Eine Möglichkeit, unbekannte Hochspannungen mit einem Oszilloskop zu messen

Ich habe eine Art Black Box einer Schaltung, die zur Erzeugung von Plasmen verwendet wird. Ich bin mir sicher, dass es in der Größenordnung von kV ausgegeben wird, aber ich bin mir über den Strom überhaupt nicht sicher. Ich habe mich gefragt, ob es eine Möglichkeit gibt, die Spannungswellenform zu messen, da die mir zur Verfügung stehenden Oszilloskope für 300 V eff ausgelegt sind. Das Messen des Stroms wäre auch großartig, aber kein so großes Problem (mir ist diese Antwort bekannt. Messen Sie den Strom in Hochspannung (10 kV), aber ich habe nicht die gleichen Materialien).

Jede Hilfe wird sehr geschätzt.

Dies ist nicht einfach, besonders sicher, insbesondere ohne übermäßige Belastung der Schaltung und wenn Sie eine angemessene Bandbreite wünschen. Ich habe eine Fluke-Hochspannungs-Multimeter-Sonde, aber die Bandbreite beträgt nur 150 Hz, sodass sie für alles, was weit über der 3. Harmonischen der Netzfrequenz liegt, unbrauchbar ist.

Eine chinesische Sonde mit 20 MHz Bandbreite und 40 kV kostet etwa 320 US-Dollar (aus den üblichen Online-Quellen). Dieser Typ hat einen Eingangswiderstand von 100 M und eine Eingangskapazität von etwa 1,5 pF (ausgelegt für die Arbeit mit einer Impedanz von 1 M). Es gibt eine Einstellung, um die Sonde zu kompensieren, genau wie bei Niederspannungssonden (aber eine typische Rechteckwellenquelle befindet sich möglicherweise im Gras Ihres Oszilloskops, wobei die Verstärkung vollständig angekurbelt ist).

Intern gibt es einen oder mehrere Hochspannungswiderstände (ziemlich genau), die parallel zu einer ähnlichen Anzahl von Hochspannungskondensatoren und einem Kondensator- und Trimmerkondensator über dem Ausgang angeordnet sind und alle über eine ausreichende dielektrische und physikalische Größe verfügen, um eine Lichtbogenbildung relativ unwahrscheinlich zu machen.

Hier ist ein Video von einem Typen, der mit einem dieser Typen herumspielt, um Rücklaufspannungen und dergleichen zu messen und anscheinend unversehrt zu überleben.

Natürlich beeinflusst jede Sonde den zu messenden Punkt, und wenn das "Plasma" -Ding eine Spielzeugplasmakugel ist, wird sie wahrscheinlich die Quelle stark belasten, da bei (sagen wir) 40 kHz ein 1,5 pF-Kondensator eine Impedanz von unter 3 M Ohm hat, was dominiert über den 100M Widerstand. Wenn es sich um eine kommerzielle Plasmaquelle für eine Sputterkammer handelt, haben Sie möglicherweise mehr Glück.

Achten Sie auf ordnungsgemäße Sicherheitsmaßnahmen zu folgen und sicherzustellen , dass alle Instrumente Sicherheitszertifizierungen erfüllen , wenn Sie mit potenziell schädlichen Spannungen und Strömen zu tun hat .

Das interne Schema der Sonde ähnelt wahrscheinlich dem folgenden, bei dem die Teile ungewöhnlich hohe Nennspannungen (4 kV) aufweisen und die physikalische Anordnung auch sehr wichtig ist, um sichere Kriechstrecken einzuhalten und die Kapazitäten ähnlich zu halten.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Eine ähnlich spezifizierte Tektronix-Sonde kostet etwa 2.000 US-Dollar.

Das Messen des Stroms wäre einfacher, wenn Sie ihn auf der niedrigen Seite durchführen würden (Widerstand und 10: 1-Oszilloskopsonde).

Konstruieren Sie einen Widerstandspotentialteiler, der beispielsweise die Eingangsspannung um 1000 auf 1 reduziert. Dazu benötigen Sie mehrere Widerstände mit einem wahrscheinlichen Wert von mehr als 1 MOhm und einer geeigneten Nennspannung. Diese sind jedoch benutzerfreundlicher: -

Diese von Vishay sind für bis zu 3 kV geeignet. Diese arbeiten bis zu 50 kV (verschiedene Typen zur Auswahl). Es gibt hier eine Menge , die aussehen wie Typen, die ich zuvor verwendet habe.

Wenn Sie in Betracht ziehen, mehrere Serienwiderstände zum Aufbau des Potentialteilers zu verwenden, gehen Sie besonders vorsichtig vor, da jede signifikante Kapazitätsdifferenz zwischen einem Widerstand und dem nächsten Probleme mit dem Absterben von Widerständen verursachen kann - derjenige mit der geringsten effektiven Parallelkapazität "empfängt" den vorübergehend beim Anlegen der Hochspannung. Dies kann dazu führen, dass es zusammenbricht und plötzlich kann der ganze Haufen "knallen".

Versuchen Sie, einen einzelnen Hochspannungswiderstand oder vorzugsweise einen in sich geschlossenen Potentialteiler wie den von Vishay oben zu verwenden.

Meine Antwort ist im Grunde die gleiche wie die von Andy aka , außer dass Sie einen I / V-Wandler auf der niedrigen Seite verwenden. Sie behandeln den hohen Widerstand mit einer hohen Spannung als Stromquelle. Sie wandeln diesen Strom in eine Spannung um. Der Vorteil ist, dass der Ausgang des hohen Widerstands eine virtuelle Masse ist, sodass Sie ihn problemlos mit zwei antiparallelen Dioden schützen können.