Przyrzad do wykrywania napiec zwlaszcza zmiennych Przedmiotem wynalazku jest jednobiegunowy przyrzad do wykrywania napiec zwlaszcza zmien¬ nych.Znane sa przenosne wskazniki, a szczególnie na¬ piec zmiennych, na przyklad przyrzad z lampa ga¬ zowana, przenosny i prosty w obsludze, w którym po dotknieciu koncówki przyrzadu do przewodu bedacego pod napieciem i polaczeniu go poprzez druga koncówke z masa, na przyklad poprzez reke operatora lampa zapala sie wskazujac istnienie na¬ piecia.Ze wzgledów bezpieczenstwa ten rodzaj przyrza¬ du stosuje sie jedynie do napiec rzedu od kilkuset woltów do tysiaca woltów.Znane sa równiez wskazniki z zastosowaniem lampy neonowej zapewniajace maksymalne bezpie¬ czenstwo dla operatora, przy znacznie wyzszych wartosciach napiec.Wskazniki te o prostej i taniej konstrukcji mo¬ ga dzialac w duzym zakresie napiec, lecz lampa neonowa pali sie slabo, i jej swiecenie jest malo widoczne przy swietle slonecznym.Istnieja takze elektroniczne wskazniki napiec zmiennych przemyslowych, w których skladowa napiecia wykrywanego jest przylozona na wejsciu wzmacniacza sterujacego sygnalem ostrzegawczym.Te elektroniczne wskazniki sa czesto zbyt czule i dzialaja takze pod wplywem napiec statycznych lub napiec ukladów sasiednich.Inne wykonanie wykorzystujace lampe gazowa¬ lo 15 20 25 na dziala na zasadzie wewnetrznej detekcji swietl¬ nej. Wyladowanie jarzeniowe w lampie z gazem szlachetnym pobudza element swiatloczuly przysto¬ sowany do dzialania pod wplywem strumienia swietl¬ nego z lampy sterujacej oraz wzmacniacz przyla¬ czony do zródla pradu i element sygnalizujacy optyczny i/lub akustyczny.Ten uklad detekcji swietlnej umozliwia wzmoc¬ nienie sygnalizacji swietlnej lub jej przeksztalcenie na inny rodzaj sygnalizacji. Przyrzad ten nie za¬ pewnia jednak w pelni wykrywania napiec, gdyz nie ma zadnej kontroli wlasciwego dzialania, a za¬ wiera tylko jeden uklad wykrywania i nie ma ukla¬ du regulacji progu zadzialania.Znane jest równiez inne rozwiazanie jednolbie- gunowego przyrzadu do wykrywania napiec, zwla¬ szcza napiec zmiennych, który to przyrzad zawiera lampe gazowana (neonówke) z kropla rteci, fotoko- komórke, uklad dopasowania impedancji, generator akustyczny wysterowujacy wskaznik akustyczny, wylacznik, zródlo zasilania i kondensator wygla¬ dzajacy pulsacje pradu plynacego przez neonówke.Przyrzad wedlug tego znanego rozwiazania jest wy¬ posazony w metalowa koncówke stykowa wystaja¬ ca z obudowy przyrzadu. Koncówka metalowa jest polaczona z elektroda neonówki. Po przylozeniu wy¬ sokiego napiecia do koncówki stykowej neonówka zaczyna sie swiecic. Swiatlo z neonówka oddzialy- wuje na fotokomórke, co z kolei, powoduje urucho¬ mienie generatora akustycznego, a wiec i sygnali- 83 34583 s zacji akustycznej. O istnieniu napiecia przylozonego do koncówki stykowej przyrzadu swiadczy zarówno swiecenie neonówki jak i sygnal akustyczny. Przy¬ rzad wedlug tego rozwiazania jest wykonany w po¬ staci drazka, w którego glowicy sa umieszczone wszystkie elementy skladowe. W uchwycie przy¬ rzadu przewidziany jest zamykany otwór, przez który mozna obserwowac zarówno neonówke, jak i fotokomórke.Izieki temu istnieje mozliwosc sprawdzenia dzia¬ lania neonówki pod wplywem napiecia przylozone¬ go do koncówki stykowej lub przy potrzasaniu oraz sprawdzenia dzialania ukladu sygnalizacji akustycz¬ nej — poprzez oswietlenie fotokomórki swiatlem ze zródla zewnetrznego.Takie rozwiazanie ma jednak te wade, ze nie za¬ pewnia mozliwosci regulacji progu zadzialania przy¬ rzadu, co zmniejsza zakres stosowania przyrzadu.Poza tym w rozwiazaniu nie sa przewidziane srod¬ ki zapewniajace skuteczna i pewna kontrole dzia¬ lania ukladów sygnalizacyjnych.Celem wynalazku jest opracowanie przyrzadu do wykrywania napiec pozbawionego' wad wlasciwych znanym rozwiazaniom i zapewniajacego operatoro¬ wi bezpieczenstwo i moznosc nieograniczonej prak¬ tycznie manipulacji, natomiast zadaniem wynalazku jest zaprojektowanie przyrzadu umozliwiajacego re¬ gulacje progu zadzialania ukladów wskazujaco- -sygnalizacyjnych oraz skuteczna kontrole dziala¬ nia jego ukladów sygnalizacyjnych.Cel zostal osiagniety w ten sposób, ze przyrzad do wykrywania napiec, zwlaszcza napiec zmien¬ nych, z odczytem optycznym i/lub akustycznym, umieszczony wewnatrz nieprzezroczystej obudowy z materialu izolacyjnego zawierajacy blok zasilania elektrycznego, metalowa koncówke stykowa lub iskiemilk w górnej czejsci obudowy, elektroniczna lampe gazowana, wzmacniacz, fotoelement or«z uklad do kontrolowania sprawnosci przyrzadu za¬ wiera, wedlug wynalazku, wewnatrz obudowy uklad do regulacji progu zadzialania przyrzadu, zawiera¬ jacy ekran umieszczony miedzy elektronowa lampa gazowana wypelniona gazem szlachetnym, korzyst¬ nie neonem, o dwóch jednakowych elektrodach wspólosiowych, korzystnie w ksztalcie precików, w której to lampie gazowanej rozmiary strefy wy¬ ladowania w gazie sa zalezne od wielkosci napiecia przylozonego do metalowej koncówki stykowej lub do iskiernika, a fotokomórka umieszczona naprze¬ ciwko otworu rurowego w ekranie osadzonym w oprawce zapewniajacej przemieszczenie ekranu wraz z fotokomórka w plaszczyznie równoleglej do osi elektronowej lampy gazowanej w taki sposób, ze polozenie fotokomórki wzgledem otworu ruro¬ wego w ekranie pozostaje niezmiennym.Korzystnym jest przy tym, gdy uklad do kontro¬ lowania sprawnosci dzialania przyrzadu zawiera kontrolne zródlo swiatla, korzystnie monochroma¬ tyczne, zasilane z wbudowanego elementu zasila¬ jacego bloku zasilania za posrednictwem organu sterowania zalaczonego przyciskiem na obudowie przyrzadu, fotoelement, na który oddzialywuje strumien swietlny wysylany przez wspomniane kontrolne zródlo swiatla oraz znane obwody elek¬ troniczne przeksztalcajace sygnaly swietlne kontrol- 345 nego zródla swiatla w sygnaly wysterowujace wskazniki optyczne i/lub akustyczne.Przyrzad wedlug wynalazku, umozliwia wykorzy¬ stanie detekcji swietlnej o regulowanym progu za- 5 dzialania ukladów sygnalizacji oraz zapewnia mo¬ zliwosc równoczesnego wykorzystania swietlnych i akustycznych informacji o wykrywanych napie¬ ciach. Te dwa rodzaje informacji, nadchodzace dwoma róznymi drogami, potwierdzaja jedna druga io i maja na celu wyeliminowanie bledów detekcji.Uklady wejsciowe i wzmacniacze sygnalu sa umieszczone w metalowej obudowie, tworzacej jed¬ noczesnie ekran i pojemnosc wzgledem ziemi, chro¬ niacy proces wykrywania przed napieciami zakló- 15 centowymi, oraz zapewniajacy bezpieczenstwo uzytkownikowi. Iskiernik przyrzadu, o regulowa¬ nych odstepach miedzy elektrodami, umozliwia za¬ stosowanie do duzego zakresu napiec. Przyrzad mozna stosowac do zakresu napiec od tysiaca do 20 trzystu osiemdziesieciu tysiecy woltów i wyzej.Przyrzad ma kontrole wlasciwego dzialania, co zapewnia bezpieczenstwo przy uzytkowaniu tego przyrzadu.Wynalazek jest blizej objasniony opisem przykla- 25 du wykonania, na rysunku, na którym: fig. 1 przed¬ stawia schematyczny przekrój osiowy jednego z przykladów wykonania przyrzadu wedlug wynalaz¬ ku, fig. 2 — fragment przyrzadu wedlug przykladu wykonania przedstawionego na fig. 1, fig. 3 sche- 30 mat elektryczny ukladu wykrywania napiecia i wzmocnienia przyrzadu z fig- 1, fig. 4 schemat in¬ nego przykladu wykonania przyrzajdu z fig. 1, a fig. 5 schemat elektryczny innego przykladu wykona¬ nia przyrzadu z fig. 1. 35 Rózne elementy mechaniczne przyrzadu przedsta¬ wione na fig. 1 uwidaczniaja, ze przyrzad jest wmontowany w drazek z rurki izolacyjnej 1, której scianki sa w calosci lub czesciowo przezroczyste.Rurka ta moze miec na przyklad, dlugosc 800 mm 40 i srednice od 30 do 35 mm.Na jednym koncu rurka 1 jest zatkana korkiem izolacyjnym la, w który jest umieszczona metalo¬ wa koncówka stykowa 2, wystajaca osiowo z rurki.Koncówka stykowa 2 jest polaczona z detektorem 45 3 umieszczonym wewnatrz rurki i polaczonym ze wzmacniaczem 4, opisanym dalej szczególowo na podstawie fig. 3. Wyjscie wzmacniacza 4 jest pola¬ czone z lampa sygnalizacyjna 5, widoczna przez przezroczysta czesc Ib, rurki 1. 55 Rurka izolacyjna 1 zawiera, w czesci przeciwnej do czesci z detektorem 3 i wzmacniaczem 4, zródlo zasilania pradu stalego skladajace sie z dwóch og¬ niw 6 i 7 o napiejciach na przyklad 4,5 V i 9 V.Rurka 1 zawiera na koncu przeciwleglym do konca, 50 w którym umieszczona jest koncówka stykowa 2, przycisk 8, sluzacy do kontroli wlasciwego dziala¬ nia calosci ukladu. Ogniwa 6 i 7 sa polaczone na stale, przy czym zuzycie pradu w stanie spoczyn¬ ku jest bardzo male, ponizej 10^*A. 60 Ponizej opisany jest dokladnie detektor 3 na pod¬ stawie fig. 2. Detektor zawiera lampe neonowa 9 (lub z innym gazem szlachetnym), opornik fotoelek- tryczny 10 oraz niskonapieciowa zarówke 11, dzia¬ lajaca przy obnizonym napieciu. Te trzy elementy 65 sa zgrupowane w jednej nieprzezroczystej obudo-5 83343 6 wie 12 i umieszczone w ten sposób, aby opornik fotoelektryiczny 19 mógl byc ©swieHony badz przez lampe neonowa 9 badz przez zarówke 11.Uklad polaczen tych elementów jest przedstawio¬ ny na schemacie elektrycznym na fig. 3. Jedna elek¬ troda lampy neonowej 9 jest polaczona z chassis wzmacniacza, czyli z masa, podczas gdy druga elektroda jest polaczona z koncówka stykowa & Poza tym lampa 11 polaczona poprzez wylacznik 8a» sterowany przez przycisk 8, z koncówkami og¬ niwa 7, którego biegun dodatni Jest polajczony z masa podobnie jak biegun ujemny drugiego ogni¬ wa 6.Ujemny biegun ogniwa 7 jest polaczony za po¬ srednictwem rezystora 16 z bramka tranzystora polowego 13, którego zródlo polaczone jest z masa za posrednictwem rezystora 18, a dren z dodatnim biegunem ogniwa 6. Fotorezystor 10 jest wlaczony w odgalezienie miedzy bramka, a zródlem tranzy¬ stora polowego 13.Zródlo tranzystora polowego 13 jest polaczone z baza pierwszego tranzystora 14 typu MPN, którego kolektor jest polaczony z dodatnim biegunem ogni¬ wa 6, a emiter jest polaczony, za posrednictwem rezystora 17, z baza drugiego tranzystora 15 typu NPN. Obwód emiter-kolefetor tego tranzystora, w który jest wlaczona lampa sygnalizacyjna 5, jest przylaczony do koncówek ogniwa 6.Dzialanie opisanego ukladu jest nastepujace: dla sprawdzenia, ze uklad wykrywajacy jest gotów do pracy, uzytkownik naciska przycisk 8, aby wskutek zamkniecia wylacznika 8a zaswiecila sie lampa 11, oswietlajaca fotorezystor 10. Wartosc rezystancji wtedy maleje powodujac przejscie tranzystora 13 w stan przewodzenia i w nastepstwie przejscia w stan przewodzenia dwóch nastepnych tranzystorów 14 i 15. Lampa sygnalizacyjna 5 swieci sie, co ozna¬ cza wlasciwe dzialanie ukladu.Dla wykrycia obecnosci napiecia zmiennego W przewodzie, uzytkownik dotyka koncówka 2 tego przewodu. Jesli wykryte napiecie zmienne jest wieksze, niz napijcie zaplonowe lampy neonowej 9, lampa ta swieci sie slabo dzieki pojemnosci istniejacej miedzy chassis ukladu a ziemia. Fotore¬ zystor 10, oswietlony wtedy przez lampe neonowa 9, zmniejsza swa rezystancje i to powoduje, jak w poprzednim przypadku, zapalenie sie lampy syg¬ nalizacyjnej 5. Uzytkownik moze wiec stwierdzic, obserwujac zapalenie sie lampy & przez przezro¬ czysta czesc Ib rurki 1, ze napiecie zmienne rze¬ czywiscie istnieje w sprawdzanym przewodzie.W przykladzie wykonania, pokazanym na fig. 4, lampa neonowa 9 ma dwie wspólosiowe, wydluzo¬ ne elektrody 9a i 9b, polozone naprzeciwko siebie.Lampa 9 umieszczona jest równolegle do -ekranu optycznego 19 z otworem rurowym 20. Naprzeciw tego otworu umieszczony jest fotoelement 10, beda¬ cy czescia detektora.Gdy koncówke stykowa 2, polaczona z elektroda 9a» zetknie sie z przewodem znajdujacym sie pod napieciem zmiennym, rozpoczyna sie wyladowanie miedzy elektrodami, którego strefa zmienia sie w funkcji wartosci wykrytego napiecia. Im wieksze napiecie, tym strefa wyladowania jest dluzsza. Gdy strefa wyladowania dochodzi naprzeciwko otwor^ 20, fotocflement 10 zotftaje ósWteUoftiy, wywoluje to zaswiecenie lampy sygnalizacyjnej 5 tak, jak po¬ przednio. Zatem uklad ten umozliwia detekcje dzie¬ ki swieceniu lampy sygnalizacyjne} 5 przy okreslo¬ nym progu napiecia zmiennego. Ponizej tego pro¬ gu napiecia strefa wyladowania jest niedostatecz¬ nie wydluzona, aby spowodowac oswietlenie fotoele- mentu 10 i lampa 5 nie swieci sie.Aby zmienic próg detekcji, wystarczy zastosowac elementy 21 i 21*, umozliwiajace zmiane wzgledne¬ go polozenia otworu 20 w stosunku do elektrody 9a przez przyblizenie lulb oddalenie otworu od kon¬ cówki tej elektrody, przemieszczajac otwór równo¬ legle do elektrod. Mozna przeto przewidziec zew¬ netrzny organ regulacyjny, uimozliwiafiacy prze¬ mieszczenie ekranu optycznego 19 i wskaznik pro¬ gu sprawdzanego napiecia odpowiadajacego polo¬ zeniu ekranu 19.Do wykrycia wyzszego napiecia (powyzej 1000 V) nalezy stosowac uklad pokazany na fig. 5. Uklad ten ma iskiernik 22, którego jeden z elementów polaczony jest z koncówka 2, drugi natomiast jest polaczony z jednej strony z elektroda 9a lampy neonowej 9, a z drugiej strony jest przylaczony do masy poprzez rezystor 23 o wartosci rzedu 1 do 10 kfl dla przyrzadu do napiec do 100 000 V. Rezystor umozliwia okreslenie zakresu wykrywania napiec.Druga elektroda 9b lampy neonowej 9 jest przyla¬ czona do masy poprzez rezystor zabezpieczajacy 24 rzedu kilku megaomów.We wszystkich rodzajach wykonania przyrzadu wedlug wynalazku, opisanych poprzednio, lampe sygnalizacyjna 5 mozna zastapic lub uzupelnic ukla¬ dem sygnalizacji akustycznej.Wedlug innego przykladu wykonania, uklad moz¬ na przystosowac tak, aby przez zaswiecenie lampy sygnalizacyjnej 5 wskazywal brak napiecia na przewodniku. W tym przypadku wystarczy umiescic rezystor 18 (fig. 3) szeregowo z drenem tranzystora polowego 13.Wedlug innego przykladu wykonania, mozna zrea¬ lizowac kontrole wlasciwego dzialania za pomoca ukladu, który wytwarza napiecie wystarczajace do zapalenia lampy neonowej 9. Chodzi tu o przekaz¬ nik dzialajacy jak dzwonek, który generuje mie¬ dzy swymi dwoma koncówkami napiecie o war¬ tosci kilkuset woltów, które to napiecie mozna przylozyc bezposrednio do lampy neonowej 9. PL