Pourquoi mon branchement d'oscilloscope a-t-il déclenché mon RCD?

J'essayais d'enquêter sur une interface SPI sur un compteur de ligne électrique (modèle typique qui mesure la tension, la fréquence, les ampères, les watts).

J'ai ouvert le module et trouvé les broches SPI cassées. J'ai donc branché l'appareil de mesure et l'oscilloscope, et connecté la sonde de l'oscilliscope à la broche CLK, et la masse de la sonde à la broche GND.

Une seconde ou deux après la connexion de la broche GND, les capuchons de circuit intégré de l'appareil ont explosé et le RCD de la propriété a explosé et a dû être réinitialisé.

Qu'ai-je fait de mal? Comment cela a-t-il fait exploser le RCD?

La masse de la sonde de l'oscilloscope est connectée à la terre (0 V). Il est probable que la «masse» du wattmètre ne soit pas vraiment rectifiée. Il est probable que la "masse" de la carte soit en fait au neutre ou à la tension de ligne, donc cela créerait un circuit entre neutre et terre ou ligne et terre, que le RCD a détecté. Mais, sans schéma de carte, il est difficile de déboguer.

Pour déboguer le circuit, une sonde de tension différentielle serait la meilleure. Sinon, la masse de la sonde pourrait être connectée à la broche de terre du wattmètre.

Dans le contexte d'un circuit électronique, GND renvoie généralement au rail de référence par rapport auquel les éléments de ce circuit sont mesurés. Il peut être flottant et isolé, il peut être lié à la terre, ou si vous n'avez pas de chance, il peut être lié ailleurs. GND sur les connecteurs externes sera presque toujours flottant ou lié à la terre, mais une fois que vous sortez votre tournevis et commencez à vous connecter à des ports qui ne devaient être utilisés que pour le programme / test / débogage d'usine ou la connexion de modules internes, tous les paris sont désactivés .

Si vous construisez un wattmètre sans connexions de données externes, il est généralement plus facile de relier votre «terre de circuit» au secteur. De cette façon, vous avez juste besoin d'une alimentation sans transformateur basée sur un condensateur pour alimenter le circuit (je m'attends à ce que ces gros bouchons soient destinés). Une résistance série pour mesurer le courant et un diviseur résistif passant au neutre pour mesurer la tension.

Même si j'avais une connexion de données, je serais tenté de le faire de cette façon, puis optoisolais la connexion de données.

Les oscilloscopes relient généralement la terre de leurs entrées à la terre principale. Vous pouvez obtenir des étendues avec des entrées flottantes, mais elles sont rares et coûteuses. Vous pouvez également obtenir des sondes isolées mais encore une fois chères.

Mise à la terre du circuit reliée au secteur, mise à la terre de l'oscilloscope à la terre du secteur, le résultat est un court-circuit de la terre au secteur. COUP.

Je suppose que la façon dont cet appareil a été débogué pendant le développement était de l'alimenter à partir d'un transformateur d'isolement de sortie flottant. Une fois cela fait, la masse du circuit peut être connectée à l'oscilloscope sans provoquer de court-circuit.

Les petits appareils alimentés en CA peuvent utiliser le direct ou le neutre pour GND (masse CC).

Votre câblage CA comporte probablement des fils sous tension, neutres et de protection (PE). Le neutre peut ne pas avoir le même potentiel que le PE (le live ne l'est évidemment pas).

Le RCD compare le courant circulant dans le fil sous tension avec le courant circulant dans le fil neutre (ils devraient être identiques), s'ils ne correspondent pas (ce qui signifie qu'un courant circule dans PE), le RCD se déclenchera.

Votre oscilloscope a probablement le DC GND connecté au PE via son alimentation (il existe également des oscilloscopes entièrement isolés spéciaux disponibles). Lorsque vous connectez l'oscilloscope GND au GND de votre compteur, vous connectez probablement PE au direct ou au neutre, ce qui déclenche le RCD.

La photo révèle que l'appareil utilise une conception d'alimentation sans transformateur - assez clairement à cause de l'absence de transformateur, et en outre les condensateurs jaunes "X2" facilement reconnaissables ainsi que le groupe de composants sur le côté droit du PCB supérieur qui sont représentatifs de ceux généralement utilisés dans ce type d'alimentation. Si l'appareil ne propose pas de connexions électriques externes (non isolées) à ses circuits internes, le rail "de masse" de l'alimentation n'a pas besoin d'être au potentiel Terre / Neutre et il semblerait que cet appareil utilise en effet de telles un rail au sol "flottant".

Comme c'est la norme, l'entrée "terre" de l'oscilloscope est connectée à la Terre et lorsque vous avez attaché la "terre" de votre sonde d'oscilloscope à la "terre" de l'appareil, vous court-circuitiez effectivement ce rail "flottant" vers Terre / Neutre.

Si vous aviez surveillé votre oscilloscope après avoir connecté votre sonde et avant de connecter votre fil de terre, vous avez peut-être remarqué la tension élevée présente sur la sonde.

Ce qui n'est pas immédiatement clair sans connaître la conception spécifique de l'alimentation est la raison pour laquelle les circuits intégrés ont été endommagés. Vraisemblablement, il ne s'agit pas d'un cas où le circuit "masse" est simplement lié à la ligne active. Ce serait un exercice intéressant pour tracer le circuit d'alimentation et voir exactement comment votre connexion à la terre a conduit au résultat que vous avez connu.

C'est une leçon claire et importante de ne pas faire d'hypothèses sur ce qu'est un "GND"! Cela s'applique en toutes circonstances, mais est d'autant plus important lorsque ce type d'alimentation est en jeu. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une vérification exhaustive, quelques vérifications simples des compteurs (vérification de la continuité lorsqu'il est déconnecté et tension CA et CC lorsqu'il est sous tension) valent toujours entre une terre connue et une terre "suspectée". Et si vous êtes allé de l'avant et avez connecté la sonde de votre oscilloscope de toute façon, cela vaut également la peine de vérifier qu'il ne se passe rien d'inattendu.