RU2218576C1

RU2218576C1 - Voltage indicator

Info

Publication number: RU2218576C1
Application number: RU2002106292A
Authority: RU
Inventors: А.А. Красных; Д.Г. Литвинов; И.И. Машковцев
Original assignee: ООО "Научно-производственный центр "Электробезопасность"
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: proposed voltage indicator combines functions of single and double-pole voltage indicators and structurally includes two cases fitted with contact probes connected to input terminals of voltage indicator through current-limiting resistors. First case houses unit testing presence of direct voltage, power supply source, unit testing presence of levels of alternating voltage and three light indicators of visual control of existence of voltages connected to terminals. Novelty of design consists in that first case houses additional unit testing existence of phase and zero wires and audio signaling unit. Unit testing existence of phase and zero wires incorporates voltage-to-current converter which input is connected through first terminal to first contact probe and light indicator PHASE and third terminal contacting operator's hand is connected to output of voltage-to-current converter. Audio signaling unit comes in the form of sound pulse generator fitted with acoustic element and pulse converter which input is connected to unit controlling converter. One input of it is connected to first contact probe-lug through first input terminal, second input of it is connected to power supply source. Unit testing presence of levels of alternating voltage comes in the form of comparator unit comprising several comparators, possessing one input connected to second remote probe through voltage divider and second terminal and four outputs. Three light indicators of visual control of existence of levels of voltage and additional indicator controlling integrity of circuit are connected to each output. Two additional light indicators used as visual indicators of existence of direct or alternating voltage which functions as indicator of voltage polarity in wires in presence of direct voltage are placed between first terminal and voltage divider. EFFECT: expanded operation field thanks to integration of functional capabilities of elements of voltage indicator. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для визуальной и акустической проверки целостности электрических цепей, для визуального и акустического контроля наличия или отсутствия переменного или постоянного напряжения на токоведущих элементах, а также определения фазного и нулевого проводов электропроводной сети в цепях постоянного тока до 500 В и переменного тока до 380 В. The invention relates to electrical engineering and can be used for visual and acoustic verification of the integrity of electrical circuits, for visual and acoustic monitoring of the presence or absence of alternating or direct voltage on current-carrying elements, as well as determining phase and neutral wires of an electrically conductive network in DC circuits up to 500 V and alternating current up to 380 V.

В соответствии с ГОСТ 20493-90 известен указатель напряжения до 1000 В в однополюсном исполнении, который размещен в одном корпусе и содержит первый контакт-наконечник, элемент индикации наличия напряжения и второй контакт-кнопку на поверхности корпуса, с которым соприкасается рука оператора, при этом работа элемента индикации основана на протекании через электрическую цепь "прибор - тело человека - земля" емкостного тока. In accordance with GOST 20493-90, a voltage indicator up to 1000 V in a single-pole design is known, which is located in one housing and contains a first contact tip, an indication of the presence of voltage and a second contact button on the surface of the housing, which touches the operator’s hand, while the operation of the indication element is based on the flow of capacitive current through the electric circuit "device - human body - earth".

С помощью такого указателя можно определить наличие или отсутствие напряжения в цепи. Using this pointer, you can determine the presence or absence of voltage in the circuit.

В соответствии с ГОСТ 20493-90 известен также указатель напряжения до 1000 В двухполюсного исполнения, элементы конструкции которого размещены в двух корпусах, соединенных проводом, содержащий первый и второй контактные наконечники, установленные на торцах каждого корпуса, и элементы визуальной и акустической индикации наличия напряжения. In accordance with GOST 20493-90, a voltage indicator up to 1000 V of a two-pole design is also known, the structural elements of which are placed in two cases connected by a wire, containing the first and second contact tips mounted on the ends of each case, and elements of visual and acoustic indication of the presence of voltage.

С помощью такого указателя напряжения можно определить наличие напряжения: постоянного или переменного, но нельзя определить, например, фазный или нулевой провод в трехфазной четырехпроводной сети. Using such a voltage indicator, you can determine the presence of voltage: DC or AC, but you can not determine, for example, phase or neutral wire in a three-phase four-wire network.

Кроме того, в цепях постоянного напряжения нельзя определить полярность напряжения на проводах. In addition, the polarity of the voltage across the wires cannot be determined in DC circuits.

Известен указатель напряжения, выбранный в качестве аналога (см. А. св. СССР 1624340, 1987), содержащий первый и второй контактные щупы, блок преобразования напряжения, световой индикатор наличия напряжения, блок звуковой индикации в виде генератора звуковой частоты и акустического элемента. A known voltage indicator, selected as an analogue (see A. St. USSR 1624340, 1987), containing the first and second contact probes, a voltage conversion unit, a light indicator of the presence of voltage, an audio indication unit in the form of an audio frequency generator and an acoustic element.

Данный указатель напряжения предназначен для определения в электрических сетях наличия переменного напряжения до 1000 В. Однако данное устройство не обеспечивает определение переменного напряжения - например, в две ступени от 10 до 200 В и от 200 до 400 В, а также контроля постоянного напряжения 12 В и определения фазного и нулевого проводов в сети переменного тока. This voltage indicator is designed to determine the presence of an alternating voltage of up to 1000 V in electric networks. However, this device does not provide for the determination of an alternating voltage - for example, in two stages from 10 to 200 V and from 200 to 400 V, as well as for monitoring a constant voltage of 12 V and determination of phase and neutral wires in an alternating current network.

Известен также указатель напряжения, выбранный в качестве прототипа (см. А. св. СССР 1688178, 1989), содержащий первую и вторую входные клеммы с присоединяемыми к ним первым и вторым контактными щупами, источник питания, блок контроля наличия напряжения первого уровня 10-100 В, блок контроля наличия напряжения второго уровня 100-400 В, блок контроля наличия постоянного напряжения и три световых индикатора визуального контроля наличия напряжений. There is also a voltage indicator, selected as a prototype (see A. St. USSR 1688178, 1989), containing the first and second input terminals with the first and second contact probes connected to them, a power source, a first-level voltage control unit 10-100 V, a second-level voltage control unit 100-400 V, a constant voltage control unit and three indicator lights for visual voltage control.

Однако данное устройство не обладает достаточной надежностью и неудобно в работе, т.к. для осуществления надежного контакта входных клемм с исследуемой электрической цепью требуются дополнительные щупы-наконечники и дополнительное время для их установки. However, this device does not have sufficient reliability and is inconvenient in operation, because To ensure reliable contact of the input terminals with the investigated circuit, additional probe tips and additional time are required for their installation.

Данное устройство также не имеет звуковой сигнализации при наличии контролируемого напряжения и не предназначено для определения фазного и нулевого проводов в сети переменного тока, а также полярности напряжения на проводах в сети постоянного тока. Кроме того, данное устройство не обеспечивает возможности контроля целостности электрической цепи. This device also does not have an audible alarm in the presence of a controlled voltage and is not intended to determine the phase and neutral wires in the AC network, as well as the polarity of the voltage on the wires in the DC network. In addition, this device does not provide the ability to control the integrity of the electrical circuit.

Была поставлена задача: создать малогабаритное универсальное устройство, обеспечивающее многофункциональный контроль целостности электрической цепи, наличия напряжений в сетях переменного и постоянного тока, определения фазного и нулевого проводов в сетях переменного тока, определения полярности проводов в сетях постоянного тока, имеющее удобный надежный контакт с исследуемой электрической цепью. При этом для повышения точности контроля и надежности устройства необходимо исключить электромеханические переключатели режимов работы. The task was posed: to create a small-sized universal device that provides multifunctional control of the integrity of the electric circuit, the presence of voltages in AC and DC networks, the determination of phase and neutral wires in AC networks, the determination of the polarity of wires in DC networks, which has convenient reliable contact with the studied electric chain. At the same time, to increase the accuracy of control and reliability of the device, it is necessary to exclude electromechanical switches of operating modes.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет введения функции определения фазного и нулевого провода в цепях переменного тока и полярности напряжения на проводах в цепях постоянного тока, повышение надежности, безопасности и удобства контроля. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the device by introducing the function of determining the phase and neutral wires in AC circuits and voltage polarity on the wires in DC circuits, increasing the reliability, safety and ease of control.

Поставленная цель достигается тем, что указатель напряжения, содержащий два корпуса: первый корпус, имеющий первый контактный щуп, соединенный через токоограничивающий резистор с первой входной клеммой, и второй корпус, снабженный вторым контактным щупом, соединенным через токоограничивающий резистор со второй входной клеммой, и расположенные в первом корпусе, соединенные с клеммами блок контроля наличия постоянного напряжения, источник питания, блок контроля наличия уровней переменного напряжения и три световых индикатора визуального контроля наличия напряжений, отличается тем, что в первом корпусе дополнительно установлены блок контроля наличия фазного и нулевого проводов и блок звуковой сигнализации, при этом блок контроля наличия фазного и нулевого проводов содержит преобразователь напряжение - ток, вход которого соединен через первую клемму с первым контактным щупом, а к выходу преобразователя напряжение - ток подключены световой индикатор "фаза" и третья клемма, соприкасающаяся с рукой оператора, блок звуковой сигнализации, содержащий установленный перед генератором звуковых импульсов, снабженным акустическим элементом, импульсный преобразователь, вход которого соединен с блоком управления преобразователем, один вход которого соединен с первым контактным щупом-наконечником через первую входную клемму, второй вход соединен с источником питания, при этом блок контроля наличия напряжения выполнен в виде блока сравнения, состоящего из трех параллельно соединенных компараторов, имеющих один вход, соединенный через делитель напряжения и вторую клемму со вторым выносным щупом, и четыре выхода, к трем из которых присоединены три световых индикатора визуального контроля наличия уровней напряжения, к четвертому - дополнительный индикатор контроля целостности цепи, при этом между первой клеммой и делителем напряжения установлены два дополнительных световых индикатора, использованные как визуальный указатель наличия постоянного или переменного напряжения, который, при наличии постоянного напряжения, использован в качестве указателя полярности напряжения на проводах. This goal is achieved in that the voltage indicator containing two cases: the first case having a first contact probe connected through a current-limiting resistor to the first input terminal, and a second case equipped with a second contact probe connected through a current-limiting resistor to the second input terminal, and located in the first case, a DC voltage control unit, a power supply, an AC voltage level control unit and three indicator lights connected to the terminals visually of the control of the presence of voltages, characterized in that in the first case an additional phase and zero wire presence monitoring unit and an audible alarm unit are additionally installed, while the phase and neutral wire presence monitoring unit contains a voltage-current converter, the input of which is connected through the first terminal to the first contact probe, and the phase-to-output indicator light and the third terminal in contact with the operator’s hand, an audible alarm unit, which is installed before a sound pulse generator equipped with an acoustic element, a pulse converter, the input of which is connected to the converter control unit, one input of which is connected to the first contact probe through the first input terminal, the second input is connected to the power source, while the voltage presence control unit is made in the form a comparison unit consisting of three parallel-connected comparators having one input connected through a voltage divider and a second terminal to a second remote probe, and four outputs , three of which are connected with three indicator lights for visual monitoring of the presence of voltage levels, and the fourth one has an additional indicator for monitoring the integrity of the circuit, while two additional indicator lights are installed between the first terminal and the voltage divider, which are used as a visual indicator of the presence of direct or alternating voltage, which, in the presence of constant voltage, used as an indicator of the polarity of the voltage across the wires.

Сущность изобретения поясняется следующим. The invention is illustrated as follows.

В предлагаемом указателе напряжения, благодаря конструкции электронной схемы, совмещены функции однополюсного и двухполюсного указателей напряжений, чем обеспечивается контроль параметров в электрических цепях с постоянным напряжением и в электрических цепях с переменным напряжением. Сущность электронной схемы отдельных узлов является ноу-хау авторов. In the proposed voltage indicator, due to the design of the electronic circuit, the functions of the unipolar and bipolar voltage indicators are combined, which ensures the control of parameters in electric circuits with constant voltage and in electric circuits with alternating voltage. The essence of the electronic circuit of individual nodes is the know-how of the authors.

На чертеже изображена схема функциональная указателя напряжения. The drawing shows a functional diagram of the voltage indicator.

Указатель напряжения содержит первый корпус 1 и щуп-наконечник 2, снабженный токоограничивающим резистором R1, подключенный к первой клемме 3, второй корпус 4, снабженный вторым выносным щупом 5, через токоограничивающий резистор R2 подключенным к второй клемме 6, входной делитель напряжения 7. Общее сопротивление цепи "первый щуп-наконечник 2 - токоограничивающий резистор R1 - входной делитель 7 - токоограничивающий резистор R2 - второй выносной щуп 5" выбрано таким образом, чтобы при контроле напряжения 0,4 кВ ток не превышал 10 мА. The voltage indicator comprises a first housing 1 and a probe tip 2 provided with a current-limiting resistor R1, connected to the first terminal 3, a second housing 4, equipped with a second remote probe 5, through a current-limiting resistor R2 connected to the second terminal 6, the input voltage divider 7. General resistance the circuit "first probe-tip 2 - current-limiting resistor R1 - input divider 7 - current-limiting resistor R2 - second remote probe 5" is selected so that when monitoring the voltage of 0.4 kV, the current does not exceed 10 mA.

К первой клемме 3 присоединен указатель полярности напряжения на проводах 8, выполненный на светодиодах VD1, VD2, установленных встречно-параллельно и соединенных с второй клеммой 6 через делитель напряжения 7. Свечение светодиодов VD1, VD2 определяется характером протекающего тока через цепь "щуп-наконечник 2 - резистор R1 - клемма 3 - указатель полярности напряжения на проводах 8 - входной делитель 7 - вторая клемма 6 - резистор R2 - выносной щуп 5". A voltage polarity indicator is connected to the first terminal 3 on wires 8, made on the LEDs VD1, VD2, installed counter-parallel and connected to the second terminal 6 via a voltage divider 7. The glow of the LEDs VD1, VD2 is determined by the nature of the current flowing through the probe-tip 2 circuit - resistor R1 - terminal 3 - voltage polarity indicator on wires 8 - input divider 7 - second terminal 6 - resistor R2 - 5 "remote probe.

При постоянном токе светится один из диодов, при этом, если к щупу-наконечнику 2 приложен "+", т.е. положительный потенциал, то светится диод VD1; если приложен "-", т.е. отрицательный потенциал, то светится диод VD2. При протекании через цепь переменного тока светятся оба диода VD1, VD2. At a constant current, one of the diodes glows, while if "+" is attached to the probe tip 2, i.e. positive potential, the diode VD1 is on; if "-" is attached, i.e. negative potential, the VD2 diode is on. When flowing through an alternating current circuit, both diodes VD1, VD2 are lit.

В корпусе 1 к первой клемме 3 присоединен блок звуковой сигнализации, состоящий из: акустического элемента 10, с входом которого соединен генератор звуковых импульсов 11, вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя 12, первый вход которого подключен к первой клемме 3 через токоограничивающий резистор R3, R5, второй вход которого подключен к выходу блока управления импульсным преобразователем 13, вход которого подключен к первой клемме 3. Питающие входы импульсного преобразователя 12 и блока управления импульсным преобразователем 13 подключены к источнику питания 14, в качестве которого использован элемент R6-UM3-AA. In the housing 1, a sound alarm unit is connected to the first terminal 3, consisting of: an acoustic element 10, the input of which is connected to a sound pulse generator 11, the input of which is connected to the output of the pulse converter 12, the first input of which is connected to the first terminal 3 through a current-limiting resistor R3, R5, the second input of which is connected to the output of the control unit of the pulse converter 13, the input of which is connected to the first terminal 3. The power inputs of the pulse converter 12 and the control unit of the pulse converter 13 m are connected to a power source 14, which is used as an element R6-UM3-AA.

В корпусе 1 расположен, подключенный к первой клемме 3, блок контроля наличия фазного и нулевого проводов, содержащий преобразователь напряжение - ток 15, имеющий один вход, соединенный через R5 с первой клеммой 3, и два выхода, соединенные через резистор R4 и светодиод VD3 с третьей клеммой - кнопкой 16, соприкасающейся с рукой оператора. Светодиод VD3 выполняет функцию визуального индикатора контроля наличия фазного или нулевого проводов. In the housing 1 is located, connected to the first terminal 3, a phase and neutral wire control unit containing a voltage-to-current converter 15, having one input connected via R5 to the first terminal 3, and two outputs connected via resistor R4 and LED VD3 with the third terminal is button 16 in contact with the operator’s hand. The VD3 LED serves as a visual indicator for monitoring the presence of phase or neutral wires.

Блок контроля наличия фазного и нулевого провода представляет собой однополюсный указатель напряжения, способный работать без источника питания. The control unit for the presence of phase and neutral wires is a single-pole voltage indicator that can operate without a power source.

Блок контроля наличия уровней переменного напряжения 9 выполнен на компараторах, имеющих общий вход, соединенный через входной делитель 7 с цепью "первый щуп-наконечник 2 - токоограничивающий резистор R1 - входной делитель 7 - токоограничивающий резистор R2 - второй выносной щуп 5". Выходы компараторов соединены со светодиодами VD4, VD5, VD6, VD7, при этом светодиоды VD5, VD6, VD7 являются световыми индикаторами визуального контроля наличия уровней напряжения. Светодиод VD4 является световым индикатором визуального контроля целостности контролируемой цепи в сети электрического тока. The control unit for the presence of alternating voltage levels 9 is made on comparators having a common input connected through an input divider 7 to the circuit "first probe-tip 2 - current-limiting resistor R1 - input divider 7 - current-limiting resistor R2 - second remote probe 5". The outputs of the comparators are connected to the LEDs VD4, VD5, VD6, VD7, while the LEDs VD5, VD6, VD7 are light indicators for visual monitoring of the presence of voltage levels. The VD4 LED is a light indicator of visual control of the integrity of the monitored circuit in the electric current network.

Указатель напряжения работает следующим образом. В исходном состоянии, когда контактные щупы 2, 5 не замкнуты, светодиоды VD1-VD7 не горят. The voltage indicator works as follows. In the initial state, when the contact probes 2, 5 are not closed, the LEDs VD1-VD7 do not light up.

При замыкании контактных щупов 2, 5 на контролируемую цепь с целью определения наличия и полярности напряжения на проводах зажигаются светодиоды:
- VD1, если к щупу 2 приложен положительный потенциал,
- VD2, если к щупу 2 приложен отрицательный потенциал.When the contact probes 2, 5 are shorted to a controlled circuit in order to determine the presence and polarity of the voltage on the wires, the LEDs light up:
- VD1, if a positive potential is applied to the probe 2,
- VD2 if negative potential is applied to probe 2.

Одновременное свечение светодиодов VD1 и VD2 показывает наличие переменного напряжения в контролируемой цепи. При этом при уровне напряжения в исследуемой цепи 10 В и более блок управления преобразователем 13 подает сигнал разрешения на работу импульсного преобразователя 12, который запускает генератор звуковых импульсов 11 и акустический элемент 10 и одновременно включает в работу блок контроля уровней напряжения 9. При наличии в цепи переменного напряжения 12 В загорается светодиод VD5, при наличии в цепи переменного напряжения 200 В и более загорается светодиод VD6, при наличии переменного напряжения 340 В и более (до 1000 В) загорается светодиод VD7. The simultaneous illumination of the LEDs VD1 and VD2 indicates the presence of an alternating voltage in the monitored circuit. Moreover, when the voltage level in the circuit under study is 10 V or more, the converter control unit 13 provides a work permit signal for the pulse converter 12, which starts the sound pulse generator 11 and the acoustic element 10 and simultaneously turns on the voltage level control unit 9. If there is any in the circuit 12 V AC voltage, the VD5 LED lights up, if there is an alternating voltage of 200 V or more in the circuit, the VD6 LED lights up, if there is an alternating voltage of 340 V or more (up to 1000 V), the VD7 LED lights up.

В режиме опреления целостности цепи управляющее напряжение на R5 создается благодаря протеканию тока от источника питания через цепочку "R3 - R5 - R1 - проверяемая цепь - выносной щуп 2". При этом светодиоды VD5-VD7 не светятся, т.к. уровень напряжения с выхода входного делителя 7 недостаточен для переключения компараторов. При этом импульсный преобразователь 12 работает, горит светодиод VD4 - "цепь" и работает генератор звуковых импульсов 11 с акустическим элементом 10. In the mode of determining the integrity of the circuit, the control voltage at R5 is created due to the flow of current from the power source through the circuit "R3 - R5 - R1 - test circuit - remote probe 2". At the same time, the VD5-VD7 LEDs do not light up, because the voltage level from the output of the input divider 7 is insufficient to switch the comparators. In this case, the pulse Converter 12 is working, the LED VD4 - "circuit" is on, and the sound pulse generator 11 with the acoustic element 10 is working.

В режиме однополюсного варианта при определении фазного провода по цепи "R1 - R5 - преобразователь напряжение - ток 15 - контакт-клемма 16 - тело человека" протекает емкостный ток, величина которого достаточна для запуска преобразователя и свечения светодиода VD3 "фаза". При этом работает генератор звуковых импульсов 11 и акустический элемент 10. In the single-pole mode, when determining the phase wire along the circuit "R1 - R5 - voltage converter - current 15 - contact terminal 16 - human body", a capacitive current flows, the value of which is sufficient to start the converter and illuminate the VD3 "phase" LED. When this works, the sound pulse generator 11 and the acoustic element 10.

Благодаря предлагаемой конструкции указателя напряжения обеспечена возможность надежного контроля нескольких параметров исследуемых сетей практически одновременно. Thanks to the proposed design of the voltage indicator, it is possible to reliably control several parameters of the studied networks almost simultaneously.

Предлагаемая конструкция указателя напряжения обладает высокой надежностью в работе, обеспечивает достаточный контакт с исследуемой цепью, удобна в работе, т.к. для каждого измеряемого параметра предлагаемый прибор имеет световую индикацию, сопровождаемую звуковой сигнализацией, и соответствующие надписи на передней панели корпуса. The proposed design of the voltage indicator is highly reliable in operation, provides sufficient contact with the circuit under study, is convenient in operation, as for each measured parameter, the proposed device has a light indication, accompanied by an audible alarm, and the corresponding inscriptions on the front panel of the housing.

Совмещение функций однополюсного и двухполюсного указателей напряжений в одном приборе позволило создать унифицированный электроизмерительный прибор, в котором одновременно можно визуально и акустически контролировать наличие целостности цепи, наличие напряжения: постоянного, равного 12 В, или переменного одного из трех уровней: до 12 В, 220 В или 380 В, определять фазный и нулевой провода в сети переменного тока и определять полярность напряжения на проводах в сети постоянного тока. The combination of the functions of a single-pole and two-pole voltage indicators in one device made it possible to create a unified electrical measuring device in which at the same time it is possible to visually and acoustically control the presence of circuit integrity, the presence of voltage: constant, equal to 12 V, or alternating one of three levels: up to 12 V, 220 V or 380 V, determine the phase and neutral wires in the AC network and determine the polarity of the voltage on the wires in the DC network.

Claims

A voltage indicator comprising two cases, a first case having a first contact probe connected through a current-limiting resistor to a first input terminal and a second case provided with a second contact probe connected through a current-limiting resistor to a second input terminal and located in a first case connected to terminals a unit for monitoring the presence of constant voltage, a power source, a unit for monitoring the presence of levels of alternating voltage, and three indicator lights for visual monitoring of the presence of voltage, exl. characterized in that the first housing additionally contains a phase and neutral wire presence monitoring unit and an audible alarm unit, while the phase and neutral wire presence monitoring unit contains a voltage-current converter, the input of which is connected through the first terminal to the first contact probe, and to the output a voltage-current converter, a “phase” indicator light is connected and a third terminal in contact with the operator’s hand, an audible alarm unit in the form of an acoustic pulse generator equipped with an acoustic element volume and pulse converter, the input of which is connected to the control unit of the converter, one input of which is connected to the first contact probe-tip through the first input terminal, the second input is connected to the power source, while the control unit for the presence of voltage levels is made in the form of a comparison unit, consisting of comparators having one input connected through a voltage divider and a second terminal to a second remote probe, and four outputs, each of which is connected to three visual indicator lights For the presence of voltage levels and an additional indicator for monitoring the integrity of the circuit, two additional indicator lights are installed between the first terminal and the voltage divider, which are used as a visual indicator of the presence of direct or alternating voltage, which, in the presence of constant voltage, is used as an indicator of voltage polarity on the wires .