Diseño del circuito del monitor de impedancia de tierra

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Estoy tratando de diseñar un monitor de impedancia de tierra. La idea es que el equipo en cuestión debe rechazar el funcionamiento si el cableado a tierra está desconectado o la conexión es de mala calidad.

Esto es lo que tengo ahora:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El LED es en realidad el emisor de un optoaislador LTV-844S. Los diodos de bloqueo son en realidad S1M (pero pensé que 1N4004 eran lo suficientemente similares para este propósito).

En las pruebas en este momento, se necesita una impedancia de tierra de ~ 120 k-ohms para disparar el sistema. Eso parece que es demasiado alto. Mi primer instinto es aumentar la resistencia de la serie, pero me cuesta mucho ver cómo voy a terminar con algo que es adecuadamente sensible y preciso (la especificación exige un nivel de disparo de aproximadamente 12k - 100 ohms por voltio). ), porque el nivel de impedancia para disparar es una pequeña fracción de la resistencia en serie, lo que significa que las tolerancias propias de las resistencias en serie inundarán la medida deseada.

Agregar una gran cantidad de circuitos activos es algo que no me gustaría hacer. En este momento, hay una fuente de alimentación aislada que alimenta los sistemas lógicos, pero esa potencia se encuentra en el lado "seguro" de la línea divisoria, donde vive el detector del optoaislador. No es realmente razonable llevar ese poder a través de la línea, porque entonces las dos partes no estarán aisladas galvánicamente.

EDITAR: He intentado trabajar un poco más en este circuito, pero todavía no estoy seguro de tener una buena respuesta. Hay objetivos que compiten en el trabajo que frustran una solución fácil. Por un lado, el voltaje de CA nominal puede variar entre 100 y 130 VCA (esto puede ser necesario para operar a nivel internacional o con una potencia mal regulada) y las resistencias tienen una tolerancia del 5%.

Mi último intento cambia la resistencia en serie a 240k y agrega un diodo zener de 10 voltios polarizado en serie con el optoaislador. La esperanza es que la tolerancia Zener del 3% sea el 3% de los 10 voltios y le permita "disciplinar" la tolerancia relativamente descuidada de las resistencias. La idea es que hasta que el voltaje a través del zener exceda los 10 voltios, no conducirá en absoluto, y cuanto mayor sea la impedancia a tierra, menor será el voltaje a través del zener.

En el banco, este diseño parece funcionar bien, pero me gustaría saber de la gente sobre esto. Mi preocupación es que este diseño funciona con un conjunto de componentes pero no será lo suficientemente confiable cuando se copie.

Tenga en cuenta que en el tiempo transcurrido desde que publiqué esta pregunta, la tensión de alimentación real para este circuito de prueba se ha movido en el lado de carga de un contactor. Si la prueba falla, el contactor se abrirá, lo que significa que habrá una exposición mínima a voltajes peligrosos en el chasis cuando la conexión a tierra esté abierta.

¿Alguien tiene alguna idea?

    
pregunta nsayer

3 respuestas

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El circuito de ejemplo no solo es insensible, sino que es ligeramente inseguro. Por ejemplo, si la conexión a tierra del lado del suministro para abrir la otra conexión a tierra (posiblemente conectada al equipo) se pone en un potencial "caliente" de CA. En esta situación, incluso con las resistencias de 47 k, alguien que toque el fondo del lado izquierdo podría recibir un cosquilleo "leve" (un ligero choque de CA).

Una mejor idea sería utilizar un transformador muy pequeño de bajo voltaje (según la agencia de seguridad) en los puntos Hot1 y HOT2, luego tomar el devanado secundario y usarlo para crear una fuente de CC de bajo voltaje para el optoaislador LED. Ahora use los dos puntos de tierra de CA para cortocircuitar el LED. De esa manera, si alguno de los puntos de tierra se abre, se obtiene un pulso de luz del LED. Seleccione la resistencia de la serie que va al LED lo suficientemente bajo como para que 100 ohmios adicionales a través del LED (en una conexión GND a GND defectuosa) permita un voltaje mayor que el voltaje de encendido del LED. Por lo tanto, con esta configuración, cualquier señal proveniente del optoaislador indica un terreno negativo.

(Idealmente, el lado del terreno debe ser un terreno bueno conocido y separado, como un suelo de tierra).

    
respondido por el Nedd
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¿Su suministro de CA entrante consiste en una conexión a tierra caliente, neutral, o son dos conductores calientes y una conexión a tierra pero no neutral?

Tengo un probador Hi-Pot más antiguo que utiliza un circuito que controla el voltaje entre los terminales de tierra y neutro. Parece muy efectivo y, obviamente, CSA pensó que estaba bien porque el dispositivo tiene la certificación CSA.

No hay una manera fácil de hacer esto de manera confiable sin que una cantidad decente de corriente fluya por el conductor de tierra o monitoreando la diferencia de voltaje entre dos puntos que ambos se conectan a tierra en alguna parte . Por supuesto, el Neutro está unido al conductor de conexión a tierra en el panel de distribución de energía (caja de interruptores) la mayoría de la época.

Tengo otra sugerencia: podría descargar una cantidad significativa de corriente a través de la línea de tierra como un pulso corto. Estos pulsos serían de una duración suficientemente corta y lo suficientemente alejados para no causar electrocución en caso de que alguien esté en el camino de una conexión a tierra abierta.

No sé qué dirían las autoridades de seguridad / regulatorias al respecto.

Línea inferior: esto es relativamente fácil si tiene una conexión Neutral que está conectada a Tierra en algún lugar de su sistema de distribución. Es significativamente más difícil si NO tiene un conductor neutro disponible.

    
respondido por el Dwayne Reid
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Si entiendo su pregunta correctamente, revise GFCI - Interruptor de circuito de falla a tierra. Puede obtenerlos en las ferreterías (al menos en Canadá).

Según el fabricante, vienen como tomacorrientes de pared o como cortacircuitos de panel (uno especial).

Básicamente, controla la cantidad de corriente que fluye dentro y fuera de sus conductores vivos e identificados ("identificado" se conoce comúnmente como "neutral") y el momento en que difieren en una cantidad muy pequeña (menos de unos pocos mA ), dispara el circuito. Creo que también supervisa el conductor de conexión ("conexión" se denomina comúnmente "conexión a tierra") y se desconecta si este último se desconecta.

Este puede ser un buen punto de partida para usted, intente encontrar cómo funcionan y replicar si la solución lista para usar no es para usted.

Buena suerte y mantente a salvo.

    
respondido por el nurchi

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