Pierwszenstwo: 19.111.1964 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowana: 5.II.1969 56945 &e *9U MKP G01rig|l( Wspóltwórcy wynalazku: Georg Neugebauer, Gunter Lehmann, Alfred Reissmann Wlasciciel patentu: VEB Messapparatewerk Schlotheim, Schlotheim (Nie¬ miecka Republika Demokratyczna) Bezdotykowy próbnik wysokiego napiecia Przedmiotem wynalazku jest bezdotykowy prób¬ nik wysokiego napiecia, który wskazuje stan na¬ pieciowy urzadzen znajdujacych sie pod napieciem, poza obszarem zagrozenia. Próbnik ten zawiera pojemnosciowa sonde, wzmacniacz na tranzysto¬ rach oraz urzadzenie wskazujace.Znane próbniki, które sa zamocowane na gór¬ nym koncu izolacyjnego preta i których sonda tworzy pojemnosc z przewodem elektrycznym, wytwarzaja za pomoca dolaczonego do niej wzmac¬ niacza i generatora akustycznego, sygnal akustycz¬ ny rózniacy sie od czestotliwosci sieci i którego czestotliwosc moze sie zmieniac odpowiednio do wysokosci stwierdzonego napiecia; Inne próbniki wykorzystuja prad uplywowy powstajacy przy bezposrednim zetknieciu z prze¬ wodzacymi prad elementami w celu uruchomienia elementu wskazujacego. Poza tym w próbniku wy¬ mienionego rodzaju sygnal akustyczny mozna za¬ stapic wskazaniem przyrzadu wskazówkowego, któ¬ ry przy uruchomieniu jeszcze bez sygnalu wejscio¬ wego, pokazuje pelne wychylenie wskazówki i w którym, odpowiednio do mocy sygnalu wejsciowe¬ go, nastepuje cofniecie sie tej wskazówki. Oprócz próbników wskazówkowych stosowane sa równiez próbniki wskazujace za pomoca lampy swietlacej.Wada próbników z sygnalizacja akustyczna jest to, ze sygnal, który powinien byc niezawodnie wy¬ kryty musi sie znacznie róznic od poziomu szu¬ mów otoczenia. Szczególnie wazne jest to wów- 10 15 25 czas, gdy czestotliwosc szumu zaklócajacego jest bliska czestotliwosci próbnika wskazujacego. Wska¬ zania za pomoca próbnika wskazówkowego, wy¬ chodzace z pelnego odchylenia wskazówki, pozwa¬ laja na latwe wyciaganie, blednych wniosków, po¬ legajacych na tym, ze pelne wychylenie wskazów¬ ki oznacza istnienie napiecia, a cofniecie sie jej oznacza zmniejszenie pola zagrozenia. Jednak kon¬ strukcja taka oparta na pelnym wychyleniu wska¬ zówki jest konieczna, poniewaz wychylenie to po¬ kazuje gotowosc próbnika do pracy.Poza tym próbniki wskazówkowe sa wrazliwe na uszkodzenia, moga latwo ulegac uszkodzeniom, zwlaszcza gdy sa stosowane w urzadzeniach prze¬ nosnych. Ponadto istnieje mozliwosc zaklinowania sie wskazówki, co ujemnie wplywa zwlaszcza przy wskazywaniu dolnych zakresów wysokich na¬ piec, przy wystepujacych wówczas malych odchy¬ leniach wskazówki. Wskazania za pomoca lampy swietlacej sa slabo widoczne przy swietle dzien¬ nym, zwlaszcza gdy na próbnik padaja promienie slonca, z uwagi na to, ze maja one mala sile swiatla.Wskazania te sa równiez zawodne, poniewaz lampy swietlace starzeja sie i moze wystapic znaczne zwiekszenie sie ich napiecia zaplonu, tak ze moze nawet nie powstac efefct swietlny. O ile stosowane przy bezdotykowym sprawdzaniu napie¬ cia próbniki pracuja z sonda, to sonda ta jest gal¬ wanicznie polaczona z uziemiona Obudowa, poprzez 56 9453 opornosc wejsciowa ukladu polaczen. Przy kilku przewodzacych prad przewodach, które sa. ulozone obok siebie i skladaja sie z bedacych pod napie¬ ciem i z niebedacych pod napieciem czesci, selek¬ tywnosc procesu sprawdzania przy próbnikach z uziemiona sonda jako antena nie jest wystarcza¬ jaca i trzeba przeprowadzac bezposrednie sondo¬ wanie, co zwieksza zagrozenie personelu obslu¬ gujacego.Celem wynalazku jest umozliwienie wskazywania stanu napieciowego elektrycznych przewodów wy- isowiego napiecia, poza strefa zagrozenia wysokim napieciem, bez galwanicznego polaczenia z ziemia elektrody jako sondy pojemnosciowej, przy jedno¬ czesnym zaopatrzeniu próbnika we wskaznik, który dodatkowo pokazuje gotowosc do piracy urzadzenia.Zadaniem niniejszego wynalazku jest zbudowa¬ nie próbnika do bezdotykowego sprawdzania wy¬ sokiego napiecia, pracujacego niezawodnie, które¬ go wskazania sa wyraznie wykrywalne za pomoca elementu wskazujacego i który nie jest wrazliwy na uszkodzenia i pracuje bez zaklócen.Zadanie to zostalo wykonane przez zbudowanie próbnika skladajacego sie z sondy pojemnoscio¬ wej, zawierajacej dwie elektrody galwanicznie od¬ dzielone od ziemi, a miedzy soba wzajemnie sprzegniete galwanicznie poprzez opornosc, która jest jednoczesnie opornoscia wejsciowa wzmacnia-* cza, na którego wyjsciu jest wlaczony monostabil- ny przerzutnik i urzadzenie wskazujace. Jeden element urzadzenia wskazujacego, na przyklad za¬ rówka, jest wlaczony do obwodu kolektora tego przerzutnika.Drugi element urzadzenia wskazujacego, na przyklad elektromagnetyczny wskaznik optyczny, jest przeznaczony do sprawdzania gotowosci do pracy ukladu polaczen i zdolnosci dzialania pierw¬ szego elementu urzadzenia wskazujacego, ha przy¬ klad zarówki, przy czym wskaznik optyczny jest wlaczony w szereg z zarówka i znajduje sie po¬ miedzy kolektorem i emiterem drugiego tranzy¬ stora, przerzutnika, podczas gdy zarówka wlaczo¬ na jest w obwód kolektora tego stopnia. Do stabi¬ lizacji temperatury wzmacniacza w obwodzie emi¬ tera jednego tranzystora, wlaczonego jako transfor¬ mator impedancji, oraz w obwodzie kolektora sprzezonego z nim galwanicznie drugiego tranzy¬ stora wlaczony jest opór o ujemnym wspólczyn¬ niku temperaturowym.Przy takim ukladzie polaczen czestotliwosc ciagu impulsów monostabilnego przerzutnika jest znacz¬ nie mniejsza niz czestotliwosc sieci, przy czym za¬ stosowanie monostabilnego przerzutnika, wyposa¬ zonego w kondensator, diode i zarówke powoduje, ze zwiekszenie natezenia pola elektrycznego spraw¬ dzanego przewodu pradu zmiennego zwieksza sko¬ kowo czestotliwosc ciagu impulsów. Do sprawdza¬ nia malych wartosci napiec zastosowano ostrze sprawdzajace, przeznaczone do bezposredniego stykania z przewodem przewodzacym prad. Ostrze to jest polaczone poprzez opornik szeregowy z baza tranzystora, wlaczonego jako transformator impe¬ dancji. W celu dostosowywania czulosci ukladu po¬ laczen do kazdorazowego poziomu napiecia, rów- 56 945 4 nolegle do elektrod sondy pojemnosciowej sa wla¬ czane odpowiednie kondensatory.Korpus obudowy próbnika, wedlug wynalazku, który zawiera opisany wyzej uklad polaczen skla- 5 da sie z izolacyjnego uchwytu oraz dwóch galwa¬ nicznie rozdzielonych elektrod, uksztaltowanych w postaci tulei, przy czym jedna elektroda zawiera wzmacniacz, przerzutnik monostabilny oraz urza¬ dzenie wskazujace, natomiast druga elektroda 10 elementy dostarczajace prad, na przyklad bateria.Pomiedzy dwiema tulejowymi elektrodami umiesz¬ czone sa elektryczne laczniki, które znajduja sie w obrebie tarcz izolacyjnych i sa przelaczane za pomoca obracania jednej elektrody wzgledem dru- 15 giej. W celu zwiekszenia czulosci próbnika, we¬ wnatrz izolacyjnego uchwytu, umieszczona jest metalowa okladzina.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia wska¬ zywanie wysokiego napiecia niezaleznie od wa- 20 runków atmosferycznych. Dzieki bezdotykowemu uzyskiwaniu wskazan poza obszarem zagrozenia wysokim napieciem, zbedne sa wszystkie zabiegi techniczne zwiazane z izolowaniem w celu zapew¬ nienia bezpieczenstwa pracy. 25 . Próbnik wedlug wynalazku zostal przedstawiony w przykladowym wykonaniu na rysunku, na któ¬ rym fig. 1 przedstawia rzut boczny zmontowane¬ go próbnika, a fig. 2 — uklad jego polaczen.Obydwie elektrody El, E2 (fig. 1) sa tulejami 30 wykonanymi z rurki aluminiowej. Pierwsza elek¬ troda El zawiera urzadzenie sprawdzajace na tran¬ zystorach lacznie z elementami wskazujacymi, a mianowicie wskaznikiem optycznym Al i zarów¬ ka A2, które widoczne sa poprzez okienko 2. W 3B drugiej elektrodzie E2 sa umieszczone baterie B przeznaczone do zasilania pradem próbnika.Pomiedzy elektrodami El, E2 znajduja sie dwie wzajemnie obracane tarcze izolacyjne 3, 4, które sa na stale przyklejone do elektrod. Tarcze izo- 40 lacyjne zawieraja laczniki elektryczne SI, S2, któ¬ re sa przelaczane za pomoca obracania tarcz izo¬ lacyjnych 3, 4. Elektrody Elr E2 sa tak szczelnie zamkniete, ze umieszczone w nich elementy funk¬ cjonalne, nawet przy najniekorzystniejszych wa- 45 runkach atmosferycznych, pozostaja zawsze zdol¬ ne dor pracy.Na wierzcholku uksztaltowanego w postaci draz¬ ka ukladu elektrod, w tarczy izolacyjnej 1, znaj¬ duje sie ostrze sprawdzajace Sp, które moze byc 50 wprowadzane do gniazda wtykowego sieciowego lub innego zródla napiecia w celu sprawdzenia dzialania przyrzadu. Caly drazkowy uklad elektrod jest umocowany na izolowanym uchwycie 6 w postaci rurki z wlókien szklanych, w celu stwo- 55 rzenia gwintowanego zamkniecia 5 przeznaczone¬ go do wymieniania baterii. Uchwyt izolacyjny 6 zawiera metalowa wykladzine 7, która w taki spo¬ sób przyczynia sie do zwiekszenia czulosci próbni¬ ka, ze zwieksza sie pojemnosc elektrody E2 wzgle/- 60 dem ziemi.W ukladzie polaczen przedstawionym na fig. 2 prad ladowania powstajacy w elektrycznym polu pomiedzy bedacymi pod napieciem przewodami i ziemia powoduje spadek napiecia miedzy elek- 65 trodami El i E2. Równolegle do tych elektrod5 jest wlaczony kondensator C3. Wielkosc pradu la¬ dowania zalezy od natezenia pola w obszarze prze¬ wodów pod napieciem. Pierwszy tranzystor Tl wzmacniacza V jest wlaczony jako transformator impedancji. W obwód emitera tego tranzystora jest wlaczony opornik R4 o ujemnym wspólczynniku temperatury. Baza tranzystora T2 jest polaczona z emiterem tranzystora Tl.Opory dzielnika bazy napiecia R2, Rs sa wzgle¬ dem oporu wejsciowego wlaczone równolegle i two¬ rza wejsciowy opór tranzystora Tl. Przerzutnik monostabilny M zbudowany na tranzystorach T3, T4 dolaczony jest przez skladajacy sie z konden¬ satorów Cl, C2 pojemnosciowy dzielnik napiecia, do kolektora tranzystora T2, w którego obwód wlaczony jest opornik R5, którego opornosc robo¬ cza zalezna jest od temperatury. Dzielnik napiecia z oporami R6 i R7 i dioda Dl sluzy do nastawia¬ nia punktu pracy, przy jednoczesnej stabilizacji temperatury uzyskanej za pomoca plaskiej diody Dl, tranzystora T3 monostabilnego przerzutnika M.W stanie spoczynku monostabilnego przerzutni¬ ka tranzystor T3 jest otwarty, a drugi tranzystor T4 zablokowany na skutek niskiego napiecia ko¬ lektora tranzystora T3. Elementem wskazujacym jest wskaznik optyczny Al, który pokazuje stan roboczy ukladu polaczen; sluzy on jednoczesnie do kontrolowania zarówki A2. Jezeli napiecie zmien¬ ne na bazie pierwszego tranzystora T3 monosta¬ bilnego przerzutnika M osiagnie okreslona wartosc progowa, to przerzutnik przechyli sie do stanu niestabilnego, tranzystor T4 zacznie przewodzic i zapali sie zarówka A2, a wskaznik optyczny przejdzie do stanu spoczynkowego.Wartosc progowa napiecia monostabilnego prze¬ rzutnika M zalezy od temperatury. Zalezna od tem¬ peratury wartosc opornosci roboczej opornika R5 umieszczonego w obwodzie kolektora drugiego tran¬ zystora T2 wzmacniacza V, wyrównuje zwieksze¬ nie wartosci progowej napiecia monostabilnego przerzutnika przez zwiekszenie wzmocnienia, tak ze wartosc progowa napiecia wspomnianego ukla¬ du polaczen pozostaje w waskich granicach w sze¬ rokim zakresie temperatur. Czas trwania stanu niestabilnego monostabilnego przerzutnika M jest wyznaczany przez stala czasu, która wynika z po¬ jemnosci kondensatora C2 i opornosci wejscio¬ wego monostabilnego przerzutnika M. Wartosc na¬ piecia zmiennego wplywa poza tym na czestotli¬ wosc relaksacji monostabilnego przerzutnika M.Wyzsze napiecie zmienne powoduje wyzsza cze¬ stotliwosc relaksacji, która maksymalnie wynosi 25 Hz przy czestotliwosci sieciowej 50 Hz. Stala czesc ukladu w obwodzie tranzystora T3 dla utrzy¬ mywania monostabilnego przerzutnika M w poloze¬ niu niestabilnym moze byc tak dobrana, ze zarów¬ ka A2 przy wiekszym natezeniu pola praktycznie daje stale swiecenie.Dzialanie próbnika wedlug wynalazku moze byc sprawdzone za pomoca ostrza sprawdzajacego Sp, na przyklad na sieci oswietleniowej. Indukowany prad rzedu kilku /uA, który poprzez opornik sze¬ regowy Rl i opornosc wejsciowa wzmacniacza V dochodzi do elektrody E2, a poprzez koncówki sprawdzajace do ziemi, ma wartosc wystarczaja- 6945 6 ca do zadzialania próbnika, to znaczy do uzyska¬ nia wskazania. PL