Электрический пробник Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

«

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проверки целостности электрических цепей и наличия напряжения.

Цель изобретения - повьпиение надежности пробника при эксплуатации за счет дополнительной защиты от перегрузок входных цепей.

На фиг, 1 приведена блок-схема пробника, на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема, вариант вьтолнения.

Пробник (фиг.1) содержит два входных щупа 1, которые через два токоогра- ничиваюиц-к резистора 2 подключены к источнику 3 питания, параллельно которому подключен стабилитрон 4. К входным щупам 1 через два токоогра- ничивающих резистора 5 подключены инвертиру7оп1нй и неинвертирующий вход усилителя 6, между которыми также включены два соединенных параллельно встречно ап1 1тньгх диода 7. Усилитель 6 охвачен нелинейной отрицательной обратной связью, осуществляемой посредством блока 8 нелинейной отрицательной обратной связи, вход которог подключен к выходу усилителя 6, а выход соединен с его инвертирующим входо. В цепь балансировки смещения усилителя 6 включен переменный резистор 9.

Выход усилителя 6 подключен к .управляющему входу У управляемого генератора 10 импульсов.

К выходу управляемого генератора 10 импульсов подключен анод светоиз- лучающего диода 11.

К входным щупам 1 через выпрямитель 12 и защитный резистор 13 подключен неинвертирующий вход компаратора 14J который через резистор 15 соединен также с отрицательньм полюсом источника 3 питания.Инвертирующий вх:)д компаратора 14 соедд нен через резистор 16 с положительным полюсом источника 3 питания. Между входами компаратора 14 также включены два соединенных параллельно-встречно защитньк диода 17. Выход компаратора 14 подключен к блокирующему входу Б управляемого генератора 10 импульсов, а также к аноду cвetoизлy- чяющего диода 18. Катоды светоизлу- чающих диодов 11 и 18 подключены к отрицательному полюсу источника 3 .питания.

25

2575312

На фиг. 2 показан пример конструктивного выполнения управляемого генератора 10 импульсов, компаратора 14, блока 8 нелинейной отрицательной об5 ратной связи и выпрямителя 12.

Управляемый генератор 10 импульсов содержит (фиг.2) усилитель 19, охваченный резистив«ой положительной обратной связью (резистором

to 20,21 и 22) и резистивно-емкостной отрицательной обратной связью (резисторы 23 и конденсатор 24). К вЫ- соду управляемого генератора 10.импульсов подключен усилитель тока

15 состоящий из эмиттерного повторителя 25 и резистора 26. Управляющий вход управляемого генератора 10 импуль- сов образован резистором 27, его блокирующий вход Б - диодом 28.

20 Компаратор 14 содержит усилитель 29 и усилитель тока, состоящий из змиттерного повторителя 30 и резистора 31.

Для возможности питания пробника от cyxi-rx элементов в качестве усилителей 6, 19 и 29 целесообразно использовать операционные усилители. Для установления рабочей точки опе- рационньк усилителей б, 19 и 29 пре30 дусмотрены резисторы 32, 33 и 34, Блок 8 нелинейной отрицательной обратной связи может быть выполнен в виде резистора 35 и диода 36, соединенных последовательно, а выпрями35 тель 12 - посредством диодов 37 и 38. Устройство работает следующим образом. .

Возможны два режима работы пробника; контроль целостности цепи и

40 контроль напряжения, причем переход из одного режима в другой происходит без каких-либо переключений в схеме пробника.

Режим контроля целостности цепи 5 имеет место, когда между входными щупами 1 отсутствует источник напряжения, а включен пассивный участок контролируемой, электрической цепи, сопротивление которого может изме- 50 няться от нуля до обрыва. В этом режиме пробник работает следующим образом. Через резисторы 2 и контролируемую электрическую цепь протекает ток от источника 3 питания. При 55 этом напряжение между щупами 1 возрастает по мере увеличения сопротивления контролируемой электрической цепи. При нулевом ее сопротивлении

усилитель 6 насыщен, и напряжение на его выходе (относительно отрицательного полюса источника 3 питания) близко к нулю. При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обрат- ной связи заперт, т.е. цепь отрицательной обратной связи усилителя 6 разомкнута, и он имеет высокую чувствительность к изменению входного сигнала.

При возрастании сопротивления контролируемой электрической цепи до величины 5-10 Ом выходное напряжение усилителя 6 скачком возрастает до значения, примерно равного половине напряжения источника 3 питания. При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обратной связи открыва ется, и цепь отрицательной обратной связи усилителя 6 замыкается. Уста- новка уровня сопротивления контролируемой электрической цепи, при котором происходит этот скачок, производится балансировкой нуля усилителя 6с помощью переменного резистора 9. При дальнейшем возрастании сопротивления контролируемой электрической цепи выходное напряжение усилителя 6 постепенно увеличивается, достигая уровня насыщения (примерно равного напряжению источника 3 питания) при сопротивлении контролируемой электрической цепи, равном 8-10 кОм.

Управляемый генератор 10 импульсов заторможен при низком уровне напряжеНИИ на его управляющем, входе У , при этом на его выходе присутствует непре рывный сигнал высокого уровня. Управляемый генератор 10 импульсов также заторможен при высоком уровне напря- жения на его управляющем (У) или бло- .кирующем (Б) входах, при этом на его выходе присутствует непрерывный сигнал низкого уровня. При промежуточном уровне напряжения на управляющем входе У на выходе управляемого генератора 10 импульсов возникают импульсы напряжения, максимальная частота Повторения которых составляет 5-10 Гц По мере увеличения уровня напряжения на его управляющем входе if частота этих импульсов снижается.

Работа управляемого генератора 10 импульсов (фиг.2) осуществляется следующим образом.

Вькодное напряжение, усилителя 19 поступает через резистор 20 на его неинвертирующий вход, к которому

подключен делитель, состоящий из резисторов 21 и 22. Наличие цепи положительной обратной связи делает характеристику усилителя 19 релейной, т. е. он может находиться в одном из двух устойчивых состояний, которые характеризуются тем, что в первом из них его выходное напряжение близко к нулю, во втором - к напряжению истоника 3 питания (отсчет напряжений призводится от минусового зажима источника 3 питания), Потенциал неинвертирующего входа усилителя 19 также может иметь два уровня, зависящих от вличины выходного напряжения.

Если напрялсение на выходе усилителя 19 близко к напряжению источника 3 питания, то конденсатор 24 постепенно заряжается.

Когда потенциал инвертирующего входа усилителя 19 становится большим потенциала его неинвертирующего входа, усилитель 19 скачком переходит в состояние, когда напряжение на его выходе становится близким к нулю. При этом кoifдeнcaтop 24 разряжется до тех пор, пока потенциггл инвертирующего входа усилителя 19 станет меньшим, чем потенциал его неинвертирующего входа, после чего усилитель 19 скачком переходит в противоположное состояние. Таким образом,- усилитель 19 работает как импульсный генератор, причем частота ei o выходных импульсов зависит от e lкocти конденсатора 24 и величины тока его перезаряда .

К инвертирующему входу ус-илителя 19 через резистор 27 подключен выход усилителя 6. Выходное напряжение усилителя 6 существенно влияет на режим работы управляемого генератора 10 импульсов. Если напряжение на выходе усилителя 6 близко к нулю, то потенциал инвертирующего входа усилителя 19 смещается ниже потенциала его неинвертирующего входа. Прм этом автоколебания управляемого генератора 10 импульсов становятся невозможными, и на вькоде усилителя 19 устанавливается высокий уровень напряжения, что обеспечивает неравномерное излучение светодиода 11, подключенного к усилителю 19 через э 5 1ттерный повторитель 25. Этот режим соответстиу- ет малому сопротивлению контролируемой электрической цепи.

Если напряжение на выходе усилителя 6 повышается до уровня, близкого к напряжению источника 3 питания , потенциал инвертирующего входа усилителя 19 становится более высоким, чем потенциал его неинвертирующего входа. При этом выходное напряжение усилителя 19 поддерживается близким к нулю, и светоизлучающий диод 11 оказывается погашен. Этот режим соот- ветствует большому сопротивлению контролируемой электрической цепи. При промежуточном сопротивлении кон- тро; Ируемой электрической цепи (наприMeps в пределах 10-5000 Ом) усилитель |5 работать в широком диапазоне напря19 работает в режиме мультивибратора, и светоизлучаюшдш диод 11 излучает мигающий свет

В режиме контроля целостности цепи выходное напряжение компаратора 14-близко к нулю, что обеспечивается протеканием тока от источника 3 питания через резистор 16. правый (по чертежу на фиг, 1 и 2) диод 17 и резистор 15. При этом диод 28 на бло- кирующем входе Б управляемого гене- ратора 10 импульсов заперт, а свето- излучающи диод 18 погашен.

Режим контроля 1{апряжения имеет ма сто, когда в контролируемой электри- ческой цепи имеется источник напряжения такой величины, что между щупали 1 появляется напряжение, превышающее напряжение источника 3 питания, причем оператор может не знать о наличии этого напряжения. Под действием зтого напряжения возникает ток, нацравленный встречно по отношению к току смещения на входе компаратора, причем независимо от поляр ности напряжения, приложенного между щупами 1.

Если напряжение между щупами 1 пр вышает величину, необходимую для отп рання левого (по чертежу на фиг. 1 и :2) диода 17 то компаратор 14 скачком увеличивает свое выходное напряжение до величины, -близкой к напряжению источника 3 питания. При этом свето- излучающий диод 18 загорается, что является .сигналом наличия напряжения в контролируемой электрической цепи. Выходное напряжение компаратора 14 одновременно поступает и на блокирующий вход Б управляемого генератора 10 импульсов. При этом управляемый генератор 10 затормаживается.

на инвертирующем входе его усилителя 19 потенциал постоянно превышает потенциал неинвертирующего входа, и напряжение на выходе усилителя 19 оказывается близким к нулю. Светоизлучающий диод 11 при этом погашен нез.ависрмо от уровня напряжения на выходе усилителя 6„ Тем самым исключается возможность одновременного зажигания светоизлучающих диодов 11 и 18.

В качестве усилителей целесообразно использовать операционные усилители типа К140 УД12, которые могут

жения питания, имеют малое потребление и малые входные токи (десятки ртаноампер) . Последнее позволяет установить в их входных цепях запц-1тные резисторы с большим сопротивлением (до 1 мОм), что исключает повреждение усилителей и перегрев защитных резисторов и диодов,при относительно высоком напряжении между щупами 1.

Наиболее крптичным-г элементами к повылюнному входному.напряжению являются токоограничиваюш,ие резисторы 2, сопротивление которых не ножет быть очень большим, поскольку оно определяет чувствительность пробника в режиме контроля целостности цепи. В реализован -1ом варианте пробника каждый из резисторов 2 имеет сопротивление, порядка 20 кОм, что позволяет четко : азличать короткое замыкание между щупамп 1 и наличие сопротивления порядка. 10 Ом между ними В то же время допускается подача напряжения 460 В между щупами 1 в течение 30 с, что достаточно для отклю- чения щупов .1 от контролируемой электрической цепи. Стабилитрон 4 дополнительно предотвращает протекание чрезмерного тока через источник 3 питания от внешнего источника напряжения.

Таким образом, предлагаемый пробник облад ,ает большей надеж-ностью по сравнению с прототипом за счет запщ- ты от перегрузок и повреждений во всех эксплуатационных режимах при исключении переключателя выбора режима измерений, создающего возможность ошибочньк действий оператора, могу- пщх привести к повреждению пробника при наличии напряжения в кО Гтролиру- емых электрических цепях.

Формула

7

3 о

бретения

Электрический пробник, содержащий два входных щупа, усилитель, входы которого через токоограничивающие резисторы подключены к входным щупам источник питания и два светоизлучаю- щнк диода, отличг-ющийся тем, что, с целью повышения надежности при эксплуатации в него дополн тельно введены управляемый генератор импульсов, компаратор и выпрямитель, а усилитель снабжен блоком нелинейно отрицательной обратной связи, причем

8

-ю дом усилителя,

вход компаратора через выпрямитель подключен к входным щупам, управляющий вход управляемого генератора импульсов соединен с выходом усилителя, его блокирующий вход присоединен к выходу компаратора, вход нелинейной отрицательной обратной связи подключен к выходу усилителя, его выход соединен с инвертирующим вхоа светоизлучающие диоды раздельно подключены к выходу управляемого генератора импульсов и выходу компаратора .

Из.обретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проверки целостности электрических цепей и наличия напряжения. Целью изобретения является повышение надежности пробника при эксплуатации за счет дополнительного защиты от перегрузок входных цепей. Электрический пробник содержит дна входных щупа 1, усилитель 6, токо- ограничивающие резисторы 2, источник 3 питания и светоизлучающие диоды 11 и 18. Кроме того, в него введены управляемый генератор 10 импульсов, компаратор 14 и выпрямитель 12, а усилитель снабжен блоком 8 нелинейной отрицательной обратной связи. Возможны два режима работы пробника: контроль целостности цепи и контроль напряжения, причем переход из одного режима в другой происходит без каких- либо переключений в схеме. Стабилитрон 4 предотвращает протекание чрезмерного тока через источник 3 питания от внешнего напряжения. 2 ил. S (Л с

Редактор М. Петрова

Составитель С, Вейский Техред Л.Олейник

Заказ 4912/42Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Д/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг i

Корректор М. -Самборская