¿Cómo manejan las interfaces de conexión física los voltajes flotantes?

Lo siento si esta es una pregunta un poco novata, pero soy nuevo en la electrónica y he llegado a un problema para el que no puedo ver una respuesta obvia.

Hace un tiempo tuve un encuentro un poco aterrador al conectar una máquina con Arduino a mi PC. El dispositivo funcionó bien con una fuente de alimentación de PC, pero una vez que lo cambié por uno de marco abierto, noté un arco eléctrico grave cuando acerqué el cable USB al puerto de mi PC. Después de algunas investigaciones, determiné que esto se debía al hecho de que la nueva fuente de alimentación no estaba conectada a tierra internamente y una vez que hice las modificaciones necesarias, mi problema se solucionó.

Lo que realmente me deja perplejo es cómo los productos de electrónica de consumo manejan este problema de voltaje flotante cuando interactúan con dispositivos conectados. Lo que me pregunto es cómo, por ejemplo, una computadora portátil que funciona con su batería sin ninguna referencia a tierra posible puede conectarse a una impresora USB sin ningún problema. ¿Es que el regulador interno de la computadora portátil asume inmediatamente la conexión a tierra del USB como su referencia de conexión a tierra y, de ser así, cómo evitaría eso un arco inicial?

Respuestas (1)

Creo que el problema que experimentaste en realidad se debió a que había una conexión a tierra en ambos extremos. Lo que viste fueron los resultados finales de un bucle de tierra .

Cuando tiene dos sistemas, cada uno con su propia fuente de alimentación, ambos conectados a tierra a través de diferentes rutas, la resistencia de esa ruta a tierra puede diferir para cada dispositivo. Eso significa que, de hecho, el potencial eléctrico a tierra puede ser diferente entre las dos unidades.

Conecte esos dos voltajes diferentes juntos, con lo que básicamente equivale a un cortocircuito, y obtendrá una chispa.

Cuando tiene algo que no tiene conexión a tierra, no hay diferencia de voltaje, ya que solo un lado tiene potencial a tierra real. En el portátil la conexión a tierra no forma parte de su circuito de ninguna forma.

Por cierto, las especificaciones USB en realidad establecen que el blindaje de un cable USB solo debe conectarse a tierra en el extremo del host, no en el extremo del dispositivo, a menos que ese dispositivo esté alimentado únicamente por bus, en cuyo caso el blindaje forma parte del retorno a tierra para el fuerza.

Bien, supongo que eso podría tener sentido, la fuente de alimentación inicialmente solo tenía una conexión activa y neutra a la red eléctrica y luego conecté el cable de tierra a la conexión a tierra para resolver el problema. ¿Esto indicaría alguna conexión a tierra complicada a través del cable neutro? Además, lo que quiero decir es que la computadora portátil tendrá una conexión a tierra interna o una referencia de 0 V y la impresora tendrá otro voltaje como conexión a tierra o 0 V, ahora digamos que estos difieren drásticamente, ¿por qué no habría un arco entre ellos?
Puede haberlo, pero no lo ves por todo el plástico que hay alrededor del conector. Además, si la impresora está diseñada correctamente, el protector del enchufe USB normalmente no estará conectado a tierra.
Ok, pero lo que me estás diciendo es que el arco principal que vi provino del escudo en lugar de los pines.
¿Qué tan importante es mayor? También es posible que haya un acoplamiento capacitivo desde el vivo dentro de la fuente de alimentación hasta la caja; en los equipos donde esto ocurre, a veces se puede sentir como una especie de textura aterciopelada al tocar la carcasa y, en raras ocasiones, incluso produce una pequeña chispa; sin embargo, el 'arco principal' es un poco exagerado.
Ok, lo que vi fue que cuando el cable USB estaba a aproximadamente un cm del enchufe USB, se formó un arco entre los dos a través del aire. Era bastante visible y lo suficientemente lejos fuera de la PC para que pudiera verlo claramente.
Un arco de un cm más o menos sugeriría un voltaje de al menos varios KV, por lo que es difícil explicarlo con la información proporcionada. . .
Un arco de espacio de 1 cm suena como una descarga estática . ¿Es posible que haya cargado el dispositivo aislado con estática durante algún tiempo y que se haya descargado cuando se acercó al dispositivo conectado a tierra?
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