disparo do osciloscópio para a sonda conectada um pouco mais alta (ou mais baixa) do que a tensão nominal da fonte de alimentação. Isso deve fazer com que o escopo seja acionado em ondulação.

Depois disso, ligue a fonte de alimentação. Você poderá ver uma linha (mais ou menos) plana representando a tensão de saída da fonte na tela e poderá observar alguma interferência nessa tensão.

A próxima parte é um pouco mais difícil de explicar e um pouco mais experimental, mas uma vez que você faça isso algumas vezes, será fácil.

A idéia é ampliar a interferência que você vê. Você pode tentar com medições automáticas e ver como elas funcionam. Caso eles não mostrem o que você deseja ver, explicarei como fazê-lo manualmente. A história toda é explicada nas configurações horizontal e vertical, parte do manual. Basicamente, você usa o botão de escala para ampliar a onda que vê e, em seguida, o botão de posição para definir a onda no centro. Normalmente, ajusto primeiro as configurações verticais, depois a horizontal e repito o procedimento até conseguir ver claramente a ondulação. Depois de vê-lo, você pode medir a ondulação usando a gratícula ou os cursores. O uso do cursor é explicado no exemplo 5, no final do manual, para o escopo e noTo Measure with Cursorsseção. Ao usar a gratícula, basta procurar quanto tempo ou volts cada divisão representa e multiplicar o número de divisões ocupadas pelo valor que você possui. A medição do cursor geralmente fornece resultados mais precisos.

Até agora não mencionei o menu de matemática, porque não há necessidade de usá-lo. Você definitivamente precisa referenciar algum ponto do circuito ao terra dos osciloscópios, pois o osciloscópio faz todas as medições em relação ao terra. Se você conectar uma sonda ao trilho positivo da fonte de alimentação e a segunda à negativa e subtraí-las, obterá o mesmo resultado como se tivesse medido contra o terra do clipe da sonda.

Observe que, no caso da fonte de alimentação linear isolada, você não pode obter um loop de aterramento e ter ruído, pois não haverá corrente saindo do terra da fonte de alimentação através do terra do osciloscópio para o terra principal, porque a própria fonte de alimentação não está '' • Referenciado a terra e não há loop fechado para a corrente passar.

Um pouco sobre o acoplamento CA: como Vorac diz, se você definir a sonda para o acoplamento CA, removerá os sinais de baixa frequência. Isso inclui o componente CC da tensão da fonte de alimentação, que deixará você com apenas a ondulação. Dessa forma, você pode evitar a necessidade de usar os controles de posição vertical para exibir o ruído, pois ele já estará centralizado em zero volts, para que você possa ampliar o zoom.

Outra coisa útil são as configurações de gatilho. Você também pode definir a filtragem como circuito de acionamento, para que funcione nas frequências CA, CC, baixas ou altas. O acoplamento do gatilho CA removerá todos os sinais abaixo de 10 Hz do circuito do gatilho, para que sinais periódicos lentos não interfiram no gatilho. A rejeição de LF bloqueará todos os sinais abaixo de 8kHz e a rejeição de HF bloqueará todos os sinais acima de 150 kHz. Às vezes, isso pode ser útil se você estiver tentando se concentrar em apenas um componente do sinal e acioná-lo.

AndrejaKo
fonte
+1 Ótima resposta! Talvez uma seção sobre o acoplamento CA possa ser adicionada, para fornecer uma alternativa ao zoom tedioso.
Vorac
@Vorac Eu estava com um pouco de medo de remover algum ruído necessário, mas apenas remove tudo abaixo de 10 Hz aqui, então provavelmente vai ficar tudo bem.
AndrejaKo
@AndrejaKo Obrigado por esta ótima resposta. Tenho mais uma pergunta: posso confiar nas medições de ondulação feitas com esse escopo (Rigol DS1052E)? Quero dizer, o ruído interno desta unidade não é muito alto para medições de ondulação?
Buzai Andras
@Buzai Andras Bem, isso depende da boa leitura que você deseja. Na verdade, não li muito sobre problemas de ruído interno com este osciloscópio, então não sei dizer se é um grande problema ou não, mas a unidade parece ser bem recomendada, portanto, provavelmente não seria um grande problema. Você tem alguma fonte mencionando os problemas de ruído interno? Você também precisa nos contar mais sobre a própria fonte de alimentação linear. É algum tipo especial de baixa ondulação? Que tensão de ondulação você espera?
AndrejaKo
@AndrejaKo No processo de aprendizado de eletrônica, comecei a projetar minha própria fonte de alimentação. Nada de especial, apenas o tipo LM317 padrão :). Então, eu estava pensando em medir a ondulação para isso. Eu esperaria uma ondulação de 10-15mV (pico a pico). Obrigado.
Buzai Andras
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Se eu pudesse consultá-lo no manual , página 2-92. Esta é a interface para medição automática de {frequência da harmônica dominante, valor mínimo, valor máximo, amplitude} entre outros. Eu acho que você precisa medir a amplitude pico a pico.

Por outro lado, você pode "Adicionar, Subtrair e Multiplicar Funções Matemáticas" no botão Math (Funções Matemáticas == sinais de dois canais diferentes). Eu acho que você não precisa disso, no entanto.

Por fim, uma palavra em declínio (embora você saiba disso e até mencione na sua resposta, eu gostaria de enfatizar). Como o clipe de aterramento está amarrado à terra, você nunca deve medir a energia da parede sem um transformador de isolamento . Sua fonte de alimentação está flutuando, portanto, isso não é uma preocupação neste momento .

Vorac
fonte
never measure the wall power without an isolation transformerO que? O ponto principal da conexão à terra no osciloscópio é garantir que o dispositivo seja seguro e nunca deve ser contornado, principalmente por esse motivo.
AndrejaKo
Bem, o clipe zero da sonda de medição está aterrado. No meu layout, o chão da parede está em curto-circuito até a parede zero (muito ruim - mas muitas pessoas o fazem dessa maneira). Assim, conectar o clipe a um fio quente resulta em um curto. Novamente, a fiação adequada requer linhas de energia com três fios, mas em muitas casas essa não é a situação.
Vorac 6/07/12
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Como o OP tem uma fonte de alimentação flutuante, conectar o clipe da sonda aterrada a uma linha positiva não deve criar um curto. Além disso, mesmo que o aterramento do edifício não esteja zerado, mas conectado ao aterramento real, você ainda terá um curto com fonte de alimentação não isolada se o aterramento da sonda estiver conectado ao positivo, pois a linha zero da energia do edifício é realmente referenciada ao aterramento .
AndrejaKo
@AndrejaKo, você poderia explicar melhor. Do jeito que eu vejo, o clipe está em curto para zerar o muro através do osciloscópio. Tocar em um fio ativo cria um curto {fio ativo - zero} e um show de luzes. É bom ressaltar que a construção do zero é aterrada.
Vorac 6/07
Talvez eu precise trazer uma foto para cá. Antes de começar a desenhar, gostaria de confirmar que o entendi corretamente: você quer uma explicação de por que, ao conectar o clipe da sonda ao trilho positivo de uma fonte de alimentação flutuante, você não consegue um boom, show de luzes e um cabo de aterramento líquido, certo?
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