Una forma de medir altos voltajes desconocidos con un osciloscopio

Question

Tengo una especie de caja negra de un circuito que se usa para generar plasmas. Estoy seguro de que sale en el orden de los kV, pero no estoy seguro en absoluto de la corriente. Me preguntaba si hay una forma de medir la forma de onda de voltaje teniendo en cuenta que los osciloscopios que tengo a mi disposición están clasificados para 300V rms. Medir la corriente sería genial también, pero no tanto (soy consciente de esta respuesta Medir la corriente en alto voltaje (10kV) pero no tengo los mismos materiales).

Cualquier ayuda es muy apreciada.

Answer 1

Esto no es fácil de hacer bien, sobre todo con seguridad, especialmente sin cargar excesivamente el circuito, y si quieres un ancho de banda decente. Tengo una sonda multímetro Fluke de alta tensión, pero el ancho de banda es de sólo 150Hz, por lo que es inútil para cualquier cosa por encima del tercer armónico de la frecuencia de la red.

Una sonda china de 20MHz de ancho de banda y 40kV cuesta unos 320 dólares (en las fuentes online habituales). Este tipo tiene una resistencia de entrada de 100M y una capacitancia de entrada de aproximadamente 1,5pF (diseñada para trabajar en una impedancia de alcance de 1M). Hay un ajuste para compensar la sonda, al igual que las sondas de bajo voltaje (pero una fuente típica de onda cuadrada podría estar en la hierba de tu osciloscopio con la ganancia subida al máximo).

Internamente hay una o más resistencias de alto voltaje (bastante) de precisión en paralelo con un número similar de condensadores de alto voltaje y un condensador y un condensador de recorte a través de la salida, todo ello con suficiente dieléctrico y tamaño físico para que el arco eléctrico sea relativamente improbable.

Aquí hay una video de un tipo jugando con uno de estos para medir voltajes flyback y cosas por el estilo, y aparentemente sobreviviendo ileso.

Por supuesto, cualquier sonda afecta al punto que se está midiendo, y si lo del "plasma" es un globo de plasma de juguete, probablemente cargará la fuente severamente ya que a (digamos) 40kHz, un condensador de 1,5pF tiene una impedancia de menos de 3M ohmios, que domina sobre la resistencia de 100M. Si es una fuente de plasma comercial para una cámara de sputtering, puede que tengas mejor suerte.

Asegúrese de seguir los procedimientos de seguridad adecuados y verificar que toda la instrumentación cumpla con las certificaciones de seguridad si se trata de tensiones y corrientes potencialmente dañinas .

El esquema interno de la sonda probablemente se parece mucho a lo que se muestra a continuación, en el que las piezas tienen valores nominales de tensión bastante inusuales (4kV) y la disposición física también es bastante importante para mantener las distancias de fuga seguras y para mantener las capacitancias similares.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Una especificación similar Sonda Tektronix es de unos 2.000 dólares.

Medir la corriente sería más fácil si lo hicieras en el lado de baja (resistencia y tu sonda de alcance 10:1).

Answer 2

Construya un divisor de potencial resistivo que diga que opera para reducir la tensión de entrada en 1000 a 1. Necesitará varias resistencias para hacer esto de valor probable superior a 1Mohm y tendrán que tener una tensión nominal adecuada. Sin embargo, estos son más fáciles de usar: -

Estos de Vishay son adecuados hasta 3kV. Estos funcionan hasta 50kV (diferentes tipos a elegir). Hay un montón aquí que se parecen a los tipos que he usado antes.

Si considera utilizar varias resistencias en serie para construir el divisor de potencial, tenga mucho cuidado con esto porque cualquier diferencia de capacitancia significativa entre una resistencia y la siguiente puede causar problemas con la muerte de las resistencias: la que tiene la capacitancia paralela menos efectiva "recibe" el transitorio cuando se aplica la alta tensión. Esto puede hacer que se rompa y de repente todo el grupo puede hacer "pop".

Intenta seguir con una sola resistencia de alto voltaje o, preferiblemente, con un divisor de potencial autónomo como los de Vishay, arriba.

Answer 3

Mi respuesta es básicamente la misma que Andy aka's excepto que se utiliza un convertidor I/V en el lado de baja. Usted trata la resistencia alta con un alto voltaje a través de ella como una fuente de corriente. Conviertes esa corriente en una tensión. La ventaja es que la salida de la alta resistencia es una tierra virtual, por lo que puedes protegerla fácilmente con dos diodos antiparalelos.