PL153752B1 - Układ wskaźnika odchyłki napięcia od wartości znamionowej - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 153 752

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 09 25 (P. 261578)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 06 09

Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Int. Cl.5 _G0i_R 19/165 ΐηΐίίΙΙΙ]

HSÓIIU

Twórcy wynalazku: Ryszard Roskose, Jerzy Sawicki

Uprawniony z patentu: Politechnika Gdańska, Gdańsk (Polska)

Układ wskaźnika odchyłki napięcia od wartości znamionowej

Przedmiotem wynalazku jest układ wskaźnika odchyłki napięcia od wartości znamionowej.

Podczas montażu i regulacji, a także w normalnym ruchu i pracach konserwacyjnych urządzeń elektromagnetycznych bardzo często zachodzi potrzeba stwierdzenia czy wartość napięcia znajduje się w odpowiednim przedziale wokół wartości znamionowej. Jest przy tym ważne, czy napięcie wykazuje dodatnią, czy ujemną wartość odchyłki. Do badań takich można stosować klasyczne woltomierze, jednak w praktyce monterskiej nie jest to wskazane. Mierniki takie są bowiem dość znacznych rozmiarów, co utrudnia posługiwanie się nimi w ciasnych polach, na przykład rozdzielnie, dość kosztowne, a co istotne - bardzo wrażliwe na warunki pracy, a więc często ulegają poważnym uszkodzeniom mechanicznym. Wskaźnik odchyłki napięcia od wartości znamionowej dla prac monterskich powinien być zatem mały, odporny na wstrząsy i zbudowany bez użycia klasycznych ustrojów pomiarowych.

Znane rozwiązania wskaźników zbudowane z neonówki i układów rezystancyjnych dotyczą w pierwszym rzędzie wykrywania obecności napięcia, większego od pewnej wartości minimalnej, w których świecenie rozpoczyna się dopiero powyżej określonego napięcia. Są to tak zwane wskaźniki neonowe, w których ocena odchyłki, szczególnie przy jej wartości dodatniej, opiera się na intensywności wydzielonego światła, co jest bardzo subiektywne i wymaga dużego doświadczenia. Nawet przy spełnieniu tego postulatu często niemożliwa jest ocena wartości mierzonego napięcia.

W innych rozwiązaniach wskaźniki zbudowane są w oparciu o układy półprzewodnikowe, przełączające neonówkę lub inny element sygnalizacyjny, przykładowo elektromagnes lub diodę luminescencyjną, tak że przy odchyłce ujemnej działa jeden sygnalizator, zaś przy dodatniej - inny. Wspomniane układy przełączające działają ze stosunkowo znacznym poborem prądu z obwodu badanego, a w niektórych rozwiązaniach wymagają także stosowania dodatkowego źródła pomocniczego.

Znane jest również z opisu patentowego RFN nr 3 305 626 rozwiązanie wskaźnika zawierające na wejściu prostownik połączony z dzielnikiem napięcia, ponadto wzmacniacz operacyjny, diody, rezystory oraz fototranzystor. W rozwiązaniu tym napięcie wejściowe jest porównywane z dwoma

153 752 napięciami granicznymi górnym i dolnym. Sygnalizacja odbywa się przy pomocy fotodiody. Wadą jest to, że jest to bardziej skomplikowany układ o innej budowie i działaniu.

Szczególną jednak wadę wszystkich dotychczasowych rozwiązań stanowi fakt, że z obwodu badanego pobierany jest prąd poważnie przekraczający wartość 3 mA, dopuszczalną ze względu na bezpieczeństwo przeciwporażeniowe. Pomijając już niedopuszczalne stosowanie żarówki, trzeba zaznaczyć, iż znane elektromagnetyczne wskaźniki wartości napięcia pobierają prąd około 200 mA. Zbyt mała impedancja wejściowa wskaźnika, widziana od strony obwodu badanego, może być przyczyną porażenia elektrycznego. Należy bowiem pamiętać, że prace monterskie prowadzone są także na obwodach w trakcie budowy, czyli jeszcze nie wykończonych lub przy odszukiwaniu względnie usuwaniu powstałych uszkodzeń. Włączenie klasycznego wskaźnika do obwodu będącego pod napięciem lecz mającego uszkodzony układ ochrony przeciwporażeniowej, na przykład przerwa w obwodzie zerującym, prowadzi wówczas do pojawienia się niebezpiecznego napięcia w dużej części obwodu, także z dala od miejsca włączenia wskaźnika.

Układ według wynalazku wskaźnika odchyłki napięcia od wartości znamionowej, zawierający na wejściu prostownik połączony z dzielnikiem napięcia, ponadto układy półprzewodnikowe oraz jako element sygnalizacyjny diody luminescencyjne, jest zbudowany w ten sposób, że do wyjścia prostownika przyłączony jest szeregowy zespół rezystora ograniczającego oraz dzielnika napięcia, złożonego z rezystorów dzielnika pierwszego i drugiego. Równolegle z dzielnikiem napięcia włączony jest układ szeregowy złożony z rezystora trzeciego, diody luminescencyjnej trzeciej, diody Zenera drugiej i diody Zenera pierwszej. Środek dzielnika napięcia połączony jest z bazami tranzystorów drugiego i pierwszego, z których jeden jest typu npn, a drugi typu pnp. Emitery tych tranzystorów są połączone ze sobą z węzłem między diodami Zenera pierwszą i drugą. Kolektor tranzystora drugiego poprzez diodę luminescencyjną drugą oraz szeregowy rezystor drugi, jest dołączony do punktu między diodą luminescencyjną trzecią, a diodą Zenera drugą, zaś kolektor tranzystora pierwszego, poprzez diodę luminescencyjną pierwszą oraz szeregowy rezystor pierwszy jest przyłączony do węzła między dzielnikiem napięcia a diodą Zenera pierwszą. Zakres wskazywanego napięcia ustalony jest za pomocą napięcia na diodach Zenera i napięcia wyjściowego dzielnika napięcia.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest wskazywanie nie tylko odchyłki od wartości znamionowej, lecz również znaku odchyłki. Ze względu na bardzo mały pobór prądu z obowdu badanego układ jest bezpieczny w stosowaniu nawet w ' układach uszkodzonych. Nie wymaga stosowania pomocniczego źródła zasilania. Układ według wynalazku jest rozwiązaniem prostym w budowie, poręcznym w obsłudze, a także odpornym na ciężkie warunki pracy. Równoległe włączenie nawet dwu układów o różnych wartościach nie jest możliwe, gdyż wywołałoby to przekroczenie dopuszczalnego poboru prądu z obiektu badanego, ograniczonego względami bezpieczeństwa przeciwporażeniowego.

Przedmiot wynalazku jest pokazany na przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu wskaźnika odchyłki napięcia od wartości znamionowej.

W układzie według wynalazku, do zacisków pomiarowych 1 dołączone jest wejście prostownika 2, do którego wyjścia przyłączony jest szeregowy zespół rezystora ograniczającego RO oraz dzielnika napięcia 3, złożonego z dwóch rezystorów dzielnika pierwszego RA i drugiego RB. Równolegle z dzielnikiem napięcia 3 włączony jest układ szeregowy złożony z rezystora trzeciego R3, diody luminescencyjnej trzeciej DL3, diody Zenera drugiej DZ2 i diody Zenera pierwszej DZ1. Środek dzielnika napięcia 3 połączony jest z bazami tranzystorów drugiego T2 i pierwszego Tl, z których jeden jest typu npn a drugi typu pnp. Emitery tych tranzystorów są połączone ze sobą oraz z węzłem między diodami Zenera pierwszą DZ1 i drugą DZ2. Kolektor tranzystora drugiego T2, poprzez diodę luminescencyjną drugą DL2 oraz szeregowy rezystor drugi R2, jest dołączony do punktu między diodą luminescencyjną trzecią DL3 a diodą Zenera drugą DZ2. Kolektor tranzystora pierwszego Tl, poprzez diodę luminescencyjną pierwszą DLI oraz szeregowy rezystor pierwszy R1 jest dołączony do węzła między dzielnikiem napięcia 3 a diodą Zenera pierwszą DZ1. Diody luminescencyjne pierwsza DLI, druga DL2 i trzecia DL3 działają już przy prądzie rzędu 2 m A zaś dioda luminescencyjną trzecia DL3 świeci przy obecności napięcia w badanym obiekcie, dioda luminescencyjną druga DL2 świeci przy dodatnim, a dioda luminescencyjną pierwsza DLI

153 752 świeci przy ujemnym znaku odchyłki napięcia badanego od jego wartości znamionowej, ustalonej za pomocą stosowanego doboru wartości rezystancji rezystorów ograniczającego RO, trzeciego R3, a także przekładni dzielnika napięcia 3.

Napięcie z obwodu badanego wywołuje przepływ niewielkiego prądu przez gałąź układu, zawierającą diodę luminescencyjną trzecią DL3, która świeci. Równocześnie na diodach Zenera pierwszej DZ1 i drugiej DZ2 powstają różnice potencjałów o wartościach stałych niezależnych od wartości napięcia w obwodzie badanym. Inna część prądu, pobieranego z obwodu badanego, powoduje powstanie różnicy potencjałów na rezystorze dzielnika drugim RB. Wartość tego spadku napięcia jest proporcjonalna do badanego napięcia, z tym że współczynnik proporcjonalności wynika z wartości rezystancji rezystorów - ograniczającego RO, dzielnika pierwszego RA i dzielnika drugiego RB. Prąd pobierany ze źródła badanego nie przekracza wartości dopuszczalnej, a wartość prądu płynącego przez dzielnik napięcia 3 jest pomijalnie mała. W przypadku gdy napięcie badane ma wartość znamionową, różnica potencjałów na diodzie Zenera pierwszej DZ1 oraz reyzstorze dzielnika drugiego R2 są jednakowe, wobec tego oba tranzystory, pierwszy Tl i drugi T2 znajdują się w stanie nieprzewodzącym.

W przypadku gdy napięcie badane wykazuje odchyłkę dodatnią, czyli jest większe od znamionowego, obie różnice potencjałów przestają być równe i skutkiem ich różnicy tranzystor drugi T2 typu npn wchodzi w stan przewodzenia. Tym samym pojawia się przepływ prądu przez diodę luminescencyjną drugą DL2, która świeci. Przy przeciwnym znaku odchyłki napięcia badanego następuje natomiast przewodzenie tranzystora pierwszego Tl typu pnp, wywołujące świecenie diody luminescencyjnej pierwszej DLI.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patento we

   Układ wskaźnika odchyłki napięcia od wartości znamionowej zawierający na wejściu prostwonik połączony z dzielnikiem napięcia, ponadto układy półprzewodnikowe oraz jako element sygnalizacyjny diody luminescencyjne, znamienny tym, że do wyjścia prostownika (2) przyłączony jest szeregowy zespół rezystora ograniczającego (RO) oraz dzielnika napięcia (3), złożonego z rezystorów dzielnika pierwszego (RA) i drugiego (RB), przy czym rówolegle z dzielnikiem napięcia (3) włączony jest układ szeregowy złożony z rezystora trzeciego (R3), diody luminescencyjnej trzeciej (DL3), diody Zenera drugiej (DZ2) i diody Zenera pierwszej (DZ1), a prócz tego środek dzielnika napięcia (3) połączony jest z bazami tranzystorów drugiego (T2) i pierwszego (Tl), z których jeden jest typu npn, a drugi typu pnp, z kolei emitery tych tranzystorów są połączone ze sobą oraz z węzłem między diodami Zenera pierwszą (DZ1) i drugą (DZ2), natomiast kolektor tranzystora drugiego (T2), poprzez diodę luminescencyjną drugą (DL2) oraz szeregowy rezystor drugi (R2), jest dołączony do punktu między diodą luminescencyjną trzecią (DL3) a diodą Zenera drugą (DZ2), zaś kolektor tranzystora pierwszego (Tl), poprzez diodę luminescencyjną pierwszą (DLI) oraz szeregowy rezystor pierwszy (Rl), jest przyłączony do węzła między dzielnikiem napięcia (3) a diodą Zenera pierwszą (DZ1), przy czym zakres wskazywanego napięcia ustalany jest za pomocą napięcia na diodach Zenera (DZ1, DZ2) i napięcia wyjściowego dzielnika napięcia (3).

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł