O Site do Hardware Livre - OSHW

Medidas flutuantes com o osciloscópio - Questão de segurança (INS253)

Existem casos em que os profissionais que utilizam o osciloscópio precisam fazer medidas num circuito em que nem o ponto de sinal nem o ponto de terra estão realmente conectados à terra. O ponto "comum" de sinal pode estar centenas de volts acima do potencial de terra causando desastres perigosos se forem aterrados. Mesmo que correntes intensas não ocorrem nestas condições, ruídos podem ser induzidos aparecendo de forma indesejável na forma de onda analisada. Neste artigo veremos como proceder nos casos em que isso ocorre.

Os problemas relacionados com o aterramento nem sempre podem ser resolvidos em osciloscópios comuns por diversos motivos.

O primeiro deles é que a maioria dos osciloscópios possuem um terminal comum de entrada sde sinal (signal common) que está ligado ao terra de proteção do próprio equipamento, normalmente indicado como terra (earth ou ground).

Esta configuração é tal que todos os sinais aplicados ao osciloscópio ou fornecidos pelo osciloscópio têm um ponto comum de conexão.

Isso significa que na maioria dos osciloscópios o chassi é mantido de num potencial muito próximo de zero volts em vista do terceiro fio de conexão no plugue de alimentação do equipamento, conforme mostrado na figura 1.

 

Mostra um plugue de 3 pins de osciloscópio apontando para o pino de aterramento
Mostra um plugue de 3 pins de osciloscópio apontando para o pino de aterramento

 

Não é preciso dizer que, em vista disso, todas as medidas devem ser sempre feitas tendo como referência este potencial, salvo poucas excessoes. Não podemos usar um osciloscópio comum para medir diferenças de potencial entre dois pontos de um circuito que não estejam ligados à terra.

Na figura 2 temos um exemplo em que se tenta analisar a forma de onda de um circuito trifásico onde o neutro ou comum não está no potencial de terra.

 

Mostra que na medida de um circuito trifásico o terra do circuito não está no mesmo potencial do terra do sociloscópio, podendo ocorrer problemas (curtos e estouros).
Mostra que na medida de um circuito trifásico o terra do circuito não está no mesmo potencial do terra do sociloscópio, podendo ocorrer problemas (curtos e estouros).

 

O resultado disso é que a conexão do comum do sinal do osciloscópio ao comum do circuito indicado pode significar uma diferença de potencial de centenas de volts capazes de produzir "estouros" de consequências extremamente graves para o equipamento em análise, osciloscópio e para o próprio operador.

Como proceder para realizar medidas em circuitos que não estejam referidos à terra como por exemplos em certos sistemas industriais que usam alimentação trifásica?

 

O Que Não Deve Ser Feito

Uma das técnicas que logo se imagina para se conseguir realizar medidas com um osciloscópio comum nos casos indicados consiste em se tornar o instrumento "flutuante" ou seja, isolá-lo do terra da rede de energia, por exemplo, usando um transformador de isolamento, conforme mostra a figura 3.

 

Mostra como um osciloscópio sem recursos de entrada flutuante pode ser alimentado por um transformador de isolamento.
Mostra como um osciloscópio sem recursos de entrada flutuante pode ser alimentado por um transformador de isolamento.

 

 

No entanto, este é procedimento inadequeado e extremamente perigoso por diversos motivos.

O primeiro deles é que o terminal de terra do osciloscópio que está ligado ao comum da entrada do sinal passa a ter o potencial do circuito que está sendo analisado.

Um toque acidental do operador pode causar choques perigosos e até mesmo mortais.

Se o osciloscópio acidentalmente tocar num equipamento aterrado ou mesmo algum objeto que esteja em contacto com a terra o curto-circuito será inevitável com consequências desastrosas.

Outro problema que ocorre é que o isolamento do transformador de força do osciloscópio é colocado em um processo de stress cumulativo que vai culminar com sua queima, perda de isolamento ou outro tipo de falha.

Finalmente, temos o problema da capacitância introduzida no processo ue pode afetar os circuitos de entrada com a deformação do sinal que está sendo observado.

Esta capacitância é a capacitância do chassi que não estando aterrado, passa a se comportar como as placas de um capacitor.

 

O Que Fazer

Os fabricantes de osciloscópio visando facilitar as medidas em que devemos medir sinais entre dois pontos de um circuito que não estejam aterrados, como por exemplo ocorre em máquinas industriais com alimentação trifásica, adotam várias soluções em seus produtos.

Uma delas consiste em se ter circuitos que, quando o osciloscópio for usado nas condições de sinais indicadas, nenhuma parte viva ou com potencial diferente de zero volt fique acessível ao operador, mesmo em caso de falhas internas dos circuitos.

Os próoprios produtos devem ter recursos para evitar que acidentes ocorram em caso da realização das provas nas condições indicadas.

Nenhum produto deve precisar que o operador tome precauções especiais ou use medida de proteção para fazer medidas nas condições indicadas.

 

Amplificadores de Isolamento

Um recurso que pode ser usado quando não se tem a possibilidade de isolar as entradas do osciloscópio para a realização de medidas em que o ponto comum do equipamento não está no potencial de terra é usando um amplificador de isolamento.

Na figura 4 temos dois amplificadores de isolamento da Tektronix indicados para este tipo de trabalho, o A6905 e o A6907. O primeiro com dois canais (direita) e o segundo com quatro canais (esquerda).

 

Amplificador de isolamento.
Amplificador de isolamento.

 

Estes amplificadores são ligados entre o osciloscópio e o circuito em análise proporcionando entradas flutuantes.

Estes amplificadores proporcionam isolamento completo graças ao uso de dispositivos eletro-ópticos (opto-acopladores).

Com o uso de microprocessadores ele possuem recursos de auto-calibração, offset e ganho para cada canal individualmente proporcionando segurança na medida de valores entre sinais que não estejam aterrados.

 

BUSCAR DATASHEET

 


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

Mês de Aniversário - 10 Anos (OP195b)

Este é um mês especial para nós. Comemoramos o décimo aniversário do Instituto Newton C. Braga e de nosso site. O que se pensou inicialmente que seria um pequeno blog para dar continuidade ao meu trabalho de até então 50 anos se tornou um verdadeiro portal da eletrônica com edições em espanhol e em inglês. Na verdade, quando isso ocorreu o pensamento de alguns é que as coisas na internet estavam com os dias contados. Era uma “Febre de Momento” como ouvi dizer de alguns. Não era e fomos em frente.

Leia mais...

Falar em Nome de Outros
Desconfie dos que falam em nome de outros.
Newton C. Braga - Ver mais frases


Instituto Newton C Braga
Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site

Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)