Keysight N2891A là đầu dò vi sai điện áp cao 70 MHz, cho phép máy hiện sóng nối đất đo các điểm nổi tới ±7000 V. Điều cần nói ngay: Keysight đã xếp model này vào nhóm ngừng sản xuất và không nêu model thay thế. Bài này xét từng ngành xem khi nào loại đầu dò này đúng việc, và vì sao an toàn của phép đo nổi quan trọng hơn con số 7 kV.
Keysight N2891A đã ngừng sản xuất, và chưa có model kế nhiệm
Trang sản phẩm trên keysight.com gắn nhãn “Discontinued”, trạng thái ghi “Discontinued / Currently Supported”, và phần thay thế ghi “No replacement found for this product”.
Với người đang tìm đầu dò vi sai điện áp cao Keysight N2891A, có hai hướng. Nếu điện áp thực tế không vượt ±1400 V, Keysight N2790A còn trên trang sản phẩm mà không có nhãn ngừng sản xuất, nhưng đây không phải bản thay thế: dải thấp hơn nhiều và cần máy hiện sóng Keysight có giao diện AutoProbe. Nếu điện áp ở mức kV, hãy gửi điểm đo cụ thể cho Techmaster để được tư vấn cấu hình. Về N2891A giá và khả năng còn hàng, xin liên hệ báo giá.
Vì sao không thả nổi máy hiện sóng
Vỏ đầu nối BNC của máy hiện sóng nối đất qua dây bảo vệ. Khi kẹp dây mass của que đo thường vào một điểm không nối đất, chẳng hạn cực nguồn của transistor phía cao, dòng sẽ đi từ điểm đó qua que đo về đất. Tháo dây đất của máy để “thả nổi” còn tệ hơn: toàn bộ vỏ máy mang điện áp của điểm đo.
Đầu dò vi sai giải quyết việc này bằng bộ khuếch đại vi sai ở đầu vào: máy hiện sóng vẫn nối đất, còn đầu dò đo chênh lệch giữa hai điểm. Tuy vậy, tài liệu hướng dẫn của Keysight nói thẳng rằng đầu dò này không dùng để cách điện mạch đo với thiết bị đo. Mỗi đầu vào vẫn có trở kháng 50 MΩ // 7 pF xuống đất. Vì thế máy hiện sóng phải được nối đất đúng cách, và đầu BNC phải cắm vào máy trước khi chạm dây đo vào mạch.
N2891A thông số: dải vi sai khác định mức chế độ chung
Nhầm lẫn thường gặp là đọc “7000 V” rồi áp cho mọi vị trí công tắc. Hai đại lượng này khác nhau: điện áp vi sai là chênh lệch giữa hai đầu vào, còn điện áp chế độ chung là mức mà cả hai đầu vào cùng nằm trên so với đất. Data sheet 5990-3780 công bố như sau:
| Đại lượng | Ở suy hao 100:1 | Ở suy hao 1000:1 |
|---|---|---|
| Vi sai tối đa (DC + đỉnh AC) | ±700 V | ±7000 V |
| Vi sai tối đa (rms) | 700 Vrms (data sheet); 500 Vrms CAT I (hướng dẫn an toàn) | 5000 Vrms |
| Chế độ chung tối đa | ±7000 V hoặc 5000 Vrms | ±7000 V hoặc 5000 Vrms |
| Mỗi đầu vào so với đất | Không vượt 5000 Vrms CAT I | |
Ở 100:1, đầu dò chịu được mức chế độ chung 7000 V nhưng chênh lệch giữa hai đầu vào chỉ ±700 V. Khi hai nguồn tài liệu lệch nhau về giá trị rms ở 100:1, hãy lấy số thấp hơn. Các điện áp cho phép còn giảm theo tần số: xem đường suy giảm ở Hình 15 của data sheet trước khi đo tín hiệu tần số cao ở gần giới hạn.
Các thông số còn lại: băng thông ≥ 70 MHz, thời gian lên ≤ 5 ns, trở kháng giữa hai đầu vào 100 MΩ // 5 pF, đầu ra ±7 V vào tải 1 MΩ. CMRR là −80 dB ở 50/60 Hz và −60 dB ở 20 kHz. Trang N2891A thông số của Techmaster tóm tắt cấu hình, còn cách đọc CMRR được giải thích kỹ trong bài đo tín hiệu vi sai và chế độ chung.
Điện tử công suất: nút chuyển mạch phía cao
Keysight định vị đầu dò này cho phép đo nổi trong mạch điện tử công suất và đo nguồn. Điểm đo điển hình là nút chuyển mạch của nửa cầu và điện áp cổng phía cao, nơi không có điểm nào nằm ở mức đất. Với tín hiệu dưới 700 V, tài liệu hướng dẫn khuyên chuyển sang 100:1 để có tín hiệu độ phân giải cao hơn và ít nhiễu hơn.
Giới hạn cần nhớ là tốc độ. Thời gian lên 5 ns phù hợp nhiều mạch chuyển mạch, nhưng cạnh nhanh hơn thế sẽ bị làm chậm trên màn hình, và kết quả sẽ trông “sạch” hơn thực tế.
Biến tần và động cơ: CMRR quyết định kết quả
Tài liệu Keysight nêu đo điều khiển động cơ là ứng dụng trực tiếp. Trên chân pha của biến tần, điện áp chế độ chung nhảy cả bus DC theo từng cạnh PWM, nên tín hiệu cần đo có thể bị chìm trong sai số do chế độ chung lọt qua. CMRR −60 dB tương đương tỉ lệ 1/1000: thành phần chế độ chung 1000 V ở 20 kHz gây sai số khoảng 1 V quy về đầu vào.
Cạnh PWM chứa năng lượng ở tần số cao hơn 20 kHz nhiều, và Keysight chỉ công bố số CMRR của N2891A tới 20 kHz; phần còn lại phải xem đường cong ở Hình 13. Một phép thử nhanh là chập hai đầu vào vào cùng một điểm rồi quan sát: phần còn lại trên màn hình chính là sai số bạn đang mang theo. Xem thêm bài phân tích PWM biến tần trên máy hiện sóng.
Năng lượng: điểm cần soi là cấp lắp đặt
Trong bộ nghịch lưu năng lượng tái tạo, UPS hay hệ lưu trữ, người ta thường nhìn vào điện áp bus rồi kết luận đầu dò đủ dải. Điểm thường bị bỏ sót là định mức của N2891A được công bố ở CAT I, và data sheet ghi chú “Main Isolated” ở mức 5000 Vrms. Một mạch nối thẳng lưới không tự động thuộc nhóm này. Tài liệu hướng dẫn cũng lưu ý mạch thuộc cấp lắp đặt II phải dùng dây đo có cầu chì.
Ngoài ra, đầu dò chỉ dùng trong nhà, không dùng nơi ẩm ướt, nhiệt độ làm việc −10 đến 40 °C, độ ẩm 25–85% và độ cao tới 3.000 m. Trước khi đo, người phụ trách an toàn cần xác định cấp lắp đặt của từng điểm đo.
Giáo dục và phòng thí nghiệm: một đầu dò cho nhiều máy
N2891A dùng được với mọi máy hiện sóng có đầu vào BNC 1 MΩ, cấp nguồn bằng 4 pin AA hoặc cổng USB của máy hiện sóng hay máy tính. Với phòng thí nghiệm có nhiều hãng máy, đây là lợi thế thực tế so với giao diện AutoProbe. Vì đầu ra là BNC, phải khai báo hệ số suy hao trên máy hiện sóng bằng tay.
Phụ kiện Keysight đi kèm và trình tự đấu nối
Bộ tiêu chuẩn gồm 2 kẹp cá sấu điện áp cao, 2 đầu nối móc an toàn, dây nguồn USB 2 m và 4 pin AA. Bộ phụ kiện Keysight N2891-68700 dùng để thay thế kẹp và đầu móc. Keysight yêu cầu chỉ dùng phụ kiện đi kèm hoặc trong bộ này để tránh điện giật.
- Làm ấm đầu dò và máy hiện sóng ít nhất 20 phút trước khi đo.
- Xác nhận máy hiện sóng nối đất, cắm BNC vào máy trước khi nối dây đo vào mạch.
- Đặt công tắc suy hao theo điện áp vi sai dự kiến, rồi khai báo cùng hệ số trên máy.
- Theo dõi đèn báo quá dải.
Kết luận và hỗ trợ từ Techmaster
N2891A đúng việc khi cần đo nổi ở mức kV, điểm đo thuộc cấp phù hợp và băng thông 70 MHz là đủ. Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025; xem thêm các dòng thiết bị đo Keysight, hoặc đọc so sánh ba đầu dò vi sai điện áp cao trước khi trao đổi về Keysight N2891A với kỹ sư của chúng tôi.
