Voltaje de modo común y medición con voltímetro y un amplificador de instrumentación

1. Su voltímetro está flotando y funciona con pilas. No se puede decir lo mismo del amplificador de instrumentación. He medido hasta 32 KV con un amplificador de instrumentación, pero con sondas de 1 gigaohm que dividían la entrada por 10.000.

2. No diría que un voltímetro es inferior. Puede que no esté tan afinado como un amplificador de instrumentación. Dado que 'flota' usando la energía de la batería, rechaza el voltaje y el ruido de modo común.

3. SGND y AGND son básicamente lo mismo. Uno es la señal de tierra y el otro es la referencia de tierra analógica para el amplificador de instrumentación. Para precisión y rechazo de modo común, debe tener un camino corto a SGND, usando trazos anchos.

En la Figura 3, corté la conexión entre SGND y AGND y leí que esto hace que las corrientes de polarización no regresen a la fuente y el amplificador de instrumentación no funcionará correctamente. Pero, ¿por qué no aparece este problema en el caso del voltímetro a pesar de que también tiene la misma forma de conexión de 2 hilos?

4. Una vez más, al cortar el enlace gnd, SGND y AGND, está dejando que la entrada de modo común 'flote' a cualquier voltaje que desee, especialmente con amplificadores de instrumentación de alta impedancia combinados con corrientes de fuga de salida de CA, en su mayoría capacitivas.

5. Una vez más, el medidor funciona con baterías y flota mejor porque no tiene otras conexiones con el circuito. No hay ruidos espurios ni corrientes con un medidor de mano. La lectura que te da es la verdad.

6. Lo que puede dominar los equipos alimentados por tomacorrientes de CA es la fuga capacitiva por un transformador convencional o por un transformador de modo de conmutación. La fuga capacitiva puede ser de 100 pF o más. No es un riesgo de descarga ya que la corriente de fuga es normalmente de 100 uA o menos y de 50 uA o menos para equipos médicos. Sin embargo, las entradas del instrumento pueden detectar dicha fuga como un error de modo común, que debería cancelarse si es el mismo para las entradas (+) y (-). Si las entradas no tienen un retorno a tierra de señal común de la misma impedancia, pueden aparecer errores en las lecturas. Abra (flote) las sondas de entrada para detectar errores que no deberían estar allí. Póngalos en corto para comprobar si hay errores de compensación de CC. Póngalos en cortocircuito a tierra de señal para comprobar si hay errores de modo común.

7. A veces, con equipos alimentados con CA, un transformador de aislamiento ayuda con la fluctuación y otros ruidos de modo común desequilibrados, al agregar otra capa de aislamiento desde la salida de CA. Utilice un buen DVM para comparar el ruido de la sonda del instrumento o las compensaciones de CC con la tierra. Si una fuente de señal no tiene una impedancia balanceada para ambas entradas, pueden ocurrir errores. La fluctuación es una señal de que el ruido ingresa al instrumento como una señal desequilibrada.

Pero en la Figura 2, el amplificador está en peligro debido al voltaje de modo común.

8. Los amplificadores de instrumentos a menudo están protegidos por resistencias de alto valor y resistencias de tierra común que dividen la entrada en 10:1 o 1000:1 y luego establecen la ganancia del amplificador para compensar la pérdida . Esto los protege cuando se mide alto voltaje, ya sea de un solo extremo o como un voltaje de modo común donde se mide el flujo de corriente.

9. Por esa razón, vale la pena comprar DVM de primera calidad, como la serie Fluke 87 III, y realizar calibraciones anuales para verificar los amperios del instrumento. Puede cuestionar los voltajes y corrientes de fuga comunes y diferenciales de los circuitos alimentados por la pared, pero no un DVM de precisión.

La corriente de fuga puede acumular una carga en los instrumentos flotantes. Esto puede suponer un riesgo de daño entre AGND y Earth GND. Este riesgo es grave en las barras colectoras de 600 V debido a la energía almacenada que puede seguir un arco hasta un DMM flotante. Por esta razón, se debe usar equipo de protección contra arco eléctrico cuando se miden barras colectoras con capacidad de cortocircuito de MVA. Pero para fuentes de energía pequeñas el riesgo es pequeño. No obstante, las fugas pueden dañar los instrumentos flotantes de alta impedancia.

Entonces, lo que está descuidando en su pregunta es cualquier fuente de fuga, creación de superficie, inducción de bucle de campo H o capacitancia parásita a campos de CA E a tierra que pueden inducir una gran falla de voltaje de CM en el INA. Sin embargo, si esto se soluciona con optoaisladores y un diseño cuidadoso de la placa de circuito impreso con espacio de aire, para el código de clase de contaminación, no hay problema.

He medido hasta 200 kV en un osciloscopio, pero usé un transformador de voltaje de tapa C de aproximadamente 3 m de altura.

Está ignorando las corrientes de fuga de la fuente de alimentación que solo están clasificadas en el voltaje de aislamiento. Con esto, el voltaje de CM inducido haría estallar el INA a menos que pudiera controlarlo muy por debajo de la corriente de polarización de entrada y garantizar que la fuente de alimentación esté libre de transitorios de CM debido a las cargas de aislamiento.

Extraiga una fuente de corriente de una fuga parásita y una fuente de alimentación en su impedancia de entrada e incluya el dispositivo bajo prueba de corriente parásita de fuga. Luego analice el voltaje de CM.

Por lo tanto, existen mejores métodos para medir HVDC y HVAC y esto no es posible a menos que pueda eliminar todas las fuentes parásitas y usar la energía de la batería con telemetría óptica o divisores de voltaje resistivos con clasificaciones HV adecuadas y brechas de generación.

En su "Diagrama lógico" no se muestran sus fuentes de energía en la Fig. 3 (&1) y la clasificación de aislamiento y la reactancia parásita entre SGND y AGND. Esto marca la diferencia entre una medición remota segura (que por ahora no lleva a ninguna parte) y una que puede causar la muerte si se produce un arco eléctrico, incluso con un DMM, si la fuente de la red puede entregar > 100 A o 100 kW y provocar una combustión espontánea si se rompe el aislamiento. abajo. Pero si tenía un optoaislador en la salida para obtener una lectura analógica o digital, entonces la salida se puede traducir del voltaje de 1kV CM a niveles de bajo voltaje cercanos a la Tierra.

1) y 2) Porque puedes hacerlo tú mismo para ser el mismo. Conecte la entrada B a AGND y asegúrese de que no haya corriente de fuga o que sea muy pequeña entre AGND y SGND y que sea lo mismo. El voltímetro tiene una entrada conectada a su tierra interna de la misma manera. No se limite a los nombres, el suelo es solo una convención, una referencia para algo, cambie el nombre de B como GND y SGND como V-, ¿se ve igual? ¿Tiene algún sentido conectar V- a AGND?

¿Por qué es mejor un amplificador de instrumentación?

Llamé a Ri1..Ri4 la impedancia interna de V2, V3 y V5, V6. Suponemos que alguna corriente parásita fluye de V- a AGND a través de Zl. Ri1..Ri4>>Rv, Rp1, Rp2 >> Zl

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

En la configuración del voltímetro, la corriente parásita toma el camino más corto a través de Ri2, V3, V1 y agrega un error debido a la caída de voltaje en Ri2.

En el segundo esquema fluirá a través de ambos caminos Rp2 Ri3 y Rp1 Ri4. Si Rp2 = Rp1 y Ri3~=Ri4, la caída de voltaje en Ri3 y Ri4 se compensará en modo diferencial dando un valor más preciso.

Tenga en cuenta que la corriente de fuga a través de Rp2 y Rp1 agregará un voltaje de modo común, más alto para resistencias más altas, esto es una compensación entre la impedancia interna y el voltaje de modo común máximo admitido. Por supuesto, si Ri3 y Ri4 son muy pequeños, solo puede conectar una entrada a AGND y no usar resistencias de polarización en absoluto.

Su esquema como está no puede funcionar, le faltan dos resistencias, una de la salida OA8 y R6 a OA7- y R9 y la segunda de la salida OA6 y R7 a OA7 + y R10.