Измерьте пульсации источника питания с помощью Rigol DS1052E


8

Недавно я получил (как подарок на день рождения) осциллограф Rigol DS1052E. Я читал об осциллографах, но никогда не пользовался ими.

Итак, мой вопрос:

  • Как я могу измерить пульсирующее напряжение плавающего линейного источника питания, используя этот осциллограф?

Можно ли это сделать с помощью этого осциллографа (или синфазный шум будет слишком высоким, так как зажим заземления датчика привязан к земле)? Чтобы получить достаточно точное показание, мне нужны дифференциальные пробники? Или я могу использовать два канала прицела и добавить их вместе?

Ответы:


10

Вы должны быть в состоянии безопасно измерить плавающий линейный источник питания, если вы знаете, что делаете, и уверены, что источник фактически является плавающим.

Итак, первый шаг - убедиться, что запасы плавают. Было бы просто использовать мультиметр, чтобы убедиться в отсутствии проводящего пути между рельсами блока питания и землей. Это правда, вы можете просто подключить заземляющий разъем датчика осциллографа к некоторой точке в цепи. Часто это отрицательная линия схемы, но это не обязательно.

Если источник питания не плавает (или, если говорить более четко, заземлен), вам необходимо подключить заземление датчика осциллографа к заземленной шине источника питания. Обычно это отрицательная шина, но она может быть положительной, поэтому, чтобы быть уверенным на 100%, вам необходимо подтвердить заземление мультиметром.

Обратите внимание, что как только вы подключите зажим заземления датчика к некоторой части цепи, эта часть теперь заземлена! Это важно, потому что зажим заземления другого датчика также подключен к заземлению, и если вы прикоснетесь к другой части цепи, вы замкнете его на землю, что может иметь очень негативные последствия.

Вот схема обычных подключений зондов внутри осциллографа:

заземление

Так, если вы, например, подключите зажим заземления одного датчика к отрицательной шине питания, а другой к положительному, вы получите короткое замыкание.

Теперь о самом измерении:

Первым шагом было бы проверить, способен ли датчик выдерживать напряжение, и определить соответствующую настройку датчика. Обычно 10-кратное затухание используется на пробниках, поскольку это представляет собой то, что обычно является незначительной нагрузкой на источник питания и обеспечивает большую полосу пропускания для осциллографа.

После этого подключите зажим заземления датчика к источнику питания, а наконечник датчика к точке, которую вы хотите измерить. Некоторые источники рекомендуют отключать тестируемое устройство во время подключения и, на мой взгляд, это хорошая идея, поскольку оно сводит к минимуму шансы сделать короткое замыкание там, где его не должно быть при подключении зонда. После того, как вы подключите датчик, убедитесь, что датчик подключен правильно и не касается ничего, чего не должно быть, например, радиаторов (которые могут быть подключены к отрицательной стороне источника питания).

Затем активируйте осциллограф и убедитесь, что коэффициент затухания датчика установлен на то же значение, что и на датчике. Затем убедитесь, что настройка соединения зонда правильная. Он не должен быть установлен на землю и должен быть установлен на DC. Подробнее об этом в руководстве под To Set up the Vertical System.

Следующим шагом будет установка напряжения запуска осциллографа для подключенного датчика немного выше (или ниже) номинального напряжения источника питания. Это должно вызвать срабатывание прицела на пульсации.

После этого включите блок питания. Вы должны увидеть (более или менее) плоскую линию, отображающую выходное напряжение источника питания на экране, и вы можете увидеть некоторые помехи, воздействующие на это напряжение.

Следующая часть более сложна для объяснения и более экспериментальна, но если вы сделаете это несколько раз, это будет легко.

Идея состоит в том, чтобы увеличить помехи, которые вы видите. Вы можете попробовать автоматические измерения и посмотреть, как они работают. Если они не показывают то, что вы хотите увидеть, я объясню, как это сделать вручную. Вся история объясняется в части руководства по горизонтальной и вертикальной настройкам. В основном вы используете ручку масштабирования, чтобы увеличить волну, которую вы видите, а затем вы используете ручку позиционирования, чтобы установить волну в центре. Я обычно сначала настраиваю вертикальные настройки, затем горизонтальные и повторяю процедуру, пока я не могу ясно видеть пульсации. Как только вы увидите это, вы можете измерить пульсацию с помощью сетки или курсоров. Использование курсора объясняется в примере 5 в конце руководства для области и вTo Measure with Cursorsраздел. Когда вы используете сетку, вы просто смотрите, сколько времени или вольт представляет каждое деление, а затем умножаете количество занятых делений на имеющееся у вас значение. Измерение курсора обычно дает вам более точный результат.

До сих пор я не упоминал математическое меню, потому что нет необходимости использовать его. Вам определенно необходимо привязать некоторую точку в цепи к заземлению осциллографа, поскольку прицел выполняет все измерения относительно земли. Если вы подключите один датчик к положительной шине источника питания, а второй - к отрицательному и вычтете их, вы получите тот же результат, что и при измерении относительно земли зажима датчика.

Обратите внимание, что в случае изолированного линейного источника питания вы не можете получить контур заземления и иметь шум, так как не будет тока, проходящего от земли источника питания через землю осциллографа к основному заземлению, потому что сам блок питания не ' t привязаны к земле и нет замкнутого контура для прохождения тока.

Немного о связи по переменному току: как говорит Ворак, если вы установите датчик в соединение по переменному току, вы удалите низкочастотные сигналы. Это включает в себя постоянный компонент напряжения питания, который оставит вас только с пульсацией. Таким образом, вы можете избежать необходимости использовать элементы управления вертикальным положением для отображения шума, поскольку он уже будет центрирован по нулю, поэтому вы можете просто увеличить его.

Еще одна удобная вещь - настройки триггера. Вы также можете установить фильтрацию на цепь запуска, чтобы она работала на переменном, постоянном, низких или высоких частотах. Соединение триггера переменного тока удалит все сигналы с частотой до 10 Гц из цепи триггера, поэтому медленные периодические сигналы не будут мешать триггеру. Отклонение НЧ блокирует все сигналы с частотой менее 8 кГц, а отклонение НЧ блокирует все сигналы с частотой выше 150 кГц. Иногда это может быть полезно, если вы пытаетесь сфокусироваться только на одном компоненте сигнала и активировать его.


+1 Отличный ответ! Возможно, можно было бы добавить раздел о соединении по переменному току, чтобы обеспечить альтернативу утомительному увеличению.
Ворак

@Vorac Я немного боялся, что это может убрать необходимый шум, но он удаляет только все, что ниже 10 Гц, поэтому, вероятно, все будет в порядке.
AndrejaKo

@AndrejaKo Спасибо за этот отличный ответ. У меня есть еще один вопрос: могу ли я полагаться на измерения пульсации, выполненные с помощью этой области (Rigol DS1052E)? Я имею в виду, не слишком ли высокий внутренний шум этого устройства для измерений пульсаций?
Бузай Андрас

@Buzai Andras Ну, это зависит от того, насколько хорошее чтение вы хотите. Я на самом деле мало читал о проблемах с внутренним шумом с помощью этого осциллографа, поэтому я не могу сказать, является ли это большой проблемой или нет, но устройство, кажется, хорошо рекомендуется, так что, вероятно, это не будет большой проблемой. У вас есть источники, в которых упоминаются проблемы с внутренним шумом? Также вам нужно рассказать нам больше о самом линейном источнике питания. Это какой-то особый тип с низкой пульсацией? Какое пульсационное напряжение вы ожидаете?
AndrejaKo

@AndrejaKo В процессе изучения электроники я начал проектировать собственный источник питания. Ничего особенного, просто стандартный тип LM317 :). Так что я думал об измерении пульсации для этого. Я ожидал бы пульсацию 10-15 мВ (от пика до пика). Спасибо.
Бузай Андрас

1

Если бы я мог отослать вас к руководству , стр. 2-92. Это интерфейс для автоматического измерения {частоты доминирующей гармоники, минимального значения, максимального значения, амплитуды} среди других. Я думаю, что вам нужно измерить амплитуду от пика до пика.

С другой стороны, вы можете «Сложение, вычитание и умножение Математических функций» из Math кнопки (математические функции == два различных канал сигналов). Я думаю, что вам это не нужно, однако.

Наконец, слово угасания (хотя вы знаете это и даже упоминаете это в своем ответе, я хотел бы подчеркнуть это). Поскольку зажим заземления привязан к земле, вы никогда не должны измерять мощность в стене без изолирующего трансформатора . Ваш блок питания является плавающей, так что это не является проблемой в этот раз .


never measure the wall power without an isolation transformerКакая? Весь смысл заземления на осциллографе состоит в том, чтобы убедиться, что устройство безопасно для использования и никогда не должно быть обойдено, и особенно не по этой причине.
AndrejaKo

Ну, нулевой зажим измерительного зонда заземлен. В моем макете заземление стены короткозамкнуто на нулевую стенку (плохо - плохо, но у многих это так). Таким образом, подключение зажима к горячему проводу приводит к короткому замыканию. Опять же, для правильной проводки требуются трехпроводные линии электропередачи, но во многих домах это не так.
Ворак

1
Поскольку OP имеет плавающий источник питания, подключение заземленного зажима датчика к положительной линии не должно создавать короткого замыкания. Кроме того, даже если заземление здания не обнуляется, а подключено к реальному заземлению, у вас все равно будет короткое замыкание с неизолированным источником питания, если заземление зонда подключено к положительному полюсу, поскольку нулевая линия питания здания фактически привязана к земле. ,
AndrejaKo

@AndrejaKo, не могли бы вы объяснить подробнее. Насколько я понимаю, клип замыкается на нулевую стенку через осциллограф. Таким образом, прикосновение к действующему проводу создает короткое замыкание и световое шоу. Хорошая мысль, что здание ноль заземлено.
Ворак

Возможно, мне придется принести сюда изображение, поэтому, прежде чем я начну рисовать, я хотел бы подтвердить, что я вас правильно понял: вам нужно объяснение, почему, когда вы подключаете зажим зонда к положительной шине плавающего источника питания, вы не не получить бум, световое шоу и кабель зажима жидкого заземления, верно?
AndrejaKo
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.