Способ индикации тока и напряжения и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к области измерения электрических величин и может быть использовано для измерения и индикации тока и напряжения.

Известны способы и устройства для измерения и индикации электрических вели- чин, основанные на тепловом действии электрического тока (см. Курс электрических измерений./Под ред, В.Т. Пруткова и др. М-Л., 1960, с. 159-161: авт. св. №392574, кл. Н 01 К1 /16; авт. св. № 406234, хл. Н 01 К 5/02, 1973).

В известных способах и устройствах используют тепловое действие электрического тока, который пропускают через тело накала, например нить или спираль, что вызывает тепловое расширение или световое излучение тела. Однако использование теплового расширения не обеспечивает возможность непосредственной индикации, что вызывает необходимость использования дополнительного индикаторного стрелочного механизма. При использовании светового излучения также невозможно непосредственное измерение численного значения тока или напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство по авт. св. isfe 406243, согласно которому

электрический ток пропускают по удлиненному телу накала, состоящему из отдельных участков с различным сопротивлением и расположенному в трубчатой колбе из прозрачного термостойкого материала. По наличию (отсутствию) светового излучения тела накала производят качественную индикацию наличия (отсутствия) тока или напряжения.

Недостатком известного технического решения является низкая информативность, заключающаяся в невозможности измерения численных значений электрических величин.

Цель изобретения - повышение информативности индикации тока и напряжения.

Цель достигается техническим решением, представляющим собой новый способ индикации электрических величин, осуществление которого обуславливается применением предлагаемого устройства.

Способ индикации тока и Напряжения осуществляют путем пропускания электрического тока через удлиненное тело накала и визуального определения значения измеряемого тока или напряжения по относительной длине светящейся части тела накала, выполненного профилированным, по закону

fe

Х|

2

N3

Я

где п - относительное продольное сопротивление;

I - текущая длина тела накала.

Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее тело накала, расположенное в прозрачной колбе, снабжено шкалой, размещенной вдоль тела накала и отградуированной в единицах тока или напряжения, а тело накала выполнено в виде цилиндрической спирали с переменным шагом или в виде стержня с переменной площадью номерного сечения,

Совокупность существенных признаков заявляемых способа и устройства обуславливает появление в предлагаемых объектах изобретения новых свойств, не совпадающих со свойствами известных аналогов, обеспечивает достижение цели.

Фиг. 1 поясняет сущность выполнения предлагаемого способа; на фиг. 2 а, б, в показаны варианты выполнения тела накала и устройства, реализующего способ.

Предлагаемый способ индикации тока и напряжения осуществляется следующим образом,

Измеряемый ток I (фиг. 1) пропускают по удлиненному телу 1 накала, расположенному в прозрачной колбе 2, которая установлена вдоль циферблата 3 со шкалой.

Тело накала выполнено таким образом, что его относительное продольное сопротивление п обратно квадратично зависит от текущей длины I тела:

&)

Данную зависимость получают, например, путем функционального распределения продольной плотности витков спиралевидного тела накала вдоль его продольной оси.

При пропускании тока тело накала нагревается неравномерно подлине, т.к. температура Т) произвольного участка длины АI const тела накала зависит от абсолютного сопротивления этого участка, олреде- ляемого значением относительного продольного сопротивления Аг на длине ДI участка, и от квадрата силы тока I, т.е.

Ar nAl,Ti fi(Arl2) fi(n All2).

Из изложенного следует, что при заданной силе тока I const значения температуры Tit, Ti2 различных участков A h, A h тела накала оказываются различными. При этом наибольшая температура отмечается на участках с большим сопротивлением, соответствующих началу шкалы, а наименьшая температура - на участках с меньшим сопротивлением, соответствующих концу шкалы.

Это дает возможность присвоить начальной отметке шкалы циферблата численное значение, равное наименьшему значению 1мин измеряемого тока I, а конечной отметке шкалы - численное значение,

равное его наибольшему значению (макс.

Таким образом обеспечивается градуировка шкалы в единицах силы тока или напряжения, при этом в качестве меры тока или напряжения используют протяженность светящейся части тела накала, визуально определяемую по положению границы свечения относительно шкалы циферблата.

На фиг. 2 показано устройство для осуществления предлагаемого способа с различным выполнением тела накала.

Устройство содержит удлиненное тело 1 накала, прозрачную колбу 2 и циферблат 3 со шкалой, отградуированной в единицах

силы тока или напряжения.

На фиг, 2а (циферблат не показан) показано ленточное тело накала, площадь поперечного сечения и соответственно относительное продольное сопротивление п

которого функционально зависят от текущей длины I тела,

На фиг. 26 (циферблат не показан) использовано профильное ленточное тело накала в форме меандра, толщина которого

функционально зависит от длины I.

На фиг. 2втело накала и соответственно колба выполнены в виде дуги окружности, а циферблат - круглым, что увеличивает эффективную длину шкалы при сохранении габаритных размеров устройства.

По сравнению с известными техническими решениями, в том числе с прототипом, преимуществом изобретения является то, что оно позволяет повысить инфоомативность за счет индикации количественных значений измеряемой электрической величины.

Как показали испытания предлагаемых способа и устройства, погрешность отсчета

положения границы между светящейся и темной частями тела накала зависит в основном от его длины и при длине L 100 мм состайляет 5i 10%.

Суммарная погрешность д измерения

силы тока в диапазонах 2-6, 4-10 и 8-20 А составляет 6 15%.

Предлагаемое техническое решение наиболее целесообразно использовать в целях, необходимо содержащих вспомогательные резисторы различного назначения, например ограничительные резисторы в цепях заряда зарядных устройств аккумуляторов и в цепях нагрузки взрывозащи- щенных источников тока, балластные резисторы стабилизаторов напряжения, гасящие резисторы изменяющихся на1 рузок и т.п. В таких цепях функции тела накала предлагаемого устройства эффективно совмещаются с функциями вспомогательного

резистора.

с

Формула изобретения 1. Способ индикации тока и напряжения, включающий пропускание электриче- ского тока через удлиненное тело накала, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, визуально определяют значение измеряемого тока или напряжения по относительной длине светя-

щейся части тела накала, причем тело накала выполнено профилированным и удовлетворяет соотношению

п f 1

где п - относительное продольное сопротивление;

I - текущая длина тела накала.

2.Устройство индикации тока и напря , жения, содержащее тело накала, расположенное в прозрачной колбе, отличающееся тем, что оно снабжено шкалой, размещенной вдоль тела накала, а тело накала выполнено в виде цилиндрической спирали с переменным шагом.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что тело накала выполнено в виде стержня с переменной площадью поперечного сечения.

Сущность изобретения: значение тока или напряжения определяется по относительной длине светящейся части тела накала, которое выполнено профилированным. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

4 А 6

Л4 s

saass3