УКАЗАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G01R19/155 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для визуальной и акустической проверки целостности электрических цепей, для визуального и акустического контроля наличия или отсутствия переменного или постоянного напряжения на токоведущих элементах, а также определения фазного и нулевого проводов электропроводной сети в цепях постоянного тока до 500 В и переменного тока до 380 В.

В соответствии с ГОСТ 20493-90 известен указатель напряжения до 1000 В в однополюсном исполнении, который размещен в одном корпусе и содержит первый контакт-наконечник, элемент индикации наличия напряжения и второй контакт-кнопку на поверхности корпуса, с которым соприкасается рука оператора, при этом работа элемента индикации основана на протекании через электрическую цепь "прибор - тело человека - земля" емкостного тока.

С помощью такого указателя можно определить наличие или отсутствие напряжения в цепи.

В соответствии с ГОСТ 20493-90 известен также указатель напряжения до 1000 В двухполюсного исполнения, элементы конструкции которого размещены в двух корпусах, соединенных проводом, содержащий первый и второй контактные наконечники, установленные на торцах каждого корпуса, и элементы визуальной и акустической индикации наличия напряжения.

С помощью такого указателя напряжения можно определить наличие напряжения: постоянного или переменного, но нельзя определить, например, фазный или нулевой провод в трехфазной четырехпроводной сети.

Кроме того, в цепях постоянного напряжения нельзя определить полярность напряжения на проводах.

Известен указатель напряжения, выбранный в качестве аналога (см. А. св. СССР 1624340, 1987), содержащий первый и второй контактные щупы, блок преобразования напряжения, световой индикатор наличия напряжения, блок звуковой индикации в виде генератора звуковой частоты и акустического элемента.

Данный указатель напряжения предназначен для определения в электрических сетях наличия переменного напряжения до 1000 В. Однако данное устройство не обеспечивает определение переменного напряжения - например, в две ступени от 10 до 200 В и от 200 до 400 В, а также контроля постоянного напряжения 12 В и определения фазного и нулевого проводов в сети переменного тока.

Известен также указатель напряжения, выбранный в качестве прототипа (см. А. св. СССР 1688178, 1989), содержащий первую и вторую входные клеммы с присоединяемыми к ним первым и вторым контактными щупами, источник питания, блок контроля наличия напряжения первого уровня 10-100 В, блок контроля наличия напряжения второго уровня 100-400 В, блок контроля наличия постоянного напряжения и три световых индикатора визуального контроля наличия напряжений.

Однако данное устройство не обладает достаточной надежностью и неудобно в работе, т.к. для осуществления надежного контакта входных клемм с исследуемой электрической цепью требуются дополнительные щупы-наконечники и дополнительное время для их установки.

Данное устройство также не имеет звуковой сигнализации при наличии контролируемого напряжения и не предназначено для определения фазного и нулевого проводов в сети переменного тока, а также полярности напряжения на проводах в сети постоянного тока. Кроме того, данное устройство не обеспечивает возможности контроля целостности электрической цепи.

Была поставлена задача: создать малогабаритное универсальное устройство, обеспечивающее многофункциональный контроль целостности электрической цепи, наличия напряжений в сетях переменного и постоянного тока, определения фазного и нулевого проводов в сетях переменного тока, определения полярности проводов в сетях постоянного тока, имеющее удобный надежный контакт с исследуемой электрической цепью. При этом для повышения точности контроля и надежности устройства необходимо исключить электромеханические переключатели режимов работы.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет введения функции определения фазного и нулевого провода в цепях переменного тока и полярности напряжения на проводах в цепях постоянного тока, повышение надежности, безопасности и удобства контроля.

Поставленная цель достигается тем, что указатель напряжения, содержащий два корпуса: первый корпус, имеющий первый контактный щуп, соединенный через токоограничивающий резистор с первой входной клеммой, и второй корпус, снабженный вторым контактным щупом, соединенным через токоограничивающий резистор со второй входной клеммой, и расположенные в первом корпусе, соединенные с клеммами блок контроля наличия постоянного напряжения, источник питания, блок контроля наличия уровней переменного напряжения и три световых индикатора визуального контроля наличия напряжений, отличается тем, что в первом корпусе дополнительно установлены блок контроля наличия фазного и нулевого проводов и блок звуковой сигнализации, при этом блок контроля наличия фазного и нулевого проводов содержит преобразователь напряжение - ток, вход которого соединен через первую клемму с первым контактным щупом, а к выходу преобразователя напряжение - ток подключены световой индикатор "фаза" и третья клемма, соприкасающаяся с рукой оператора, блок звуковой сигнализации, содержащий установленный перед генератором звуковых импульсов, снабженным акустическим элементом, импульсный преобразователь, вход которого соединен с блоком управления преобразователем, один вход которого соединен с первым контактным щупом-наконечником через первую входную клемму, второй вход соединен с источником питания, при этом блок контроля наличия напряжения выполнен в виде блока сравнения, состоящего из трех параллельно соединенных компараторов, имеющих один вход, соединенный через делитель напряжения и вторую клемму со вторым выносным щупом, и четыре выхода, к трем из которых присоединены три световых индикатора визуального контроля наличия уровней напряжения, к четвертому - дополнительный индикатор контроля целостности цепи, при этом между первой клеммой и делителем напряжения установлены два дополнительных световых индикатора, использованные как визуальный указатель наличия постоянного или переменного напряжения, который, при наличии постоянного напряжения, использован в качестве указателя полярности напряжения на проводах.

Сущность изобретения поясняется следующим.

В предлагаемом указателе напряжения, благодаря конструкции электронной схемы, совмещены функции однополюсного и двухполюсного указателей напряжений, чем обеспечивается контроль параметров в электрических цепях с постоянным напряжением и в электрических цепях с переменным напряжением. Сущность электронной схемы отдельных узлов является ноу-хау авторов.

На чертеже изображена схема функциональная указателя напряжения.

Указатель напряжения содержит первый корпус 1 и щуп-наконечник 2, снабженный токоограничивающим резистором R1, подключенный к первой клемме 3, второй корпус 4, снабженный вторым выносным щупом 5, через токоограничивающий резистор R2 подключенным к второй клемме 6, входной делитель напряжения 7. Общее сопротивление цепи "первый щуп-наконечник 2 - токоограничивающий резистор R1 - входной делитель 7 - токоограничивающий резистор R2 - второй выносной щуп 5" выбрано таким образом, чтобы при контроле напряжения 0,4 кВ ток не превышал 10 мА.

К первой клемме 3 присоединен указатель полярности напряжения на проводах 8, выполненный на светодиодах VD1, VD2, установленных встречно-параллельно и соединенных с второй клеммой 6 через делитель напряжения 7. Свечение светодиодов VD1, VD2 определяется характером протекающего тока через цепь "щуп-наконечник 2 - резистор R1 - клемма 3 - указатель полярности напряжения на проводах 8 - входной делитель 7 - вторая клемма 6 - резистор R2 - выносной щуп 5".

При постоянном токе светится один из диодов, при этом, если к щупу-наконечнику 2 приложен "+", т.е. положительный потенциал, то светится диод VD1; если приложен "-", т.е. отрицательный потенциал, то светится диод VD2. При протекании через цепь переменного тока светятся оба диода VD1, VD2.

В корпусе 1 к первой клемме 3 присоединен блок звуковой сигнализации, состоящий из: акустического элемента 10, с входом которого соединен генератор звуковых импульсов 11, вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя 12, первый вход которого подключен к первой клемме 3 через токоограничивающий резистор R3, R5, второй вход которого подключен к выходу блока управления импульсным преобразователем 13, вход которого подключен к первой клемме 3. Питающие входы импульсного преобразователя 12 и блока управления импульсным преобразователем 13 подключены к источнику питания 14, в качестве которого использован элемент R6-UM3-AA.

В корпусе 1 расположен, подключенный к первой клемме 3, блок контроля наличия фазного и нулевого проводов, содержащий преобразователь напряжение - ток 15, имеющий один вход, соединенный через R5 с первой клеммой 3, и два выхода, соединенные через резистор R4 и светодиод VD3 с третьей клеммой - кнопкой 16, соприкасающейся с рукой оператора. Светодиод VD3 выполняет функцию визуального индикатора контроля наличия фазного или нулевого проводов.

Блок контроля наличия фазного и нулевого провода представляет собой однополюсный указатель напряжения, способный работать без источника питания.

Блок контроля наличия уровней переменного напряжения 9 выполнен на компараторах, имеющих общий вход, соединенный через входной делитель 7 с цепью "первый щуп-наконечник 2 - токоограничивающий резистор R1 - входной делитель 7 - токоограничивающий резистор R2 - второй выносной щуп 5". Выходы компараторов соединены со светодиодами VD4, VD5, VD6, VD7, при этом светодиоды VD5, VD6, VD7 являются световыми индикаторами визуального контроля наличия уровней напряжения. Светодиод VD4 является световым индикатором визуального контроля целостности контролируемой цепи в сети электрического тока.

Указатель напряжения работает следующим образом. В исходном состоянии, когда контактные щупы 2, 5 не замкнуты, светодиоды VD1-VD7 не горят.

При замыкании контактных щупов 2, 5 на контролируемую цепь с целью определения наличия и полярности напряжения на проводах зажигаются светодиоды:
- VD1, если к щупу 2 приложен положительный потенциал,
- VD2, если к щупу 2 приложен отрицательный потенциал.

Одновременное свечение светодиодов VD1 и VD2 показывает наличие переменного напряжения в контролируемой цепи. При этом при уровне напряжения в исследуемой цепи 10 В и более блок управления преобразователем 13 подает сигнал разрешения на работу импульсного преобразователя 12, который запускает генератор звуковых импульсов 11 и акустический элемент 10 и одновременно включает в работу блок контроля уровней напряжения 9. При наличии в цепи переменного напряжения 12 В загорается светодиод VD5, при наличии в цепи переменного напряжения 200 В и более загорается светодиод VD6, при наличии переменного напряжения 340 В и более (до 1000 В) загорается светодиод VD7.

В режиме опреления целостности цепи управляющее напряжение на R5 создается благодаря протеканию тока от источника питания через цепочку "R3 - R5 - R1 - проверяемая цепь - выносной щуп 2". При этом светодиоды VD5-VD7 не светятся, т.к. уровень напряжения с выхода входного делителя 7 недостаточен для переключения компараторов. При этом импульсный преобразователь 12 работает, горит светодиод VD4 - "цепь" и работает генератор звуковых импульсов 11 с акустическим элементом 10.

В режиме однополюсного варианта при определении фазного провода по цепи "R1 - R5 - преобразователь напряжение - ток 15 - контакт-клемма 16 - тело человека" протекает емкостный ток, величина которого достаточна для запуска преобразователя и свечения светодиода VD3 "фаза". При этом работает генератор звуковых импульсов 11 и акустический элемент 10.

Благодаря предлагаемой конструкции указателя напряжения обеспечена возможность надежного контроля нескольких параметров исследуемых сетей практически одновременно.

Предлагаемая конструкция указателя напряжения обладает высокой надежностью в работе, обеспечивает достаточный контакт с исследуемой цепью, удобна в работе, т.к. для каждого измеряемого параметра предлагаемый прибор имеет световую индикацию, сопровождаемую звуковой сигнализацией, и соответствующие надписи на передней панели корпуса.

Совмещение функций однополюсного и двухполюсного указателей напряжений в одном приборе позволило создать унифицированный электроизмерительный прибор, в котором одновременно можно визуально и акустически контролировать наличие целостности цепи, наличие напряжения: постоянного, равного 12 В, или переменного одного из трех уровней: до 12 В, 220 В или 380 В, определять фазный и нулевой провода в сети переменного тока и определять полярность напряжения на проводах в сети постоянного тока.

Изобретение относится к измерительной технике. Предлагаемый указатель напряжения имеет совмещение функций однополюсного и двухполюсного указателей напряжения и конструктивно содержит два корпуса, снабженных контактными щупами, соединенными через токоограничивающие резисторы с входными клеммами устройства. При этом в первом корпусе расположены соединенные с клеммами блок контроля наличия постоянного напряжения, источник питания, блок контроля наличия уровней переменного напряжения и три световых индикатора визуального контроля наличия напряжений. Технический результат - расширение области применения за счет расширения и совмещения функциональных возможностей элементов устройства. Новизна конструкции заключается в том, что в первом корпусе дополнительно установлены блок контроля наличия фазного и нулевого проводов и блок звуковой сигнализации, при этом блок контроля наличия фазного и нулевого проводов содержит преобразователь напряжение - ток, вход которого соединен через первую клемму с первым контактным щупом, а к выходу преобразователя напряжение - ток подключены световой индикатор "фаза" и третья клемма, соприкасающаяся с рукой оператора, блок звуковой сигнализации в виде генератора звуковых импульсов, снабженного акустическим элементом, и импульсного преобразователя, вход которого соединен с блоком управления преобразователем, один вход которого соединен с первым контактным щупом-наконечником через первую входную клемму, второй вход соединен с источником питания, при этом блок контроля наличия уровней напряжения выполнен в виде блока сравнения, состоящего из компараторов, имеющего один вход, соединенный через делитель напряжения и вторую клемму со вторым выносным щупом, и четыре выхода, к каждому из которых присоединены три световых индикатора визуального контроля наличия уровней напряжения и дополнительный индикатор контроля целостности цепи, при этом между первой клеммой и делителем напряжения установлены два дополнительных световых индикатора, используемых как визуальный указатель наличия постоянного или переменного напряжения, который при наличии постоянного напряжения используется в качестве указателя полярности напряжения на проводах. 1 ил.

Указатель напряжения, содержащий два корпуса, первый корпус, имеющий первый контактный щуп, соединенный через токоограничивающий резистор с первой входной клеммой и второй корпус, снабженный вторым контактным щупом, присоединенным через токоограничивающий резистор со второй входной клеммой и, расположенные в первом корпусе, соединенные с клеммами блок контроля наличия постоянного напряжения, источник питания, блок контроля наличия уровней переменного напряжения, и три световых индикатора визуального контроля наличия напряжений, отличающийся тем, что в первом корпусе дополнительно установлены блок контроля наличия фазного и нулевого проводов и блок звуковой сигнализации, при этом блок контроля наличия фазного и нулевого проводов содержит преобразователь напряжение-ток, вход которого соединен через первую клемму с первым контактным щупом, а к выходу преобразователя напряжение-ток подключен световой индикатор “фаза” и третья клемма, соприкасающаяся с рукой оператора, блок звуковой сигнализации в виде генератора звуковых импульсов, снабженного акустическим элементом и импульсного преобразователя, вход которого соединен с блоком управления преобразователем, один вход которого соединен с первым контактным щупом -наконечником через первую входную клемму, второй вход соединен с источником питания, при этом блок контроля наличия уровней напряжения выполнен в виде блока сравнения, состоящего из компараторов, имеющего один вход, соединенный через делитель напряжения и вторую клемму со вторым выносным щупом, и четыре выхода, к каждому из которых присоединены три световых индикатора визуального контроля наличия уровней напряжения и дополнительный индикатор контроля целостности цепи, при этом между первой клеммой и делителем напряжения установлены два дополнительных световых индикатора, использованные как визуальный указатель наличия постоянного или переменного напряжения, который, при наличии постоянного напряжения, использован в качестве указателя полярности напряжения на проводах.