PL153753B1 - Układ wskaźnika odchyłki napięcia o wielu wartościach napięć znamionowych - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 153 753

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 09 25 (P. 261580)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 06 09

Opiz patentowy opublikowano: 1991 12 31

Int. Cl.5 _GMR 19/165

CZYTELHIA 0 G Ó LHA

Twórcy wynalazku: Ryszard Roskosz, Jerzy Sawicki, Janusz Sawicki Uprawniony z patentu: Politechnika Gdańska, Gdańsk (Polska)

Układ wskaźnika odchyłki napięcia o wielu wartościach napięć znamionowych

Przedmiotem wynalazku jest układ wskaźnika odchyłki napięcia o wielu wartościach napięć znamionowych od wartości znamionowej napięcia, posiadający kilka napięć znamionowych ze stosowanymi przedziałami odchyłkowymi, pokazujący w którym z tych przedziałów znajduje się napięcie obiektu badanego.

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.

Jeszcze inne rozwiązanie wskaźnika znane jest z patentu RFN nr 2 846 675. Zawiera ono układy wejściowe prostowania dwupołówkowego, układy sterujące oraz dzielniki rezystancyjne, z których sterowane są tranzystory lub wzmacniacze operacyjne załączające kolejne diody luminescencyjne, zasilane z zewnętrznej baterii. Układ wskazuje kolejne wartości napięcia w określonym zakresie, przy czym świecą tu wszystkie kolejne diody luminescencyjne. Wadą układu jest złożona budowa, znaczny pobór prądu z obwodu badanego, jak również konieczność stosowania zewnętrznego układu zasilania.

Znane jest również z opisu patentowego RFN nr 2 835 007 rozwiązanie do pomiaru i wskazywania napięcia, składające się z prostownika na wejściu oraz przyłączonych do niego równolegle członów wskaźnikowych. Każdy z tych członów wskaźnikowych zawiera połączone kaskadowo

153 753 diodę Zenera, diodę luminescencyjną oraz nieliniowe rezystory o ujemnej charakterystyce. Wadą tego rozwiązania jest konieczność użycia w nim nieliniowych rezystorów o ujemnej charakterystyce.

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 elektromegnetyczne 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 odszukaniu 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.

Znane układy, przez zastosowanie dodatkowych układów, wyposażonych w przełącznik ręczny, mogą być przystosowane do kilku różnych wartości znamionowych napięcia. Jednakże ręczne przełączanie wartości znamionowej napięcia jest niewygodne w praktyce, ponadto może stanowić przyczynę mylnego odczytu wskazania, gdy włączona jest niewłaściwa wartość znamionowa, a nawet uszkodzeniu wskaźnika, gdy napięcie w obwodzie badanym jest dużo większe od nastawionego znamionowego.

Układ według wynalazku, wskaźnika odchyłki napięcia o wielu wartościach napięć znamionowych, zawierający prostownik oraz przyłączone do niego równolegle człony wskaźnikowe posiadające każdy dzielnik rezystancyjny, tranzystory przyłączające oraz diodę luminescencyjną, charakteryzuje się tym, że każdy człon wskaźnikowy pierwszy, drugi, trzecii... n-ty posiada do zacisków dołączony dzielnik napięcia, złożony z rezystorów pierwszego i drugiego, przy czym węzeł środkowy tego dzielnika połączony jest z bazą tranzystora pierwszego, zaś emiter tego tranzystora jest bezpośrednio połączony z jednym końcem dzielnika napięcia, natomiast kolektor połączony jest poprzez rezystor trzeci z drugim końcem dzielnika napięcia. Oprócz tego kolektor tranzystora pierwszego jest połączony z bazą tranzystora drugiego, którego emiter jest połączony bezpośrednio z emiterem tranzystora pierwszego, natomiast kolektor tranzystora drugiego jest połączony do węzła między rezystorem pierwszym i rezystorem trzecim, poprzez szeregowy zespół diod Zenera i diody luminescencyjnej. Ilość członów wskaźnikowych jest równa ilości wartości mierzonych napięć znamionowych.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że pozwala ono uzyskać stosunek najwyższego do najniższego napięcia znamionowego około sześć. Układ jest bezpieczny w działaniu, bo nie przekraczana jest bezpieczna wartość prądu pobieranego z obwodu badanego dla poszczególnych członów wskaźnikowych, nawet wtedy gdy najwyższa wartość napięcia znamionowego jest sześć razy większa od najniższej. Układ według wynalazku, jest rozwiązaniem prostym w budowie, poręcznym w obsłudze oraz jest odporny na ciężkie warunki pracy.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu wskaźnika odchyłki napięcia o wielu wartościach napięć znamionowych, natomiast fig. 2 — schemat ideowy jednego członu wskaźnikowego.

Układ przedstawiony na fig. 1, posiada zaciski wejściowe 1 dołączone do wejścia prostownika 2, do którego wyjścia dołączony jest za pośrednictwem zacisków 6 łańcuch równoległych członów wskaźnikowych pierwszy 3, drugi 4, trzeci 5 ··· n-ty m, w ilości równej wartościom mierzonych napięć znamionowych. Schematy ideowe, przedstawione na fig. 2, wszystkich członów wskaźnikowych są jednakowe, natomiast różnią się jedynie wartościami zastosowanych w nich elementów.

W układzie przedstawionym na fig. 2, każdy człon wskaźnikowy pierwszy 3, drugi 4, trzeci 5,... n-ty m posiada do zacisków 6 dołączony dzielnik napięcia 7, złożony z rezystorów pierwszego R1 i drugiego R2, przy czym węzeł środkowy tego dzielnika połączony jest z bazą tranzystora pierwszego Tl, zaś emiter tego tranzystora jest bezpośrednio połączony z jednym końcem dzielnika napięcia 7, natomiast kolektor, połączony jest, poprzez rezystor trzeci R3, z drugim końcem dzielnika napięcia 7, a prócz tego kolektor tranzystora pierwszego Tl jest połączony z bazą

153 753 tranzystora drugiego T2, którego emiter jest połączony bezpośrednio z emiterem tranzystora pierwszego Tl, natomiast kolektor tranzystora drugiego T2 jest połączony do węda między rezystorem pierwszym R1 i rezystorem trzecim R3, poprzez szeregowy zespół diod Zenera DZ i diody luminescencyjnej DL.

Przedział wartości napięcia, w którym działa dioda luminescencyjna DL danego członu wskaźnikowego jest inny dla każdego z członów wskaźnikowych pierwszego 3, drugiego 4, trzeciego 5, ... n-ty m, zaś dolna granica działania diody luminescencyjnej DL w danym członie wskaźnikowym, wynika z wartości napięcia stabilizowanego przez diodę Zenera DZ, natomiast górna granica jest uzależniona od przekładni dzielnika 7, złożonego z różnych wartości rezystancji rezystorów pierwszego R1 i drugiego R2 w danym członie wskaźnikowym. Wartości rezystancji rezystorów pierwszego Rl, drugiego R2 i trzeciego R3 w poszczególnych członach wskaźnikowych pierwszym 3, drugim 4, trzecim 5, ... n-tym m są bardzo wielkie, dostosowane do koniecznych prądów, niezbędnych do wysterowania tranzystorów pierwszego Tl i drugiego T2, natomiast diody luminescencyjne DL działają przy prądzie rzędu 2 mA.

W układzie według wynalazku, zastosowano kilka równolegle połączonych członów wskaźnikowych o różnych wartościach napięcia znamionowego. Każdy z członów daje sygnał tylko wówczas, gdy wartość napięcia przyłożonego do całego wskaźnika jest zawarta pomiędzy dolną a górną wartością graniczną danego członu. Działanie każdego członu wskaźnikowego jest następujące. W przypadku, gdy wartość napięcia na wejściu danego członu U leży poniżej dolnej granicy działania, określonej jako /U„-U/, tranzystor pierwszy Tl znajduje się w stanie zablokowanym, natomiast tranzystor drugi T2 — w stanie przewodzenia. Napięcie polaryzujące .diodę Zenera DZ ma jednak .wówczas wartość na tyle małą, że .dioda ta znajduje się w stanie zaporowym, wobec czego dioda luminescencyjna DL jest nieczynna. Przy większej niż poprzednio wartości napięcia wejściowego U, lecz nie przekraczającej górnej granicy działania, czyli Un + U, stany elektryczne obu tranzystorów pierwszego Tl i drugiego T2 pozostają bez zmiany. Jednak obecnie napięcie polaryzujące diodę Zenera DZ staje się większe od wartości krytycznej—wobec czego wchodzi ona w stan przewodzenia. Tym samym przez diodę luminescencyjną DL płynie prąd, wywołujący jej świecenie. Przy napięciu wejściowym U przekraczającym poprzednio określoną granicę górną następuje zmiana stanu obu tranzystorów pierwszego Tl i drugiego T2 na przeciwne. Stan zablokowania tranzystora drugiego T2 uniemożliwia przepływ prądu przez diodę Zenera DZ i diodę luminescencyjną DL, która wobec tego nie może teraz działać.

Poniżej dolnej i powyżej górnej granicy działania człon wskaźnikowy pobiera ze swego wejścia bardzo mały prąd, uwarunkowany praktycznie koniecznością stosowanego wysterowania tranzystorów pierwszego Tl i drugiego T2. Jedynie w stanie czynnej sygnalizacji, to jest pomiędzy granicami działania, pobór prądu staje się większy i jest rzędu 2 mA, koniecznych dla działania diody luminescencyjnej DL. Okoliczności te pozwalają na równoległe łączenie kilku takich członów bez przekroczenia bezpiecznej wartości prądu, pobieranego z obwodu badanego dla poszczególnego członu wskaźnikowego. Cechę tę daje się zachować nawet wówczas, gdy najwyższa wartość znamionowa jest 6 razy większa od najniższej, występującej w danym wskaźniku według wynalazku.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ wskaźnika odchyłki napięcia o wielu wartościach napięć znamionowych, zawierający prostownik oraz przyłączone do niego równolegle człony wskaźnikowe, posiadające każdy dzielnik rezystancyjny, tranzystory przełączające oraz diodę luminescencyjną, znamienny tym, że każdy człon wskaźnikowy pierwszy (3), drugi (4), trzeci (5),... n-ty (m) posiada do zacisków (6) dołączony dzielnik napięcia (7), złożony z rezystorów pierwszego (Rl) i drugiego (R2), przy czym węzeł środkowy tego dzielnika połączony jest z bazą tranzystora pierwszego (Tl), zaś emiter tego tranzystora jest bezpośrednio połączony z jednym końcem dzielnika napięcia (7), natomiast kolektor, połączony jest, poprzez rezystor trzeci (R3), z drugim końcem dzielnika napięcia (7), a prócz tego kolektor tranzystora pierwszego (Tl) jest połączony z bazą tranzystora drugiego (T2),

   153 753 którego emiter jest połączony bezpośrednio z emiterem tranzystora pierwszego (Tl), natomiast kolektor tranzystora drugiego (T2) jest połączony do węzła między rezystorem pierwszym (Rl) i rezystorem trzecim (R3) poprzez szeregowy zespół diody Zenera (DZ) i diody luminescencyjnej (DL), przy czym ilość członów wskaźnikowych jest równa ilości wartości mierzonych napięć znamionowych.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł