Устройство для сигнализации наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и сетях переменного тока Советский патент 1984 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для обнаружения и сигнализации наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и сетях переменного тока. Известно устройство для сигнали зации наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и сетях переменного тока, содержащее антенну, выполненную в виде металлической пластины, истоковый повторитель, вход которого связан с антенной, мультивибратор, подключенный своим входом к выходу истокового повторителя, автогенератор низкой частоты, вход которого при-, соединен к выходу мультивибратора, и громкоговоритель, подключеняьй к выходу автогенератора низкой частоты fl 3. Недостатками данного устройства являются сложность и, как следствие невысокая надежность, а также повышенные массы и габариты. Известно также устройство для сигнализации наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудова ния -И сетях переменного тока, содержащее антенну, выполненную в виде диска из немагнитного материала, подключенный к антенне предварительный усилитель с электрометрич ким входом, двукаскадный усилитель, в1ход которого соединен с выходом пред варительного усилителя, генератор низкой частоты, связанный с выходом двухкаскадного усилителя, и электро динамический громкогойоритель, подключенный к выходу генератора низкой частоты Г2.Л« Указанное устройство имеет недостаточную чувствительность и повы шенное потребление мощности от авто номного источника питания, что обусловлено использованием в генераторе низкой частрть интегральной микросхемь. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для сигнализации наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и сетях переменного тока, содержащее антенну, пороговьй элемент, вход которого подключен к антенне, интегратор, пр срединенйьй своим входом к выходу порогового элемента, электронный кл 802 выполненньш на транзисторе, база которого подключена к выходу интегратора, эмиттер соединен .с одним из полюсов источника питания, а в цепь коллектора включен генератор звуковой частоты, выполненный в виде мультивибратора, содержащего два транзистора, четыре резистора и конденсатор, причем первый и второй резисторы соединены последовательно, свободный вывод первого резистора и эмиттер первого транзистора подключены к коллектору транзистора электронного ключа, база второго транзистора связана с объединенными выводами первого и второго резисторов и одновременно через последовательно соединенные конденсатор и третий резистор подключена к коллектору первого транзистора, база которого через четвертый резистор соединена с коллектором второго транзистора, а свободный вывод второго резистора и эмиттер второго транзистора подключены к другому полюсу источника питания, и миниатюрный телефон, катушка которого включена последовательно в цепь коллектора первог- транзистора генератора звуковой частоты Из 1 Недостатком известного устройства является сложность генератора звуковой частоты, связанная с наличием в схеме генератора повышенного числа активных элементов - транзисторов, что снижает надежность устройства, повьшхает потребление мощности, массу и габариты устройства. Включение электронного ключа в цепь питания звуковоГотенератора вызывает необходимость повышения мощности электронного ключа, что также вызывает повышение потребления мощности, увеличение массы и габаритов устройства. Цель изобретения - упрощение устройства, повьшение его надежности и снижение потребления мощности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сигнализации наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и в сетях переменного тока, содержащем антенну, пороговый элемент, вход которого подключен к антенне, интегратор, присоединенный своим входом к выходу порогового элемента, электронный ключ, выполненный, на транзисторе., база которого подключена к выходу интегратора, а эмиттер Соединен с первым полюсом источника питания, генератор звуковой частоты .имеющий транзистор, конденсатор и два резистора, пригчем первйй резист и конденсатор соединены последовательно, свободный вывод конденсатора и один вывод второго резистора подключены к базе транзистора, эмит тер которого и другой вьтод второго резистора соединены с первым полюсом источника питания, и телефон, один вывод первой катушки которого присоединен к второму полюсу источника питагшя, телефон снабжён второ катушкой, один вывод которой соединен со свободным выводом первого резистора, другой ее вывод подключен к коллектору транзистора электр ного ключа, а другой вывод первой катушки телеФока подключен к кол- лектору транзистора генератора звуковой частоты. Кроме того, в устройство введен диод, электроды которого подключены раздельно к эмиттеру и коллектору транзистора электронного ключа в обратной полярности. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит автономный источник 1 питания, в качестве которого может быть использована гальва1 ическая батарея, антенну 2, выполненную, например, в виде полос ки медной фольги, пороговьй элемент 3, вход которого связан с антенной интегратор 4, подключенный к выходу порогового элемента 3, электронный ключ 5 на транзисторе, база которог подключена к выходу интегратора- 4, а эмиттер соединен с первым, отрицательным, полюсом автономного исто ника 1 питания, генератор 6 звуково частоты и телефон 7. Генератор 6 звуковой частоты содержит транзистор 8, резистор 9, соединенный посл довательно с конденсатором 10, ре- эистор 11, причем свободньШ вывод конденсатора ТО и один вывод резистора 11 подключены к базе транзисто 8 генератора 6 звуковой частоты, а другой вывод резистора 1t и эмиттер транзистора 8 присоединены к первому, отрицательному, полюЬу .авт номного источника 1 питания. Телефон 7,выполняющий функции звукового индикатора, имеет две катушки 12 и 13, причем один вьтод катушки 12 телефона 7 подключен, к второму, положительному, полюсу ав.тономного источника 1 питания, а другой ее вывод подключен к коллектору транзистора 8 генератора 6 звуковой частоты. Катушка 13 телефона 7 выполняет роль элемента положительной обратной связи в генераторе 6 звукойой частоты, и, один ее вывод подключен к коллектору транзистора электронного ключа 5, а другой-соединен со свободным выводом резистора 9. Для защиты тразистора 8 от перенапряжений параллельно катушке 12. телефона 7 в направлении, противоположном полярности автономного источника 1 питания, включен-диод 14, Для повьш1ения надежности работы транзистора электронного ключа 5 и обеспечения быстрого разряда конденсатора 10, когда транзистор электронного ключа 5 заперт, дополнительно введен диод 15, электроды которого раздельно подключены к эмиттеру и коллектору транзистора электронного ключа 5, пр1-1чем в обратной полярности по отношению к электродам транзистора электронного ключа.5, Пороговый элемент 3, как и в известном устройстве, может быть выполнен в виде-триггера с эмиттерной связью с полевым транзистором на входе, связанном с антенной 2. Такое выполнение порогового элемента 3 позволяет иметь большую чувствитель-. ность устройства. Интегратор А так же, как и в известном устройстве, целесообразно выполнить в виде пассивного интегрирующего RG-звена, что способствует снижению потребления мощности при сохранении чувствительности устройства. В качестве телефона 7 целесообразно использовать малогабаритный телефон (наушники). Устройство работает следующим образом.. При приближении устройства к уоковедущим частям электрооборудова ния или сети переменного .тока, находящимся под напряжением, на антенне 2 наводится напряжение переменного тока по отношению к земле. При уве;1ичений этого налряжения по мере приближения к токоведущш- элемеи-

1

там, находящимся под напряжением переменного тока, до уровня, достэ точного для срабатывания порогового элемента 3, на его выходе формируются прямоугольные импульсы напряжения, следующий с частотой контролируемого переменного напряжения, Эти импульсы поступают на вход интегратора 4 и преобразуются в сглаженное напряжение постоя1 ного тока, которое поступает на вход электронного ключа 5 образованньй переходом база - эмиттер транзистора электронного ключа 5, При этомтранзистор электронного ключа 5 открывается, подключая вывод катушки ТЗ телефона 7, связанньй с коллектором транзистора электронного ключа 8, к первому, отрицательному, полюсу автономного источника 1 питания,. что определяет возникновение положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзистора 8 генератора 6 звуковой частоты обусловленной электромагнитной связь между катушкам 12 и 13 телефона 7.

При открывании транзистора электронного ключа 5 за счет возникновения указанной положительной обратНой связи в генераторе 6 звуковой частоты развивается лавинообразный процесс нарастания базового и коллёкторного токов транзистора 8, в результате которого формируется импульс коллекторного тока транзистора 8, протекающий по катушке 12 телефона 7. Процесс нарастания этого импульса продолжается до тех пор, пока транзистор 8 не достигает сос тояние насыщения. .

На протяжении длительности импульса коллекторного тока транзистор 8 находится в состояний насыщения, падение напряжения на промежутке коллектор - эмиттер транзистора 8 мало и находится на постоянном уровне. В результате этого напряжение на катушке 12 телефона .7 -сохраняется неизменным и близко к напряжен1ро автономного источника 1 питания. По окончании длительности импульса коллекторного -тока транзистора 8 возникает обратный лавинообразньй процесс, при котором ток базы транзистора 8 переходит в об.-я ласть противоположного9 запирающего транзитор 8, направления,.что способствует быстрому переходу тран0 .6

зистора 8 из открытого в закрытое состояние. При этом диод 14 ограничивает выбр.ос напряжения на катушках 12 и 13 телефона 7, который возникает из-за накопившейся магнитном поле этик катушек энергии. Длительность паузы между очеред ными импульсами коллекторного тока транзистора 8 зависит от значений параметров элементов цепи поожительной обратной связи генератора 6 звуковой частотьи сопротивения резистора 9, емкости конденсатора .10, сопротивления резистора 11 и коэффициента трансформации между катушками 12 и 13 телефона.

При закрывании транзисто)а электронного ключа 5 цепь положительной обратной связи в генераторе 6 звуковой частоты разрывается и лавинообразный процесс формирования импульсов тока в цепи коллектора транзистора 8 прекращается. Частота повторения этих импульсов может быть выбрана в пределах 1 - 3. кГц. Таким образом, при открывании транзистора электронного ключа 5 телефон 7 вьщает звуковые сигналы заданной чаете ы. При закрывании транзистора электронного ключа 5 звуковые сигнаы прекращаются, что свидетельствует об отсутствии напряжения переменного тока на токоведущих элементах или сети переменного тока, либо о нахождении наблюдателя, снабженного предлагаемым устройством, на безопас ном расстоянии от токоведущих частей, находящихся под напряжением переменного тока

По сравнению с известным предла - гаемое устройство имеет более простую электрическую схему и обладает повышенной надежностью, обусловленной снижением числа наиболее нагруженных и работающих в условиях недоста- точного охлаждения активных элементов - транзисторов в- генераторе 6 звуковой частоты. Выполнение генератора звуковой частоты в виде магнитотранзисторного генератора повышает его КПД, снижает потребление мощности в режиме сигнализации, что позволяет зменьшить установленную мощность активных элементов транзисторов - и снизить вес и габариты устройства. , В то же время повьш1ение КПД генератора звуковой частоты облегчает тепловой режим работы элементов устройства, что также способствует повьшению его надежности. Уменьшение веса и габаритов ус ройства делает его эксплуатацию 1281808 более удобной, а повышение надежности работы устройства повьшает элекгтробезопасность работающих вблизи токоведутцих частей электрооборудо5 вания, находищихся под напряжением переменного тока.

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ-СИГНАЛИЗАЦИИ НАЛИЧИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА .ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЯХ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И В СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее антенну, пороговыйэлемент, вход которого подключен к антенне, интегратор, присоединенный своим входом к выходу порогового элемента, электронный ключ, выполненный на транзисторе, база которого подключена к выходу интегратора, a эмитсгер соединен с первым полюсом источника питания, генератор звуковой частоты, имеющий транзистор, конденсатор и два резистора, причем первый резистор и конденсатор соединены пос- ледовательно, свободный вывод конЙенсатора и один вывод второго регистора подключены к;базе транзистора, эмиттер которого и Другой вывод второго резистора соединены с первымполюсом источника питания, и телефон, один вывод первой катушки которого присоединен к второму полю- су источника питания, отличающ ее с я тей, что, с целью его (Л упрощения, повышения надежности и снижения потребления мощности, телефон снабжен второй катушкой, я с один вывод которой соединен со свободным выводом первого резистора, другой ее вывод подключен-к коллектору транзистора электронного ключа, го a другой вывод первой катзппки теле00 фона подключен к коллектору транзистора генератора звуковой частоты. оь 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введен диод электроды которого подключены раздель.но к эмиттеру и коллектору транзистора электронного ключа в обратной полярности....