¿Qué aísla realmente la «aislación de 1000 V»?

En muchas aplicaciones prácticas, la adquisición de datos no se realiza en un entorno de «laboratorio ideal». El dispositivo bajo prueba puede estar conectado a la red eléctrica, a cuadros de distribución, a convertidores de frecuencia o a grandes sistemas electromecánicos, mientras que la tarjeta de adquisición, en el otro extremo, está conectada mediante USB o Ethernet a un ordenador, a veces operado directamente por una persona. Estos dos lados a menudo no se encuentran al mismo potencial eléctrico. Si no existe un aislamiento eléctrico efectivo dentro de la tarjeta de adquisición de datos, esta diferencia de potencial puede propagarse a través de las líneas de señal, las pantallas o las trayectorias de tierra hacia el lado del sistema, lo que puede provocar distorsión de la medida, mal funcionamiento de las interfaces o incluso riesgos de seguridad. Esta es la razón fundamental por la que existe el aislamiento en los sistemas de adquisición de datos.

¿Cuál es la clasificación de aislamiento de una tarjeta de adquisición de datos?

En un sistema de adquisición de datos, la clasificación de aislamiento no es un simple valor de tensión, ni es equivalente a «la tensión que la entrada puede soportar directamente». Describe si existe una barrera de aislamiento eléctrico fiable entre el lado de medida (conectado a sensores y al dispositivo bajo prueba) y el lado del sistema (conectado al ordenador host, a las interfaces de comunicación y a la fuente de alimentación), y bajo qué nivel de esfuerzo de tensión este aislamiento sigue siendo válido.

Puede pensar en el aislamiento como un puente entre dos islas:

• El puente permite que pase la información: datos de medida, comunicaciones digitales, señales de control.
• Pero bloquea las corrientes peligrosas: corrientes de fallo, corrientes de bucle de tierra y energía que podría llevar un alto potencial hacia el lado del host.

Por este motivo, el aislamiento en los sistemas de adquisición de datos suele abordar al mismo tiempo la seguridad y la estabilidad de la medida.

¿Por qué el aislamiento suele ser más importante que las especificaciones de exactitud?

En muchas aplicaciones de campo, los ingenieros no se encuentran con problemas como la «resolución insuficiente», sino con lo siguiente:

• El mismo sistema funciona bien en el laboratorio, pero el ruido aumenta drásticamente en el sitio.
• Una vez que se conectan varios dispositivos entre sí, los datos comienzan a derivar.
• Al sustituir el ordenador o usar una toma de corriente diferente, el problema desaparece de repente.

La causa raíz común detrás de estos fenómenos a menudo no son los algoritmos ni el rendimiento del ADC, sino un manejo inadecuado de las relaciones de potencial eléctrico dentro del sistema de adquisición. El valor del aislamiento radica precisamente aquí: al romper los bucles de corriente innecesarios y limitar las trayectorias de propagación de la tensión de modo común y de la energía de fallo, el aislamiento permite que el sistema de adquisición se comporte de manera controlada y predecible incluso en entornos eléctricos complejos.

En los debates del sector, los valores fundamentales del aislamiento suelen agruparse en tres categorías: integridad de señal, seguridad y protección del instrumento.

Integridad de señal: romper bucles de tierra y mejorar el rechazo de modo común

Muchos casos de «medida inexacta» no se deben a la resolución del ADC, sino a corrientes indeseadas que fluyen por los conductores de tierra o por las pantallas. Cuando el dispositivo bajo prueba y el ordenador host, la envolvente u otros equipos están a diferentes potenciales de tierra, al conectarlos mediante cables de señal pueden formarse bucles de tierra. Las interferencias de la red y el ruido electromagnético aparecen entonces como «ruido de línea base» o rizado en la forma de onda. El aislamiento mejora esta situación al interrumpir las trayectorias de los bucles de corriente.

Seguridad: confinar el alto potencial y la energía de fallo al lado de medida

Cuando los puntos de medida se encuentran cerca de la red eléctrica, de cuadros de distribución o de convertidores de frecuencia, el riesgo real no es solo la «alta tensión», sino por dónde pueden propagarse la tensión anómala o la energía de fallo. Si no existe un aislamiento eléctrico claro entre el lado de medida y el lado del host, esta energía puede viajar a través de las conexiones de señal o de tierra hacia el ordenador o las interfaces de comunicación, causando daños al equipo o riesgos de seguridad. El aislamiento establece un límite de seguridad interno claro: el alto potencial y los entornos eléctricos inciertos quedan confinados al lado de medida, mientras que el lado del sistema -donde se encuentran el ordenador host y el operador- permanece dentro de un rango de potencial controlado y seguro. Si se produce una condición anómala, el problema queda contenido en el lado de medida y no se propaga más allá.

Protección del instrumento: una ventana de medida más amplia bajo alta tensión de modo común

Un sistema de adquisición no aislado une de hecho la referencia de tierra de medida a la tierra del sistema o a la toma de tierra. Como resultado, el rango de entrada medible se centra alrededor del potencial de tierra física. Si toda la señal se desplaza hacia un alto potencial de modo común, el amplificador frontal o el ADC pueden exceder su rango permitido o incluso dañarse. Un sistema aislado permite que la referencia de medida «flote», lo que hace posible centrar la ventana de medida de entrada alrededor de la tierra local aislada. Esto permite el funcionamiento bajo tensiones de modo común mucho más altas, cuyos límites últimos vienen determinados conjuntamente por la barrera de aislamiento y los circuitos de protección de entrada.

Términos relacionados con el aislamiento que se suelen confundir

El aislamiento se malinterpreta a menudo porque se usa un único término -«tensión de aislamiento»- para responder a preguntas muy diferentes. A continuación se aclaran estos conceptos relacionados pero distintos.

Tensión de modo común

La tensión de modo común se refiere a la tensión que se aplica simultáneamente a ambas entradas de medida con respecto a la tierra de referencia del sistema de adquisición. No es la señal de interés. La señal de medida se refiere a la diferencia entre dos terminales de entrada, mientras que la tensión de modo común describe cuánto se elevan ambos terminales juntos con respecto a tierra.

Por ejemplo, en baterías en serie o en sistemas de alimentación flotantes, la propia señal puede ser de solo unos pocos voltios, pero toda la fuente puede estar elevada decenas o cientos de voltios por encima de la tierra de la tarjeta de adquisición. En entornos industriales, el ruido de tierra o la interferencia electromagnética también pueden imponer una tensión de CA variable en el tiempo sobre ambos conductores de medida. Estas «tensiones elevadas u oscilantes en conjunto» constituyen la tensión de modo común.

Tensión de trabajo

La tensión de trabajo es la tensión que puede aplicarse de forma continua a un dispositivo durante largos periodos. Suele entenderse como la combinación de la tensión medida y la tensión de modo común, y representa la condición bajo la cual el dispositivo puede funcionar de forma fiable a lo largo del tiempo.

Tensión soportada

La tensión soportada se refiere a si la barrera de aislamiento puede sobrevivir a una tensión muy alta aplicada durante un breve intervalo sin perforarse ni dañarse. Para verificarlo, normalmente se realiza una prueba de rigidez dieléctrica (hipot). Durante dicha prueba, se aplica una tensión significativamente más alta que las condiciones normales de funcionamiento a través de la barrera de aislamiento durante aproximadamente un minuto. Si no se produce perforación, fuga anómala ni daños funcionales, se considera que la barrera de aislamiento es eléctricamente robusta.

Es fundamental señalar que la tensión soportada no indica que el dispositivo pueda funcionar de forma continua a esa tensión. Es un indicador de verificación de seguridad y calidad, que demuestra que el aislamiento no fallará de inmediato bajo condiciones anómalas o extremas.

Protección contra sobretensión de entrada

La protección contra sobretensión de entrada especifica la tensión diferencial máxima permitida entre los terminales positivo y negativo del mismo canal de entrada. Superar este límite puede dañar el circuito de entrada. Esto es fundamentalmente distinto de la tensión soportada de aislamiento:

• La tensión soportada de aislamiento se aplica entre el lado de medida y el lado del sistema.
• La protección contra sobretensión se aplica entre los terminales positivo y negativo del mismo canal.

Categoría de medida (CAT)

La categoría de medida define la severidad de las sobretensiones transitorias que un sistema de medida puede encontrar en su entorno eléctrico. Las categorías aumentan de CAT I a CAT IV:

• CAT I: circuitos electrónicos de baja energía.
• CAT II: electrodomésticos y tomas de corriente, normalmente protegidos por cuadros de distribución interiores.
• CAT III: cuadros de distribución industriales y entornos con grandes motores, bombas o compresores, sujetos a transitorios de conmutación y sobretensiones de cargas inductivas.
• CAT IV: puntos de distribución eléctrica en exteriores expuestos a sobretensiones y descargas atmosféricas.

Grado de contaminación

El grado de contaminación describe factores ambientales como polvo, humedad y condensación que afectan a las superficies de aislamiento. Los grados de contaminación más altos reducen el rendimiento efectivo del aislamiento y requieren una resistencia de aislamiento de base más alta.

¿Qué significa realmente la «aislación de 1000 V»?

Cuando una especificación indica «aislación de 1000 V», hay que plantearse inmediatamente tres preguntas; de lo contrario, el valor no tiene una comparabilidad real:

• ¿Es CA o CC? ¿Es Vrms, Vpk o Vdc?
• ¿Es tensión soportada (corto plazo) o tensión de trabajo (largo plazo)?
• ¿Qué es exactamente lo que está aislado? ¿Canal a tierra? ¿Canal a canal? ¿Lado de medida a lado USB/host?

La conclusión más importante es la siguiente: la «tensión soportada de aislación de 1000 V» no significa automáticamente que el sistema pueda funcionar de forma continua a 1000 V de tensión de modo común, ni significa que se puedan aplicar directamente 1000 V a la entrada. La capacidad de funcionamiento continuo depende de la tensión de trabajo, la categoría de medida, la protección contra sobretensión de entrada y toda la cadena del sistema, incluidos sensores, cables y terminales.

Cómo se implementa el aislamiento: barreras de aislamiento y métodos de transferencia de señal

El aislamiento no es simplemente «separación por aire», sino una combinación de estructura, materiales y mecanismos de acoplamiento de señal.

Los métodos habituales de transferencia de señal a través del aislamiento incluyen:

Aislamiento inductivo / basado en transformador

El aislamiento inductivo transmite energía o información mediante campos magnéticos en lugar de conducción eléctrica directa, basado fundamentalmente en la ley de Faraday de inducción electromagnética.

Dentro del chip se fabrican bobinas planares sobre el silicio o dentro del encapsulado, formando estructuras similares a transformadores.

• Lado transmisor: corriente → bobina → campo magnético alterno
• Lado receptor: variación de campo magnético → tensión inducida → reconstrucción de la señal

Las ventajas incluyen una inmunidad a transitorios de modo común (CMTI) muy alta, alta velocidad, bajo jitter, estabilidad a largo plazo y una excelente consistencia entre canales. Las desventajas incluyen un mayor consumo de potencia y coste en comparación con el aislamiento capacitivo.

Acoplamiento capacitivo

El aislamiento capacitivo utiliza la propiedad de los condensadores de «bloquear la CC y dejar pasar la CA» para lograr el aislamiento de tensión, basándose en la variación del campo eléctrico dentro del dieléctrico.

Variación de la señal → variación del campo eléctrico → acoplamiento por corriente de desplazamiento

Las ventajas incluyen bajo consumo de potencia, pequeña superficie de chip, alta integración, menor coste y alta velocidad. Las desventajas incluyen mayor sensibilidad al dv/dt de modo común, requisitos más estrictos de simetría del PCB y mayor dependencia del diseño de la referencia de tierra.

Aislamiento óptico

El aislamiento óptico utiliza la luz como medio de aislamiento, con aire o material aislante transparente proporcionando la separación física. El principio es la conversión fotoeléctrica junto con el aislamiento espacial.

Señal eléctrica → emisión de LED → dispositivo fotosensible → señal eléctrica

Las ventajas incluyen estructura sencilla, tensión soportada extremadamente alta, buen rendimiento para señales de baja frecuencia y de conmutación, y gran robustez EMC. Las desventajas incluyen menor velocidad debido a la latencia de los dispositivos, mayor variabilidad y falta de idoneidad para sistemas síncronos de alta precisión.

Comparación de tecnologías de aislamiento

Elemento	Inductivo	Capacitivo	Óptico
Tensión soportada	★★★★☆	★★★☆	★★★★★
Velocidad de transmisión	★★★★☆	★★★★★	★★
Inmunidad de modo común	★★★★★	★★★☆	★★
Inmunidad EMI	★★★☆	★★★★	★★★★★
Estabilidad	★★★★★	★★★★	★★
Bajo consumo	★★★	★★★★★	★★
Adecuado para DAQ	Recomendado	Recomendado	No recomendado

Un parámetro con frecuencia pasado por alto pero fundamental aquí es el CMTI. En entornos de alto dv/dt, como inversores, fuentes de alimentación con SiC/GaN y accionamientos de motores, el problema a menudo no es cuán alta es la tensión de modo común estática, sino cuán rápido cambia. Los transitorios de alta tensión y rápida variación pueden acoplarse a través de las capacidades parásitas de la barrera de aislamiento y perturbar o corromper la transmisión de datos. Por tanto, el aislamiento debe soportar no solo la magnitud de la tensión, sino también la velocidad de las transiciones de tensión.

Topologías de aislamiento habituales en adquisición de datos

Antes de preguntar si una tarjeta DAQ está aislada, conviene plantear una cuestión más importante: ¿dónde se aplica el aislamiento?

Productos distintos pueden usar dominios de aislamiento completamente diferentes, lo que da lugar a límites de capacidad y adecuación a aplicaciones muy distintos.

Las topologías de aislamiento habituales en DAQ incluyen:

• Aislamiento canal-tierra del sistema
• Aislamiento por bancos (grupos)
• Aislamiento canal-canal

Aislamiento canal-tierra del sistema

Definición: cada canal (o grupo de frontales analógicos) está aislado de la tierra del sistema y de la tierra del host, mientras que los canales suelen compartir una referencia de tierra común.

Esta topología puede:

• Romper bucles de tierra entre el lado de medida y el lado del host.
• Evitar que altos potenciales o energía de fallo alcancen el ordenador, el puerto USB o la interfaz de red.
• Mejorar de forma significativa la estabilidad cuando las tierras de medida y del host son diferentes.

Toda la DAQ «flota» efectivamente junto con el dispositivo bajo prueba, mientras que el host permanece en el lado seguro.

Los escenarios adecuados incluyen medidas en campo industrial donde todos los canales comparten el mismo potencial.

Aislamiento por bancos

Definición: los canales se dividen en grupos (bancos). Cada banco tiene su propio dominio de aislamiento, con aislamiento entre bancos y entre cada banco y la tierra del sistema.

Esta topología permite medir simultáneamente varios sistemas independientes, conservando la sincronización multicanal dentro de cada banco y equilibrando coste, tamaño y capacidad de aislamiento.

Aislamiento canal-canal

Definición: cada canal tiene un dominio de aislamiento y una referencia de tierra totalmente independientes.

Cada canal funciona de hecho como un sistema de adquisición aislado independiente, adecuado para baterías en serie, medidas distribuidas y escenarios con grandes diferencias de potencial entre canales, a costa de un mayor coste, tamaño y complejidad del sistema.

Selección del aislamiento: de los parámetros al juicio práctico

Tras comprender los conceptos de aislamiento, las topologías y las tensiones nominales, la pregunta clave pasa a ser: ¿se ajusta realmente un diseño de aislamiento concreto a la aplicación?

Muchos errores de criterio surgen de centrarse en un solo valor, como «aislación de 1000 V», sin aclarar dónde se aplica el aislamiento, durante cuánto tiempo y qué protecciones adicionales se requieren.

¿Qué se está aislando y dónde se produce el aislamiento?

Si todos los objetos de medida pertenecen al mismo sistema y no existe diferencia de potencial entre ellos, debe seleccionarse una tarjeta de adquisición de datos con aislamiento canal-tierra del sistema.

Si los objetos de medida pertenecen a varios sistemas distintos, pero los puntos de medida dentro de cada sistema comparten la misma referencia de tierra, debe seleccionarse una arquitectura de aislamiento por bancos (aislamiento por grupos). En este caso, los puntos de medida de sistemas distintos no deben conectarse al mismo banco de la tarjeta de adquisición.

Si todos los objetos de medida pertenecen al mismo sistema pero existen diferencias de potencial significativas entre ellos, debe seleccionarse una tarjeta de adquisición de datos con aislamiento canal-canal.

Este es el requisito previo para evaluar todos los parámetros relacionados con el aislamiento.
Si la ubicación del aislamiento no está clara, el resto de las especificaciones de tensión son casi irrelevantes para la comparación.

Tensión soportada de aislamiento de un sistema de adquisición de datos

Como mínimo, debe especificarse claramente la siguiente información:
si la tensión es de CA o CC, la duración (normalmente una prueba de tensión soportada de 1 minuto) y, solo entonces, el valor de la propia tensión.

Si una tarjeta de adquisición de datos especifica una Tensión de aislamiento en CA de 1000 V, significa que se aplica entre las tierras de circuito a ambos lados de la barrera de aislamiento una tensión de CA con un valor de pico de ±1414 V y que, tras 1 minuto, la corriente de fuga sigue siendo inferior a 0,1 mA.

Si una tarjeta de adquisición de datos especifica una tensión de aislamiento en CC de 1000 V, significa que se aplica una tensión continua de +1000 V o −1000 V entre las tierras de circuito a ambos lados de la barrera de aislamiento y que, tras 1 minuto, la corriente de fuga sigue siendo inferior a 0,1 mA.
Sin embargo, en este caso no debe suponerse que se puedan aplicar ±1000 V de CA: ambas cosas no son equivalentes, porque distintos dispositivos tienen capacidades de soportar tensiones de CA y CC diferentes.

Debe hacerse hincapié en que las tensiones soportadas descritas arriba son valores de soportabilidad a corto plazo. No significan que el dispositivo pueda funcionar de forma continua a 1000 V de tensión de modo común. Solo indican que el dispositivo no se dañará bajo esas condiciones, no que se garantice su funcionamiento normal.

Tensión máxima de funcionamiento en modo común

Este es el parámetro que merece una atención especial al seleccionar una tarjeta de adquisición de datos. En la mayoría de los casos se refiere a la diferencia de tensión a largo plazo entre el lado de medida y la tierra del sistema.

Por ejemplo, si queremos medir la corriente de una línea de red de 220 V, la correspondiente tensión de modo común es:

220 V × 1,414 = 311 V

Dejando al menos un margen del 50 %, la tarjeta de adquisición de datos debería por tanto admitir una tensión máxima de funcionamiento en modo común superior a 466 V.

Si una hoja de datos solo proporciona la tensión soportada de aislamiento pero no especifica claramente la tensión de trabajo o el rango máximo de modo común, es necesario extremar la precaución en el uso práctico.

Rango de tensión de entrada

El rango de tensión de entrada también se denomina tensión diferencial. Define cuánta diferencia de tensión pueden tolerar los terminales de entrada de un canal.

La cuestión clave es qué ocurre cuando se supera este límite:
¿se recorta la señal, se desactiva la entrada o se causa un daño permanente?

Este parámetro determina si el dispositivo puede protegerse frente a errores de cableado o condiciones anómalas, o si fallará de forma catastrófica.

Si en este punto la diferencia entre tensión de modo común y tensión diferencial sigue sin estar clara, la siguiente analogía puede ayudar.

En el diagrama, la persona no puede acercarse directamente a la manzana debido al río que actúa como barrera de aislamiento, de modo que se utiliza un calibre con mango alargado para medir la manzana en la orilla opuesta.

La distancia de 300 cm a través del río corresponde a la tensión de modo común del sistema, mientras que el rango de medida del calibre (20 cm) corresponde al rango de tensión diferencial.

Estructura de aislamiento del módulo SonoDAQ (ejemplo de aislamiento por bancos)

Tras distinguir entre aislamiento canal-tierra, aislamiento por bancos y aislamiento canal-canal, así como entre los distintos parámetros de aislamiento, la siguiente cuestión para un producto concreto es: ¿dónde se traza exactamente el límite de aislamiento?

La siguiente figura muestra la estructura de aislamiento de un módulo SonoDAQ, ilustrando la división de sus dominios de aislamiento.

A partir de la estructura del módulo puede verse claramente que SonoDAQ Pro adopta una arquitectura de aislamiento por bancos (véase la Sección 6.2). Cada módulo está aislado del host, mientras que los cuatro canales de cada módulo no están aislados entre sí.

El módulo divide las funciones y los dominios eléctricos en tres partes:

• Lado de medida: situado en el lado izquierdo del módulo, conectado directamente a los sensores y al dispositivo bajo prueba. Este lado pertenece al dominio eléctrico de medida y puede encontrarse a un potencial de modo común alto o incierto.
• Dominio de aislamiento del banco: situado en la parte central del módulo, es la barrera de aislamiento principal entre el lado de medida y el lado del sistema. Varios canales dentro del mismo banco comparten una referencia de tierra de medida común y están colectivamente aislados del lado del sistema a través de este dominio de aislamiento. Como se muestra en el diagrama, se utilizan dos tipos de circuitos de aislamiento: aislamiento capacitivo para la comunicación digital y aislamiento magnético (basado en transformador) para la alimentación.
• Lado del sistema: situado en el lado derecho del módulo, se comunica con el host a través del backplane. Este lado funciona con la referencia de tierra del sistema y se conecta a los procesadores, las interfaces de comunicación y el ordenador host.

Del concepto a la verificación: el aislamiento debe demostrarse, no suponerse

En la discusión anterior hemos diferenciado entre tensiones diferenciales y de modo común y hemos comprendido las funciones respectivas de la tensión soportada de aislamiento, la tensión de trabajo y la capacidad de modo común.

Aunque estos conceptos no son complejos en las especificaciones o normas, en la práctica de la ingeniería queda una cuestión más crítica:

¿Se mantienen realmente estos límites de aislamiento bajo condiciones reales como sugieren los parámetros?

Por ejemplo, cuando el dispositivo bajo prueba funciona a un alto potencial de modo común, el sistema de adquisición debe permanecer en funcionamiento continuo durante largos periodos y el ordenador host y los operadores deben permanecer siempre en el lado seguro.

Confiar simplemente en «un valor de especificación» está muy lejos de ser suficiente. En lugar de quedarse en el plano conceptual, es mejor volver a la práctica de la ingeniería. Los dos experimentos siguientes no pretenden mostrar los límites extremos de los parámetros, sino responder a una cuestión más práctica.

Con este propósito se eligió SonoDAQ Pro como plataforma de prueba, no por tener especificaciones excepcionalmente altas, sino porque su estructura de aislamiento es clara y sus límites están bien definidos, lo que lo hace adecuado para la verificación del aislamiento a nivel de ingeniería.

Los experimentos se realizan desde dos perspectivas: prueba de tensión soportada (hipot) y medida de corriente de una lámpara incandescente alimentada por la red.

Prueba de tensión soportada (hipot)

Objetivo de la prueba:

Verificar que la barrera de aislamiento puede soportar una alta tensión bajo condiciones especificadas sin perforarse, proporcionando un resultado de verificación de ingeniería intuitivo

La definición general en la industria de la prueba de rigidez dieléctrica consiste en aplicar una tensión elevada a través de una barrera de aislamiento durante aproximadamente 1 minuto. Superar la prueba indica que el sistema de aislamiento tiene suficiente resistencia eléctrica bajo esas condiciones, y también aclara el propósito y las limitaciones de la prueba para evitar interpretaciones erróneas.

Equipo de prueba:

Comprobador de hipot WB2671

Condiciones de prueba:

1000 V CC, duración 1 minuto, umbral de corriente de fuga 0,1 mA

Resultados de la prueba

1,02 kV CC, duración 1 minuto, corriente de fuga = 0,03 mA, sin observarse perforación, descargas superficiales ni arcos eléctricos.

Explicación: SonoDAQ Pro adopta una arquitectura de aislamiento por bancos, en la que las seis ranuras están aisladas entre sí. Por tanto, durante la prueba se aplicó la tensión de hipot entre el Canal 1 de dos módulos adyacentes.

Experimento de medida de corriente de una lámpara incandescente en red de 220 V

Objetivo de la prueba:

Demostrar cómo la tarjeta de adquisición de datos puede medir señales en un sistema de alta tensión bajo condiciones reales de red y verificar la corrección de la medida.

¿Por qué una lámpara incandescente?

1. Su comportamiento en régimen permanente se asemeja mucho a una carga resistiva, lo que hace que las formas de onda de corriente sean intuitivas y fáciles de interpretar.
2. El filamento frío tiene una baja resistencia, produciendo una clara corriente de irrupción al encenderse, lo que resulta adecuado para demostrar la capacidad de captura de transitorios y de registro disparado.

En el diagrama, el lado izquierdo es el área de alta tensión conectada directamente a la fuente de CA de 220 V. Una vez finalizado todo el cableado, se inserta el enchufe de alimentación.

El lado derecho contiene la tarjeta de adquisición de datos aislada, que forma el área de baja tensión. El ordenador y el operador permanecen por completo en el lado seguro.

En el experimento se utilizó el hardware SonoDAQ Pro junto con el software OpenTest. La lámpara incandescente tenía una especificación de 220 V / 60 W.

Las siguientes fotos muestran la configuración antes de aplicar la alimentación (izquierda) y después de aplicarla (derecha).

Configuración de la prueba: frecuencia de muestreo de 192 kSa/s, acoplamiento en CA para la señal de entrada. La tarjeta de adquisición midió directamente la tensión en bornes de una resistencia shunt de 1,4 Ω. Usando la función «Record» de OpenTest, se registró todo el proceso de encendido y apagado.

Corriente en régimen permanente:
Vrms = 386 mV → Irms = 386 / 1,4 = 275,7 mA
Frecuencia f = 49,962 Hz

Corriente de arranque:
Vpeak = 2,868 V → Ipeak = 2,868 / 1,4 = 2,05 A

Cálculo del factor de cresta:
CF = Ipeak / Irms = 2,05 / 0,2757 = 7,44

Cálculo de la potencia de la lámpara incandescente:
P = 220 V × 0,2757 A = 60,65 W

Conclusión

SonoDAQ Pro puede medir con precisión la corriente de funcionamiento de una lámpara incandescente conectada directamente a la red sin utilizar un transformador de corriente.

Este experimento no solo verifica si pueden medirse señales de red, sino que verifica si el aislamiento puede garantizar simultáneamente la seguridad del sistema y la exactitud de la medida cuando el dispositivo bajo prueba funciona a un alto potencial de modo común durante periodos prolongados.

El aislamiento no es un parámetro, sino un límite

El aislamiento no es «un único valor de tensión», sino que define dónde se confina el riesgo y si las señales pueden seguir transmitiéndose de forma fiable.

Una solución de aislamiento fiable es el resultado de que estructura, parámetros, topología y escenario de aplicación sean válidos al mismo tiempo.

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