PL150653B2

PL150653B2 - Voltages measuring device

Info

Publication number: PL150653B2
Application number: PL26739787A
Authority: PL
Priority date: 1987-08-20
Filing date: 1987-08-20
Publication date: 1990-06-30
Also published as: PL267397A2

Description

RZECZPOSPOLITA ^OPIS PATENTOWY POLSKA PATENTU TYMCZASOWEGOREPUBLIC PATENT ^DESCRIPTION POLAND OF ^THE PROVISIONAL PATENT

URZĄDOFFICE

PATENTOWYPATENT

RPRP

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr Zgłoszono: 87 08 20 (P. 267397)Provisional patent additional to the patent No Pending: 87 08 20 (P. 267 397)

Pierwszeństwo Zgłoszenie ogłoszono: 88 06 23Priority Application announced: 88 06 23

Opis patentowy opublikowano: 1990 09 28Patent description published: 1990 09 28

150 653150 653

Int. Cl.⁵ G01R 19/00 G01R 1/36Int. Cl. ⁵ G01R 19/00 G01R 1/36

' Twórca wynalazku: Jan Jędrusik'Inventor: Jan Jędrusik

Uprawniony z patentu tymczasowego: Zakład Opracowań i Produkcji Aparatury Naukowej „ZOPAN“, Warszawa (Polska)Authorized by a provisional patent: Department of Development and Production of Scientific Apparatus "ZOPAN", Warsaw (Poland)

Urządzenie do pomiaru napięćVoltage measuring device

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru napięć, w którym pomiar dokonywany jest przy użyciu miernika wskazówkowego z układem zabezpieczającym go przed przeciążeniem.The subject of the invention is a voltage measuring device, in which the measurement is performed using a pointer meter with an overload protection system.

Znane jest urządzenie do pomiaru napięć posiadające miernik wskazówkowy zabezpieczony przed przeciążeniem przy pomocy połączonej z nim równolegle diody Zenera, diody zwykłej lub obu tych diod połączonych szeregowo. Dla pomiaru napięcia zmiennego na wejściu miernika jest dołączony układ prostownikowy w postaci na przykład jednopołówkowego prostownika diodowego. Główną wadą takiego zabezpieczenia jest trudność uzyskania ograniczenia prądu miernika na poziomie 120% prądu pełnego wychylenia, co jest wymagane przy przeciążeniu długotrwałym, bez wpływu na dokładność wskazań. Trudność wynika stąd, że diody Zenera mają przy określonym prądzie rozrzut napięcia ± 5%. Diody zwykłe dają jeszcze gorsze wyniki. Ponadto diody Zenera o małym napięciu charakteryzują się łagodnym przejściem od stanu zaporowego do stanu przebicia. W rezultacie uzyskuje się ograniczenie na ogół na poziomie większym niż 120% pełnego wychylenia.It is known to have a voltage measuring device having a pointer meter protected against overload by a zener diode connected in parallel therewith, a common diode or both diodes connected in series. For the measurement of alternating voltage at the input of the meter, a rectifier circuit in the form of, for example, a half-wave diode rectifier, is connected. The main disadvantage of this protection is that it is difficult to limit the meter current to 120% of the full swing current, which is required for long-term overload, without affecting the accuracy of the indications. The difficulty arises from the fact that Zener diodes have a voltage spread of ± 5% at a given current. Ordinary diodes give even worse results. In addition, low-voltage zener diodes are characterized by a smooth transition from the blocking state to the breakdown state. As a result, a limitation is generally greater than 120% of full swing.

W urządzeniach do pomiaru małych napięć trudności z uzyskaniem prawidłowego działania układu zabezpieczającego są tak duże, że często rezygnuje się zupełnie z ich stosowania. Opisane układy zabezpieczające nie wymagają dodatkowego zasilania.In low-voltage measuring devices, the difficulties in obtaining the proper functioning of the protection system are so great that they are often completely abandoned. The described protection systems do not require additional power supply.

Znane są również bardziej korzystne układy zabezpieczające, o znacznie lepszych właściwościach, lecz wymagające zewnętrznego zasilania. Ich stosowanie nie zawsze jest zatem możliwe.More advantageous security systems are also known, with much better properties but requiring an external power supply. Their use is therefore not always possible.

Urządzenie do pomiaru napięć według wynalazku posiada w układzie zabezpieczającym miernik wskazówkowy, tranzystor i diodę Zenera. Napięcie mierzone jest doprowadzone do miernika wskazówkowego przez prostownikowy układ diodowy. Tranzystor jest połączony z diodą Zenera za pośrednictwem układu dzielnika zawierającego potencjometr. Baza tranzystora jest połączona z suwakiem potencjometru, a emiter i kolektor tranzystora są dołączone do końcówek dwójnika utworzonego z miernika wskazówkowego i połączonego z nim w szereg pierwszego rezystora. Przy zatkaniu tranzystora stosunek napięcia na diodzie Zenera do napięcia pomiędzy kolektorem a bazą tranzystora jest wielkością stałą, która zależy od położenia suwaka potencjometru. Napięcie na diodzie Zenera jest wytwarzane dzięki połączeniu tej diody za pośrednictwem układu zasilającego ze źródłem napięcia mierzonego przez urządzenie.The voltage measuring device according to the invention has a pointer meter, a transistor and a zener diode in its protection circuit. The measured voltage is fed to the pointer meter through a rectifier diode system. The transistor is connected to the zener diode via a divider circuit containing a potentiometer. The base of the transistor is connected to the slider of the potentiometer, and the emitter and collector of the transistor are connected to the terminals of a two-terminal block formed by the pointer meter and connected thereto in series with the first resistor. When the transistor is clogged, the ratio of the voltage across the zener diode to the voltage between the collector and the base of the transistor is a constant value that depends on the position of the potentiometer spool. The voltage across the zener diode is generated by connecting the diode via the supply circuit to the voltage source measured by the device.

150 653150 653

Zaletą rozwiązania jest jego prostota, a jednocześnie możliwość ograniczenia prądu miernika wskazówkowego na poziomie poniżej 120% pełnego wychylenia bez pogorszenia dokładności przy stosunkowo małej wielkości zakresu mierzonego napięcia. Ponadto urządzenie charakteryzuje się prawidłowością działania w stanach nieustalonych.The advantage of this solution is its simplicity, and at the same time the possibility of limiting the pointer meter current to a level below 120% of the full deflection without compromising the accuracy at a relatively small size of the measured voltage range. In addition, the device is characterized by the correct operation in transients.

Mimo, że układ zabezpieczający wymaga źródła zasilania, nie ma potrzeby połączenia go z siecią zasilającą ani stosowania baterii. Brak połączenia z siecią zasilającą jest szczególnie ważny w wypadku pomiaru napięć zmiennych między punktami, które nie są uziemione.Although the protection circuit requires a power source, there is no need to connect it to the mains or use batteries. Not connected to the mains is especially important when measuring alternating voltages between points that are not grounded.

Wynalazek jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku stanowiącym schemat ideowo-blokowy urządzenia do pomiaru napięć.The invention is exemplified in the drawing which is a schematic block diagram of a voltage measurement device.

Mierzone napięcie, doprowadzone do wejścia WE urządzenia, dochodzi poprzez czwarty rezystor R4 do prostownika składającego się z diod pierwszej Dl i drugiej D2. Dzięki działaniu tych diod na kondensatorze C pojawia się napięcie o składowej stałej. Napięcie to powoduje przepływ prądu przez pierwszy rezystor Rl i miernik wskazówkowy M, a w rezultacie wychylenie jego wskazówki zależnie od wielkości mierzonego napięcia. Jednocześnie mierzone napięcie za pośrednictwem układu zasilającego UZ wymusza przepływ przez diodę Zenera DZ prądu, który zawiera głównie składową stałą. Powoduje to pojawienie się na diodzie Zenera DZ napięcia stałego, które przez układ dzielnika UD, składający się z dwóch rezystorów, drugiego R2 i trzeciego R3, oraz potencjometru P, jest doprowadzone do złącza baza - kolektor tranzystora T polaryzując to złącze w kierunku zaporowym. Nadmierny wzrost napięcia mierzonego powoduje przejście tranzystora T w stan przewodzenia, co zapobiega nadmiernemu przeciążeniu miernika wskazówkowego M. Napięcie pomiędzy bazą i kolektorem tranzystora T przy napięciu mierzonym mniejszym od pewnej wielkości progowej powinno być w przybliżeniu proporcjonalne do napięcia mierzonego i jednocześnie większe od napięcia na kondensatorze C.The measured voltage, fed to the input WE of the device, goes through the fourth resistor R4 to the rectifier consisting of the first diodes D1 and the second one D2. Due to the operation of these diodes, a voltage with a constant component appears on the capacitor C. This voltage causes a current to flow through the first resistor Rl and the pointer meter M, thereby causing its pointer to deflect with the magnitude of the voltage measured. At the same time, the measured voltage through the UZ supply system forces a current to flow through the Zener diode, which mainly contains a constant component. This causes the appearance of a direct voltage on the Zener diode DZ, which through the divider system UD, consisting of two resistors, the second R2 and the third R3, and the potentiometer P, is fed to the base-collector junction of the transistor T, biasing this junction in the reverse direction. Excessive increase in the measured voltage causes the transistor T to go into a conduction state, which prevents excessive overload of the pointer meter M. The voltage between the base and collector of the transistor T at the measured voltage lower than a certain threshold value should be approximately proportional to the voltage measured and at the same time greater than the voltage on the capacitor C.

Aby urządzenie działało prawidłowo w stanach nieustalonych, wystarczy, aby szybkość narastania napięcia na diodzie Zenera DZ była dostatecznie duża w porównaniu z szybkością ustalania się wskazania miernika wskazówkowego M.For the device to work properly in transients, it is enough for the voltage rise rate on the DZ Zener diode to be sufficiently large compared to the rate of the indication of the pointer meter M.

Claims

Patent claim

A voltage measuring device built on the basis of a pointer meter to which the measured voltage is fed through a rectifier diode system, containing an overload protection system, characterized in that its protection system is based on a transistor (T) and a zener diode (DZ) connected to each other via a divider circuit (UD) containing a potentiometer (P), the zener diode (DZ) is connected via the supply circuit (UZ) to the source of the measured voltage, the emitter and collector of the transistor (T) are connected to the terminals of the two-terminal formed from the pointer meter (M) and the first resistor (R1) connected in series thereto, and the base of the transistor (T) is connected to the slider of the potentiometer (P).

Department of Publishing of the UP RP. Circulation 100 copies i

Price 1500 PLN