DE3124813C2 - Tragbare Vorrichtung zur Feststellung einer an einem Leiter auftretenden elektrischen Spannung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Feststellen der Spannung auf elektrischen Leitern, die eine Antenne (1), die mit dem Leiter in Berührung gebracht werden soll, und eine Anzeigeeinrichtung (4) besitzen, die mit der Antenne (1) durch einen Kanal zur Behandlung des empfangenen Signals verbunden ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzantenne (2) vorgesehen ist, die an einen Bezugskanal angeschlossen ist, und daß die Anzeigeeinrichtung durch die Differenz der von den beiden Kanälen übetragenen Signale gespeist wird. Die Vorrichtung kann insbesondere als tragbarer Spannungsprüfer für Leitungen für mittlere und hohe Spannungen benutzt werden.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Hilfselektrode durch eine nicht mit einem Leiter in Berührung kommende Antenne (2) gebildet vird, die ein Bezugssignal erzeugt, und daß

f) die Auswertungsschaltung (3) ihr Ausgangssignal aus der Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Ausgangssignal der Kontaktelektrode (1) bildet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Antenne (2) erzeugte Bezugssignal an eine Eingangsstufe (32) angelegt ist, die eine Feldeffekt-Transistorstufe aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine in d" Auswertungsschaltung (3) enthaltene, die Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Ausgangs:- jnal der Kontaktelektrode (1) bildende Subtraktionsstufe (36) ein Signal an die Anzeigeeinrichtung (4) liefert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichterstufe (331, 332, 333) zwischen die Subtraktionsschaltung (36) und die Anzeigeeinrichtung (4) geschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gleichrichterstufe (33) zwischen einer Eingangsstufe (31) im Meßkanal und die Subtraktionsschaltung (36) und eine zweite Gleichrichterstufe (35) zwischen die Eingangsstufe (32) im Bezugskanal und die Subtraktionsschaltung (36) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellenschaltung (39) das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung (36) nur dann an die Anzeigeeinrichtung (4) liefert, wenn es einen bestimmten Wert überschreitet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine über einen Schalter (38) an die Kontaktelektrode (1) und die Antenne (2) angeschlossene Testvorrichtung (37) in den Meß- bzw. den Bezugskanal jeweils eine Spannung zur Betriebskontrolle der Vorrichtung einspeist, wenn die Kontaktelektrode (1) den Leiter (A) nicht berührt

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (2) koaxial um die Kontaktelektrode (1) herum angeordnet ist und eine geringere Länge als diese besitzt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskanal und der Meßkanal unterschiedliche

Verstärkungen besitzen, so daß durch die voneinander abweichende geometrische Form der Kontaktelektrode (1) und der Antenne (2) bedingte unterschiedliche Empfangsempfindlichkeiten der Kontaktelektrode (1) und der Antenne (2) ausgeglichen werden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungsschaltung (3) ein sich stetig mit der Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Ausgangssignal der Kontaktelektrode (1) änderndes Ausgangssignal bildet

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (4) eine Voltmeterstufe ist

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Verstärkungssteuerungsstufe (11, 12; 21, 22) zwischen die Kontaktelektrode (1) bzw. die Antenne (2) und die Eingangsstufe (31 bzw. 32) im Meßkanal bzw. Bezugskanal geschaltet ist, deren Steuereingang mit dem Ausgang der Gleichrichterstufe (33 bzw. 35) im Meß- bzw. Bezugskanal verbunden ist

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 19 26 110 ist eine Prüfvorrichtung bekannt, die eine Kontaktelektrode, eine Auswerteschaltung für das Ausgangssignal der Kontaktelektrode, eine Anzeigeeinrichtung sowie eine Hilfselektrode aufweist Die Kontaktelektrode ist über eine als Spannungsschwelle dienende Gasentladungsröhre an die Auswertungsschaltung angeschlossen. Die zusätzliche Hilfselektrode wird bei dieser Vorrichtung nur benutzt, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen zwei verschiedenen Leitern nachgewiesen werden soll. Beim

Nachweis einer Spannung auf einem Leiter in bezug auf Masse treten bei dieser Vorrichtung die im folgenden

beschriebenen Nachteile auf.

Wird an die Kontaktelektrode der bekannten

Vorrichtung eine Wechselspannung angelegt, die größer als der Wert der Schwellenspannung der Gasentladungsröhre ist, so fließt ein schwacher Strom über die zwischen dem Massepotential der Vorrichtung und Erde liegende Kapazität gegen Erde. Diese Kapazität hängt von verschiedenen Faktoren wie Lage dei Vorrichtung zur Erde, atmosphärische Bedingung, usw. ab Somit muß diese Kapazität von vornherein sehr groß gemacht werden, um die erforderliche Ansprechempfindlichkeit zu erreichen.

Andererseits besitzt die bekannte Vorrichtung eine Spannungsschwelle, um ein Ansprechen der Vorrichtung bei niedrigen Spannungen, w\e sie in Störfeldern auftreten können, zu verhindern. Durch diese Spannungsschwelle wird die Ansprechempfindlichkeit in unerwünschter Weise verringert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße tragbare Vorrichtung zu schaffen, die einerseits eine hohe Ansprechempfindiichkeit aufweist, um auch geringe Spannungen nachweisen zu können,

t>5 und andererseits eine hohe Ansprechschwelle besitzt, um durch äußere Felder bedingte Störanzeigen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des

Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Antenne liefert ein Bezugssignal, mit dem das Ausgangssignal der Kontaktelektrode verglichen wird. Als Meßbezug wird bei der Erfindung ein Punkt des elektrisches Feldes in der Nähe des zu prüfenden Leiters benutzt, so daß die Vorrichtung auf die Größe des Gradienten des elektrischen Feldes zwischen der Kontaktelektrode und der Antenne anspricht Somit wird gleichzeitig eine hohe Ansprechempfindlichkeit für niedrige Spannungen und eine hohe Ansprechschwelle gegenüber Störfeldern sichergestellt

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswertungsschaltung ein sich stetig mit der Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Ausgangssignal der Kontaktelektrode änderndes Ausgangssignal bildet, da dann die Anzeigeeinrichtung, die vorzugsweise eine Voltmeterstufe ist, dann die Größe der an dem zu prüfenden Leiter anliegenden Spannung anzeigen kann, die im wesentlichen der Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Meßsignal proportional ist

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiete der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung, die einen unter Spannung stehenden Leiter berührt,

Fig.2 ein Prinzipschaltbild eines abgewandelten Ausführungsbeispiels, bei dem sich die Vorrichtung im Feld eines unter Spannung stehenden Leiters befindet,

Fig.3 bis 6 Schaltbilder verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung,

Fig.7 eine Außenansicht einer Vorrichtung zur Feststellung einer an einem Leiter auftretenden elektrischen Spannung.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zur Feststellung einer Spannung auf einem Leiter A, der, wenn er unter Spannung steht, ein elektrisches Feld erzeugt, dessen eine Äquipotentiallinie L dargestellt ist, besitzt eine Kontaktelektrode 1, die mit dem Leiter A in Kontakt gebracht werden soll und eine Antenne 2, die zur Kontaktelektrode 1 parallel verläuft und dieselben Abmessungen aufweist. Die aus der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 austretenden Signale werden über einen Meßkanal bzw. über einen Bezugskanal an eine Anzeigeeinrichtung 4 angelegt, ά'.ι beispielsweise ein Meßgerät, eine Gasentladungsröhre, ein Summer o. dgl. sein kann. Beide Kanäle können zu einer Auswerteschaltung 3 gehören.

Die Auswerteschaltung 3 besitzt hierbei jeweils eine elektronische Eingangsstufe im Meß- und im Bezugskanal (in Flg. 1 nicht dargestellt), an deren Eingänge die von der Kontaktelektrode 1 bzw. die von der Antenne 2 empfangenen Signale angelegt werden, sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Subtraktionsschaltung für die Ausgangssignale der beiden elektronischen Eingangsstufen.

Die Kontaktelektrode 1 und die Antenne 2 bilden einen Luftkondensator mit genau definierter Kapazität, die dem Abstand zwischen der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 umgekehrt proporlional und somit gut regelbar ist. Dadurch erhält man eine einfache und bequeme Möglichkeit, die Empfindlichkeit der Vorrichtung an die verschiedenen Betriebsbedingungen anzupassen.

Wird die Vorrichtung dem unter Spannung stehenden Leiter A so genähc ,-t, daß die Kontaktelektrode senkrecht zum Leiter steht, so sind die Kontaktelektrode 1 und die Antenne 2 einem sich kaum unterscheiden-,den elektrischen Feld ausgesetzt, d.h. sie erreichen, ,wenn ihr Abstand gering ist, dieselbe Äquipotentiallinie, und liefern somit der Auswertungsschaltung 3 Signale, die sich wenig unterscheiden. Infolge dessen wird an die Anzeigeeinrichtung 4 kein oder nur ein geringes Signal geliefert, und sie erzeugt somit keine Anzeige. Εε ist außerdem möglich, daß die Auswerteschaltung 3 mit einer Schwellenschaltung 39 zu versehen, so daß an die Anzeigseinrichtung 4 nur dann ein Signal gegeben wird,

ίο wenn das von der Kontaktelektrode 1 empfangene Feld um einen bestimmten Wert größer als das von der Antenne 2 empfangene Feld ist und vorzugsweise nur dann, wenn die Kontaktelektrode 1 den Leiter A berührt, während sich das Ende der Antenne 2 an der Äquipotentiallinie L befindet. Wenn die Kontaktelektrode 1 den Leiter A berührt, ist das Signal der elektronischen Eingangsstufe im Meßkanal wesentlich stärker a's das der elektronischen Eingangsstufe im Bezugskaual, so daß die Subtraktionsschaltung 36 ein

Signal an die Anzeigeeinrichtung 4 .Vifert Befindet sich die Vorrichtung dagegen in einem Stc-Ieid, ohne mit einem unter Spannung stehenden Leiter A in Kontakt zu sein, empfangen die Kontaktelektrode J und die Antenne 2 ebenfalls ein etwa gleiches Feld und an die Anzeigeeinrichtung 4 wird kein Signal geliefert In beiden Fällen liegen die von der Kontaktelektrode t und der Antenne 2 empfangenen Feldstärken umso näher beieinander, je geringer der gegenseitige Abstand zwischen der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 in

jo bezug auf ihren Abstand zur Feldquelle ist

Eine zur Kontaktelektrode 1 parallele Antenne 2 kann jedcch unbequem sein. Fig.2 zeigt eine Vorrichtung mit einer Antenne 2, die kürzer als die Kontaktelektrode 1 ist und deren Ende sich an der Äquipotentiallinie L befindet Der Verstärkungsunterschied zwischen der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 kann durch einen Verstärker 34 ausgeglichen werden, der in die Auswertungsschaltung 3 eingegliedert ist oder nicht In der Praxis genügt es, wenn der Be⁷ugskanal, an den das Signal der Antenne 2 angelegt wird, einen so großen Verstärkungsfaktor besitzt, daß das Signal der Kontaktelektrode 1 kompensiert wird, wenn diese den Leiter A nicht berührt Eine Lösung kann somit einfach darin bestehen, d?ß das von der Kontaktelektrode 1 an die Subtraktionsschaltung 36 gelieferte Meßsignal beispielsweise durch einen Widerstand oder eine Potentiometerschaltung geschwächt wird. Die Antenne 2 kann somit eine sehr geringe Länge haben und ohne weiteres koaxial zur Kontaktelektrode 1 angeordnet sein. Das Schaltbild von F i g. 3 zeigt die einzelnen Glieder einer Auswerteschaltung 3, die die Kontaktelektrode 1 und die Antenne 2 mit einer Anzeigeeinrichtung 4 beispielsweise einer Elektrolumineszenzdiode, einer LED-Diode o. dgl. verbindet.

Die Auswertescnaltung 3 besitzt eine etektronische Eingangsstufe 31, an die das Meßsignal der Kontaktelektrode 1 angelegt ist, sowie eine elektronische Eingangsstufe 32, an die da*; Bezugssignal der Antenne 2 geliefert wird.

Der Ausgang der Eingangsstufe 31 ist an eine Gleichrichterstufe 33 angeschlossen, die ein kontinuierliches Signal in Abhängigkeit vom im allgemeinen sinusförmigen Ausgangssignal der Eingangsstufe 31 liefert, während der Ausgang der Eingangsstufe 32 über einen Verstärker 34 mit einer Gleichrichterstufe 35 'verbunden ist, die ein kontinuierliches Signal in Abhängigkeit vom durch den Verstärker 34 verstärkten Ausgangssignal der Eingangsstufe 32 liefert. Die von

den beiden Gleichrichterstufen 33, 35 gelieferten Signale werden an die Eingänge der Subtraktionsschaltung 36 angelegt, so daß ein Signal an die Anzeigeeinrichtung 4 geliefert wird, wenn die Ausgangssignale der Gleichrichterstufen 33, 35 nicht ungefähr gleich sind, d. h. wenn die Kontaktelektrode f einen unter Spannung stehenden Leiter A berührt. Um eine Funktionsprüfung der Vorrichtung insbesondere der Anzeigeeinrichtung 4 zu ermöglichen, kann die Auswertungsschaltung 3 eine Testvorrichtung 37 besitzen, die über einen Schalter 38 in Betrieb gesetzt v/erden kann. Die Testvorrichtung 37 kann über den Schalter 38 an jeden geeigneten Punkt der Vorrichtung angeschlossen werden. Fig.3 zeigt beispielsweise den Anschluß direkt an der Anzeigeeinrichtung 4. Vorzugsweise wird der Anschluß jedoch so gewählt, daß die geiiamte Vorrichtung überprüft werden kann. In der Praxis ist diese Testvorrichtung 37 ein Generator, der ein geeignetes Signal erzeugt, das beispielsweise an die Kontaktelektrode 1 und die Antenne 2 angelegt ist, und so die in der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 induzierten Spannungen simuliert. Der Schalter 38 kann ein Umschalter mit drei Stellungen sein, der entweder die gesamte Unterbrechung der Vorrichtung oder die Überprüfung der Vorrichtung oder den Betrieb der Vorrichtung als Spannungsprüfer gestattet. Hierbei sind diese drei Stellungen vorzugsweise so angeordnet, daß vor Inbetriebnahme der Vorrichtung als Spannungsprüfer automatisch ein Test stattfindet.

Die elektronischen Eingangsstufen 31, 32 können jeweils eine Feldeffekttransistorstufe besitzen, die einen hohen Eingangswidlerstand aufweist. Auf diese Feldeffekttransistorstufen können gegebenenfalls ein oder mehrere integrierte Verstärker 34, beispielsweise Operationsverstärker, folgen. Diese Verstärker oder eine geeignete Schaltung von Widerständen bestimmen einen Verstärkungsfaktor, der für den der Kontaktelektrode 1 zugeordneten Meßkanal und den der Antenne 2 zugeordneten Bezugskanal in der oben vorgesehenen Weise verschieden ist. Die von der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 kommenden und umgeformten Signale werden anschließend von den Gleichrichterstufen 33 und 35, die beispielsweise eine Diode oder ein System von Gleichrichterdioden besitzen, gleichgerichtet, wobei am Ausgang ein paralleles ÄC-Glied vorgesehen ist, an dem die zu subtrahierenden Spannungen abgegriffen werden. In der Subtraktionsschaltung 36 kann die Subtraktion in einem Operationsverstärker, an dessen Eingänge die zu subtrahierenden Spannungen angelegt sind, oder in einer gebräuchlichen Addierschaltung mit Widersitänden nach Umkehrung einer der beiden Spannungen vorgenommen werden. Das Differenzsignal kann je nach der Art der Anzeigeeinrichtung 4 direkt oder über eine Schnittstelle 40 mit einem Operationsverstärker an diese angelegt werden. Gegebenenfalls kann eine Schwellenschaltung 39 zwischen die Gleichrichterstufe 331,332,333 und die Anzeigeeinrichtung 4 geschaltet werden, um Störanzeigen zu vermeiden und um insbesondere nur Signale mit richtigem Vorzeichen weiterzugeben. Es darf nämlich nur dann eine akustische oder optische Anzeige auftreten, wenn das im Meßkanal auftretende Signal größer als das im Bezugskanal ist Ein als Vergleicher geschalteter Operationsverstärker, der gegebenenfalls mit einer Schwellenschaltung versehen ist, gestattet die Durchführung dieser Funktion. Ein zusätzlicher Operationsverstärker kann zweckmäßig sein, um einen Betriebspunkt der Verstärker bei der halben Versorgungsspannung zu gestatten.

In Fig.4 sind die elektronischen Eingangsstufen 31, 32 an die Subtraktionsschaltung 36 angeschlossen und die Gleichrichtung findet nach Subtraktion der Ausgangssignale der Eingangsstufen 31, 32 statt. Beim Anschluß der elektronischen Eingangsstufen 31, 32 an die Subtraktionsschaltung 36 (im vorliegenden Fall ein Operationsverstärker) wird der Verstärkungsfaktor des Meß· bzw. Bezugskanals mit Hilfe eines Widerstands 361 zwischen dem Eingang des Operationsverstärkers und Masse bzw. mit Hilfe eines Gegenkoppelungswiderstandes 362 sowie mit einem Widerstand 363 bzw. einem Widerstand 364 bestimmt, die zwischen die Eingangsstufen 31,32 und die Eingänge der Subtaktionsschaltung 36 geschaltet sind. Am Ausgang der Subtraktionsschaltung 36 wird die Gleichrichtung durch eine als Einweggleichrichter geschaltete Diode 331 gewährleistet, auf die eine Integrationszelle folgt, die aus einem Widerstand 332 mit einem parallel geschalteten Kondensator 333 besteht, an deren Anschlüssen die zur Betätigung der Anzeigeeinrichtung 4 benutzte Spannung abgegriffen wird. Das Ausgangssignal dieser Gleichrichterstufe 331,332,333 wird an einen Eingang eines Operationsverstärkers angelegt, die eine Schwellenschaltung 39 bildet, und dessen anderer Eingang durch e>ne Schwellenspannung vorgespannt wird, die durch e'men als Potentiometer geschalteten, veränderlichen Widerstand 391 eingestellt werden kann. Diese Schwellenschaltung 39, die das Ausgangssignal der Gleichrichterstufe 331, 332, 333 mit einer Schwellenspannung vergleicht, dient dazu, Störanzeigen der Anzeigeeinrichtung 4 insbesondere in den bereits erwähnten Fällen zu vermeiden. Der Ausgang der Schwellenschaltung 39 ist mit der Anzeigeeinrichtung 4 über eine Schnittstelle 40 verbunden, die der Anzeigeeinrichtung 4 ein geeignetes Signa! liefert. Die Schnittstelle 40 kann beispielsweise ein Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer, der den Kondensator einer als Anzeigeeinrichtung 4 dienenden Blitzröhre lädt, ein Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer sein, wenn es sich bei der Anzeigeeinrichtung 4 um einen akustischen Summer handelt, usw. Außerdem ist es möglich, in der gesamten Auswertungsschaltung 4 ohne Gleichrichterstufe mit Wechselstrom zu arbeiten, sofern die Phasen der Signale dies zulassen. Eine nicht dargestellte Stromquelle liefert die verschiedenen Spannungen, die für die Auswertungsschaltung 3 erforderlich sind, und insbesondere eine Spannung V für die Operationsverstärker. Die Schaltung nach F i g. 4 ist nur dann mö~Hch, wenn die in der Antenne 2 induzierte elektromotorische Kraft immer kleiner ist als die in der Kontaktelektrode 1. Diese Einschränkung tritt in der Schaltung nach F i g. 3 nicht auf.

Die Schaltung nach Fig.5 beruht sowohl auf der Schaltung nach F i g. 3 als auch auf der nach F i g. 4. An die Eingänge der elektronischen Eingangsstufen 31, 32 sind die Kontaktelektrode 1 bzw. die Antenne 2 angeschlossen. Wie in F i g. 3 ist die Eingangsstufe 31 direkt mit einer Gleichrichterstufe 331 verbunden, während die Eingangsstufe 32 über einen Verstärker 34 mit einer Gleichrichterstufe 351 verbunden ist Bei der hier beschriebenen Schaltung wird jedoch die Subtraktionsfunktion von der Gleichrichterschaltung übernommen, wobei die Gieichrichterdioden 331,351 der beiden Kanäle entgegengesetzt geschaltet sind, so daß die gleichgerichteten Spannungen negativ bzw. positiv sind und an den Anschlüssen der aus einem Widerstand 332, 352 und einer Kapazität 333, 353 bestehenden

/?C-Glieder der Gleichrichter annähernd Gleichstromsignale mit entgegengesetzten Vorzeichen auftreten. Diese Signale werden am Eingang der darauf folgenden Schwellenschaltung 39 an die sie über die Widerstände 334, 354 angelegt sind, algebraisch addiert (d. h. in s diesem Fall subtrahiert). Die Schwellenschaltung 39, an deren eingang das Bezugssignal vom Meßsignal subtrahiert wird, besteht aus einem Operationsverstärker, dessen anderer Eingang durch eine ScKwellenspannung vorgespannt wird, die durch ein Potentiometer 391 ι ο einstellbar ist. Der Ausgang der Schwellenschaltung 39 ist über eine Schnittstelle 40 mit einer Anzeigeeinrichtung 4 verbunden.

Ein bedeutender Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Prüfung von Leitern in einem weiten is Spannungsbereich (von einigen 10 Volt bis zu mehreren ! OCC Volt) mit derselben Vorrichtung möglich ist Die einzige Beschränkung, die auftreten kann, ist die Sättigung der Eingangsstufen 31, 32 der Kontaktelektrode 1 bzw. der Antenne 2 und der Verstärker bei hohen Spannungen.

Es erscheint schwierig, ja sog'ar unmöglich, die Eingangsstufen 31, 32 für die Signale gleichzeitig an geringe Signale (beim Nachweis niedriger Spannungen) und an hohe Signale (beim Nachweis hoher Spannungen) anzupassen. Eine einfache Lösung dieses Problems besteht jedoch darin, eine automatische Steuerung des Verstärkungsfaktors der Antennen vorzunehmen. Eine derartige Schaltung ist in Fig.6 dargestellt, die im wesentlichen der Schaltung nach Fig.3 entspricht, zusätzlich jedoch sowohl im Meßkanal als auch im Bezugskanal eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Verstärkungsfaktors aufweist Jede Verstärkungssteuerungsstufe besitzt einen Feldeffekttransistor 11,21. der als regelbarer Widerstand benutzt wird, d.h. dessen Drain-Source-Strecke sich wie ein Widerstand verhält, der sich linear mit oer Spannung ändert, die an den mit dem Ausgang der dazugehörigen Gleichrichterstufe 33 bzw. 35 verbundenen Steuereingang (Gate) angelegt wird. Hierbei verhält sich die Drain-Source-Strecke jedes Feldeffekttransistors 11,21 mit dem zugeordneten Widerstand 12, 22 wie ein Potentiometer, dessen Verhältnis sich mit der von der Gleichrichterstufe 33, 35 gelieferten Spannung ändert So wird eine Regelung der Empfindlichkeit der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 erreicht da jede Erhöhung des Ausgangssignals der Gleichrichterstufen 33,35 eine Verringerung des an der Kontaktelektrode 1 bzw. der Antenne 2 abgenommenen Signals an den Eingängen der Eingangsstufen 31,32 zur Folge hat Um die Symmetrie der beiden Kanäle beizubehalten, ist es erforderlich, daß sowohl die Feldeffekttransistoren 11, 21 als auch die Widerstände 12,22 gleich ausgelegt sind. Diese Anordnung gestattet es also, die Empfindlichkeit der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 für die aufgenommenen Signale zu steuern und so die Sättigung der einzelnen Stufen der Vorrichtung zu vermeiden. Eine gleichzeitige Sättigung sowohl im Meßkanal als auch im Bezugskanal würde bei der Subtraktion der Signale zu einem Wert Null für die Differenz zwischen den beiden Kanälen führen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ohne jede Änderung auch der Nachweis von Gleichspannungen möglich ist, da die an der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 induzierten Spannungen unabhängig davon nachgewiesen werden können, ob sie konstant oder periodisch sind. Bei einem Gleichspannungs- Prüfgerät ist es jedoch aus wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig, die Gleichrichterstufen 33,35 wegzulassen.

Ausgehend von einer Differenzmessung zwischen der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 kann auch eine Prüfvorrichtung geschaffen werden, mit der die Spannung des Leiters gemessen werden kann, und zwar mit Hilfe der Messung des Gradienten des elektrischen Feldes zwischen der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2. Hierbei genügt es, das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 36, das dem Gradienten zwischen der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 proportional ist, an ein Voltmeter anzulegen, das als Anzeigeeinrichtung 4 dient.

Wenn es dagegen z. B. bei einer Vorrichtung, die ausschließlich zur Prüfung von Hochspannungsleitern benutzt wird, nicht erforderlich ist, Verstärker zu benutzen, so können die Kontaktelektrode 1 und die Antenne 2 direkt an eine Gasentladungsröhre angeschlossen werden. Die in der Kontaktelektrode 1 und der Antenne 2 induzierte Energie wird für d'sn Betrieb der Gasentladungsröhre benutzt, ohne daß eine Zusatzvorrichtung vorgesehen werden müßte. Die Betriebssymmetrie der Kanäle wird hierbei nicht durch einen Verstärker 34, sondern einfach durch Schwächung des höheren Signals mit Hilfe von passiven Bauelementen, z. B. Widerständen, die keine Hilfsspannungsquellen erfordern, hergestellt

Die Vorrichtung kann, wie in Fig.7 gezeigt, aus einem teilweise zylindrischen Gehäuse 5 begehen, das die beschriebene Auswertungsschaltung 3 enthält und am Ende einer isolierenden Stange 6 befestigt ist. Arn Gehäuse 5 ragen auf der der Stange 6 entgegengesetzten Seite die Kontaktelektrode i und die Antenne 2 hervor. Die Kontaktelektrode 1 besitzt ein V-förmiges Ende, das ihre Positionierung auf einem Leiter gestattet, bei dem eine Spannung nachgewiesen werden soll. Die Antenne 2 ist koaxial um die Kontaktelektrode 1 herum angeordnet und besitzt eine geringere Länge als diese. Die Längendifferenz wird hierbei durch eine Differenz der Verstärkungsfaktoren der beiden Kanäle der Auswertungsschaltung 3 kompensiert Die Antenne 2 wird durch einen Außenmantel 7 isoliert und geschützt und kann auch durch einen Mantel von der Kontaktelektrode 1 getrennt sein. Das Gehäuse 5 ist mit dem Mantel 7 durch ein kegelstumpfförmiges Teil verbunden. Damit die Vorrichtung vollständig unabhängig ist, besitzt das Gehäuse 5 eine Kammer 51 zur Aufnahme von Batterien, Akkumulatoren o.dgl, die die Versorgung der Vorrichtung gewährleisten. Wenn die .Anzeigeeinrichtung 4 wie in F i g. 7 gezeigt eine wulstringförmige Röhre ist die unter der Einwirkung einer Spannung leuchtet (Blitzröhre oder Neonröhre), kann sie unter dem Gehäuse befestigt werden, so daß sie für den Benutzer der Vorrichtung sichtbar ist der die Vorrichtung an der isolierenden Stange 6 hält.

Es ist bei einer derartigen Vorrichtung auch möglich, daß die Anzeigeeinrichtung 4 eine Anzeige liefert, wenn der zu prüfende Leiter spannungslos ist, und bei der das Fehlen einer Anzeige bedeutet, daß die Anzeigeeinrichtung 4 unter Spannung steht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Tragbare Vorrichtung zur Feststellung einer an einem Leiter auftretenden elektrischen Spannung in bezug auf Masse

a) mit einer in Berührung mit dem Leiter bringbaren Kontaktelektrode,

b) mit einer Auswertungsschaltung für das Ausgangssignal der Kontaktelektrode,

c) mit einer an die Auswertungsschaltung angeschlossenen Anzeigeeinrichtung und

d) mit einer Hilfselektrode,