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Hochspannungsprüfer
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Die Erfindung betrifft einen Spannungsprüfer, der insbesondere das
Auftreten einer Hochspannung in einer Schaltung anzeigt und zwei Leuchtelemente
aufweist, die automatisch angeschaltet werden können, um während der Verwendung
des Prüfers eine sichtbare Information darüber zu liefern, ob der Prüfer selbst
arbeitet sowie ob in der geprüften Schaltung die Hochspannung auftritt.
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Heutzutage sind die meisten Hochspannungsschaltungen geeignet isoliert,
um durch einen elektrischen Schlag verursachte Unfälle zu vermeiden, so daß ein
Spannungsprüfer erforderlich ist, der das Auftreten einer Hochspannung von der Außenseite
der Isolation her wahrneFsen kann.
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Bekannte Spannungsprüfer, die das Auftreten einer Hochspannung an
der Außenseite der Isolation anzeigen, verwenden ein hör-oder sichtbares Signal,
das den Benutzer über das Auftreten der Hochspannung informiert. Diese bekannten
Spannungsprüfer sind jedoch nicht mit einer Einrichtung versehen, die fortlaufend
prüft oder untersucht, ob der Prüfer selbst während seiner Arbeit eine richtige
bzw. gültige Anzeige liefert oder betriebsfähig ist. Beim Prüfen des Auftretens
einer Hochspannung in einer Schaltung wird daher eine Prüfschaltung an den Prüfer
geschaltet, die vor seiner Verwendung überprüft, ob der Spannungsprüfer eine gültige
Anzeige liefert oder betriebsfähig ist. Es ist jedoch keine Einrichtung vorgesehen,
die während der tatsächlichen Benutzung des Spannungsprüfers überprüft, ob er eine
gültige Anzeige liefert, was einer mit Hochspannung befaßten Betriebsperson das
Gefühl der Unsicherheit gibt.
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Ziel der Erfindung ist daher ein verbesserter Spannungsprüfer, der
zusätzlich zum Prüfen und Anzeigen des Auftretens einer Hochspannung während seiner
Benutzung überprüfen kann» ob er selbst arbeitsfähig ist.
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Dazu enthält der erfindungsgemäße Spannungsprüfer einen Oszillator,
eine Prüfschaltung und eine Treiberschaltung für zwei Leuchtelemente, die an- und-
abgeschaltet werden können, um den Benutzer zu informieren, ob die Hochspannung
auftritt und ob der Spannungsprüfer selbst arbeitsfähig ist. Insbesondere geht die
Erfindung von einem bekannten Hochspannungsprüfer mit Leuchteinrichtungen aus, die
das Auftreten einer Hochspannung anzeigen können und über eine Treibeschaltung betrieben
werden, die mit einer Prüfschaltung verbunden ist, die ihrerseits mit einem Prüfmetall
in Verbindung steht, und ist der erfindungsgemäße Hochspannungsprüfer gekennzeichnet
durch einen Oszillator, der mit der Prüfschaltung verbunden ist und ein Ausgangssignal
liefert, das die Treiberschaltung umschalten kann, um dadurch abwechselnd beide
Leuchtelemente einzuschalten, wobei das das Auftreten einer Hochspannung wiedergebende
Eingangssignal
von dem Prüfmetall der Prüfschaltung geliefert wird,
so daß fortlaufend eines der Leuchtelemente angeschaltet bleibt, während das andere
abgeschaltet ist.
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Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert: Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Spannungsprüfers.
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Fig. 2 zeigt die im Spannungsprüfer eingebaute Schaltung.
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Fig. 3 zeigt einen Aufriß des Spannungsprüfers.
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Wie es in der Zeichnung, und insbesondere in Fig. 1 dargestellt ist,
die ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Spannungsprüfers
zeigt, besteht der erfindungsgemäße Spannungsprüfer hauptsächlich aus einer Versorgungsschaltung
1, die Batterien und einen Schalter enthält, einem Oszillator 2, der mit der Versorgungsschaltung
verbunden ist und automatisch die gesamte Schaltung zwischen dem Einschalten und
dem Ausschalten des Schalters überprüfen kann, eine Prüfschaltung 3, die mit dem
Oszillator verbunden ist und ein Prüfmetall 8 aufweist, eine Treiberschaltung 4,
die mit der Prüfschaltung 3 verbunden ist und zwei Leuchtelemente mit verschiedener
Farbe betreiben oder mit Energie versorgen kann, die im typischen Fall aus einer
roten und einer grünen Lampe 6,7 bestehen, und einer Rauschunterdrückungsschaltung
5, die mit der Prüfschaltung 3 verbunden ist.
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Da während des Betriebes beim Einschalten des Schalters der Versorgungsschaltung
1 das Ausgangssignal des Oszillators 2 zu diesem Zeitpunkt gleich Null ist, bleiben
die Prüf- und Rauschunterdrückungsschaltungen 3 und 5 abgeschaltet, während in der
Treiberschaltung 4 für die Leuchtelemente ein darin enthaltener Kondensator oder
eine Kapazität aufgeladen und das Leuchtelement 6 angeschaltet wird. Wenn der Kondensator
auf ein bestimmtes Potential aufgeladen ist, wird das Leuchtelement 7 angeschaltet,
während das Leuchtelement 6 abgeschaltet wird. Wenn das
Leuchtelement
7 angeschaltet wird, erscheint ein Ausgangssignal am Oszillator 2, so daß die Treiberschaltung
4 für die Leuchtelemente über die Prüfschaltung 3 mit Strom versorgt wird. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Kondensator unmittelbar entladen und sofort wieder aufgeladen,
so daß das Leuchtelement 7 abgeschaltet und stattdessen das Leuchtelement 6 angeschaltet
wird.
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Wenn der Kondensator auf ein bestimmtes Potential aufgeladen ist,
wird das Leuchtelement 6 abgeschaltet, während das Leuchtelement 7 mit Energie versorgt
wird, wenn das Ausgangssignal vom Oszillator gleich Null ist, während das Leuchtelement
6 mit Energie versorgt wird, wenn ein bestimmtes Ausgangssignal auftritt. Wenn ein
Eingangssignal vom Prüfmetall 8 anliegt, fließt der Signalstrom zur Treiberschaltung
4, und zwar über die Prüfschaltung 3, an der fortlaufend das Ausgangssignal des
Oszillators 2 liegt, so daß das Leuchtelement 6 fortlaufend mit Energie versorgt
wird. Wenn das Eingangs signal vom Prüfmetall 8 verschwindet, beginnt wieder das
wechselweise Einschalten der L-l?c,h--1PmPnP 6 und 7 Im folgenden werden die im
Spannungsprüfer enthaltenen Schaltungen mehr im einzelnen in Verbindung mit Fig.
2 beschrieben.
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Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sind eine Energiequelle 9 und ein
Schalter 10 in Reihe zueinander und parallel zu Spannungsteilerwiderständen 11 und
12 geschaltet. Der Verbindungspunkt a zwischen den Widerständen steht mit der Steuerklemme
eines programmierbaren Unijunktiontransistor 13 in Verbindung, dessen Anode an einem
Punkt b liegt, an dem ein Widerstand 14 und ein Kondensator 15, die zusammen ein
Zeitglied bilden, zusammengeschaltet sind. Der Kondensator 15 ist mit der Basis
eines NPN-Transistors 16 verbunden, der die Schwingung ausführen kann.
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Der Kollektor des Transistors 16 steht mit der Prüfschaltung In Verbindung,
die aus einer Diode 17, einem Widerstand 18, einem
Verstärkungstransistor
19 und einem Widerstand 20 besteht, der seinerseits mit der Basis eines Transistors
21 verbunden ist, der die Treiberschaltung 4 für die Leuchtelemente darstellt.
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Der Kollektor des Transistors 21 liegt am Verbindungspunkt c eines
Widerstandes 22 und eines Kondensators 23, die zusammengeschaltet sind, so daß sie
ein Zeitglied bilden. Der Transistor 21 ist gleichfalls in Reihe zu einem Widerstand
24, einem Schalttransistor 25 und den Leuchtelementen 6 und 7 geschaltet, die aus
einer roten Lampe 6 und einer grünen Lampe 7 bestehen.
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Zu dem Zeitpunkt, an dem der Schalter 10 eingeschaltet wird, ergibt
sich das Potential an der Steuerklemme des programmierbaren Unijunktiontransistors
13 durch die Teilung der Spannung der Spannungsquelle 9 mittels der Widerstände
11 und 12, wodurch die Anode des programmierbaren Unijunktiontransistors 13 auf
einem Potential gehalten wird, das niedrig genug ist, damit der Strom durch den
Widerstand 14 zum Kondensator 15 fließen kann. Zu diesem Zeitpunkt wird der programmierbsreUnijunktiontransistor
im gesperrten Zustand gehalten, während der Transistor 16 aufgrund der Stromversorgung
seiner Basis über einen Widerstand 26 durchgeschaltet ist, so daß ein Strom durchseinen
Kollektor und anschließend durch einen Widerstand 27 fließen kann und die Prüfschaltung
3, die die Diode 17 enthält und mit dieser Diode verbunden ist, abgeschaltet bleibt.
Wenn unter diesen Umständen ein Strom durch den Widerstand 22 fließt und den Kondensator
23 auflädt, wird der Punkt c auf einem Potential gehalten, das nahe bei 0 Volt liegt.
Dementsprechend wird kein Strom über den Widerstand 24 zugeführt und bleibt der
Transistor 25 gesperrt. Obwohl ein Basisstrom durch die grüne Lampe 7 und den Widerstand
29 zum Transistor 30 fließt, wird die grüne Lampe 7 nicht angeschaltet, da der Widerstandwert
des Widerstandes 29 zu groß ist, um einen Strom hindurchzulassen, der ausreicht,
die grüne Lampe 7 zu zünden. Der Basisstrom des Transistors 30 ist jedoch groß genug,
um die rote Lampe 6 anzuschalten. Zu diesem Zeitpunkt ist somit die rote Lampe angeschaltet,
während die grüne Lampe 7 ausgeschaltet ist.
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Wenn der Kondensator 23 aufgeladen wird, so daß das Potential am Kollektor
des Transistors 21 ansteigt, kann ein Strom über den Widerstand 24 zur Basis des
Transistors 25 fließen, um diesen durchzuschalten. Dementsprechend wird die grüne
Lampe 7, die mit dem Kollektor des Transistors 25 verbunden ist, mit einem Strom
versorgt, der ausreichend groß ist, um die Lampe anzuschalten, was wiederum bewirkt,
daß der Transistor 30 sperrt, und folglich die rote Lampe 6 ausgeschaltet wird.
Somit wird statt der roten Lampe 6 die grüne Lampe 7 angeschaltet.
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Was den programmierbaren Unijunktiontransistor 13 anbetrifft, so steigt
das Potential an seiner Anode allmählich der durch den Widerstand 14 und den Kondensator
15 gelieferten Zeitkonstante entsprechend an. Wenn der Kondensator 15 auf ein bestimmtes
Potential aufgeladen ist, schaltet der programmierbare Unijunktiontransistor 13
augenblicklich durch, so daß das Potential an seiner Anode abnimmt, was ein Sperren
des Transistors 16 bewirkt. Solange der Transistor 16 gesperrt ist, kann der durch
den Widerstand 27 fließende Strom durch die Diode 17 zum Widerstand 18 fließen,
so daß der Verstärkungstransistor 19 und dementsprechend der Transistor 21 im durchgeschalteten
Zustand bleiben. Wenn sich zu diesem Zeitpunkt der Kondensator 23 entlädt, wird
der Transistor 25 gesperrt, was wiederum ein Durchschalten des Transistors 30 bewirkt,
so daß statt der grünen Lampe 7 die rote Lampe 6 eingeschaltet wird.
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In der oben beschriebenen Weise werden die rote und die grüne Lampe
6 und 7 abwechselnd mit Energie versorgt bzw. erregt.
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Unter der Annahme, daß ein Eingangssignal, beispielsweise ein 50 Hz
Wechselstrom, vom Prüfmetall 8 geliefert wird, werden der Widerstand 18, der Transistor
19, der Widerstand 20 und der Transistor 21 mit einem Strom aus der positiven Halbwelle
des Eingangssignales versorgt, so daß die Transistoren 19 und 21 durchgeschaltet
werden, was wiederum die Entladung des Kondensators
23 bewirkt,
so daß die rote Lampe eingeschaltet wird.
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Obwohl bei der anschließend folgenden negativen Halbwelle des Eingangssignals
die Transistoren 19,21 sperren, kann der Transistor 21 aufgrund seiner Zeitkonstante
nicht durchgeschaltet werden, die durch den Widerstand 22 und den Kondensator 23
bestimmt ist,und die nächste positive Halbwelle des Eingangssignals wird geliefert,
bevor der Kondensator 23 soweit aufgeladen ist, daß er den Transistor 25 durchschaltet,
so daß die Lampe 6 fortlaufend eingeschaltet bleibt, solange das Eingangssignal
geliefert wird.
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Der Kondensator 31 der Rauschunterdrückungsschaltung 5, die mit der
Prüfschaltung 3 verbunden ist, dient dazu, den hochfrequenten Anteil im Eingangssignal
zu entfernen, so daß eine fehlerhafte Arbeit bzw. Anzeige des Spannungsprüfers vollständig
vermieden werden kann.
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Fig. 3 zeigt einen Spannungsprüfer, der die oben beschriebenen Schaltungen
enthält. Der Spannungsprüfer hat als Ganzes die Form eines Stiftes mit dem Prüfmetall
an seinem spitz zulaufenden Ende. Der Hauptkörper des Spannungsprüfers besteht aus
einem zylindrischen Teil A und einem Griffteil B, das verschiebbar auf den zylindrischen
Teil A gepaßt ist. Eine Verschiebung des Griffteils B auf dem zylindrischen Teil
A in Fig. 3 nach unten bewirkt, daß das Fenster C, das im zylindrischen Teil A ausgebildet
ist, erscheint, und daß gleichzeitig der Schalter 10 geschlossen wird. Im Fenster
C sind die Leuchtelemente, die aus einer roten und einer grünen Lampe 6,7 bestehen,
aufgenommen.
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Durch die Verschiebung des Griffteils B nach unten wird somit der
Schalter 10 geschlossen, der seinerseits das abwechsi nde Einschalten der roten
und grünen Lampen 6 und 7 in Gang setzt, die durch das Fenster C sichtbar sind.
Wenn das Prüfmetall 8 am spitz zulaufenden Ende des Spannungsprüfers dem Objekt
näher kommt oder mit dem Objekt in Berührung kommt, hört das abwechselnde Ein3chaltender
Lampen auf und bleibt nur eine der
Lampen weiter angeschaltet,
während die andere Lampe ausschaltet, wenn eine bestimmte Spannung am Objekt liegt.
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Aus dem Obigen ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Spannungsprüfer
zwei Leuchtelemente enthält, die abwechselnd mit Hilfe eines Oszillators angeschaltet
werden können und die über eine Treiberschaltung mit einer Prüfschaltung verbunden
sind, so daß durch die Verwendung von zwei Lampen mit verschiedener Farbe, beispielsweise
einer roten und einer grünen Lampe, und durch ein abwechselndes Zünden oder Einschalten
dieser verschiedenfarbigen Lampen eine sichere oder zuverlässige Bestätigung der
richtigen Anzeige des Spannungsprüfers selbst geliefert werden kann. Der Benutzer
kann somit das gefährliche Objekt ohne ein Gefühl der Unsicherheit überprüfen, indem
er sich einfach -wann er will - bestätigen läßt, daß die farbigen Lampen wechselweise
angeschaltet werden. Die Verwendung einer roten und einer grünen Lampe als Leuchtelemente
liefert selbst dann eine sichere Bestätigung, wenn die Überprüfung an einer sehr
gut beleuchteten Stelle erfolgt. Die Information oder die Anzeige des Auftretens
einer Hochspannung erfolgt durch die Änderung in der Art, in der die Lampen eingeschaltet
werden, d.h. von der Art, bei der die Lampen abwechselnd eingeschaltet werden, auf
eine Art, bei der nur eine Lampe, beispielsweise die rote Lampe, weiter aufleuchtet,
während die andere Lampe abgeschaltet ist.
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Es versteht sich, daß dann, wenn keine Spannung am Objekt liegt, das
abwechselnde Einschalten der Lampen fortgesetzt wird, wie es dann der Fall ist,
wenn der Spannungsprüfer vom Objekt genommen wird. Die beiden, durch den Oszillator
gesteuerten Lampen liefern eine vollständig automatische Überprüfung der gesamten
Schaltungen der Vorrichtung, was dem Spannungsprüfer eine hohe Sicherheit gibt.
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Der einfache Aufbau des erfindungsgemäßen Spannungsprüfers hält den
Spannungsprüfer frei von Störungen oder fehlerhaften Anzeigen, so daß der erfindungsgemäße
Spannungsprüfer besonders
gut dazu geeignet Ist, in einen stiftförmigen
Körper eingebaut zu werden, was in dieser Kombination einen verbesserten, tragbaren
Spannungsprüfer ergibt.