SU1257531A1 - Электрический пробник - Google Patents

Abstract

Из.обретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  проверки целостности электрических цепей и наличи  напр жени . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности пробника при эксплуатации за счет дополнительного защиты от перегрузок входных цепей. Электрический пробник содержит дна входных щупа 1, усилитель 6, токо- ограничивающие резисторы 2, источник 3 питани  и светоизлучающие диоды 11 и 18. Кроме того, в него введены управл емый генератор 10 импульсов, компаратор 14 и выпр митель 12, а усилитель снабжен блоком 8 нелинейной отрицательной обратной св зи. Возможны два режима работы пробника: контроль целостности цепи и контроль напр жени , причем переход из одного режима в другой происходит без каких- либо переключений в схеме. Стабилитрон 4 предотвращает протекание чрезмерного тока через источник 3 питани  от внешнего напр жени . 2 ил. S (Л с

Description

«

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  проверки целостности электрических цепей и наличи  напр жени .

Цель изобретени  - повьпиение надежности пробника при эксплуатации за счет дополнительной защиты от перегрузок входных цепей.

На фиг, 1 приведена блок-схема пробника, на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема, вариант вьтолнени .

Пробник (фиг.1) содержит два входных щупа 1, которые через два токоогра- ничиваюиц-к резистора 2 подключены к источнику 3 питани , параллельно которому подключен стабилитрон 4. К входным щупам 1 через два токоогра- ничивающих резистора 5 подключены инвертиру7оп1нй и неинвертирующий вход усилител  6, между которыми также включены два соединенных параллельно встречно ап1 1тньгх диода 7. Усилитель 6 охвачен нелинейной отрицательной обратной св зью, осуществл емой посредством блока 8 нелинейной отрицательной обратной св зи, вход которог подключен к выходу усилител  6, а выход соединен с его инвертирующим входо. В цепь балансировки смещени  усилител  6 включен переменный резистор 9.

Выход усилител  6 подключен к .управл ющему входу У управл емого генератора 10 импульсов.

К выходу управл емого генератора 10 импульсов подключен анод светоиз- лучающего диода 11.

К входным щупам 1 через выпр митель 12 и защитный резистор 13 подключен неинвертирующий вход компаратора 14J который через резистор 15 соединен также с отрицательньм полюсом источника 3 питани .Инвертирующий вх:)д компаратора 14 соедд нен через резистор 16 с положительным полюсом источника 3 питани . Между входами компаратора 14 также включены два соединенных параллельно-встречно защитньк диода 17. Выход компаратора 14 подключен к блокирующему входу Б управл емого генератора 10 импульсов , а также к аноду cвetoизлy- ч ющего диода 18. Катоды светоизлу- чающих диодов 11 и 18 подключены к отрицательному полюсу источника 3 .питани .

25

2575312

На фиг. 2 показан пример конструктивного выполнени  управл емого генератора 10 импульсов, компаратора 14, блока 8 нелинейной отрицательной об5 ратной св зи и выпр мител  12.

Управл емый генератор 10 импульсов содержит (фиг.2) усилитель 19, охваченный резистив«ой положительной обратной св зью (резистором

to 20,21 и 22) и резистивно-емкостной отрицательной обратной св зью (резисторы 23 и конденсатор 24). К вЫ- соду управл емого генератора 10.импульсов подключен усилитель тока

15 состо щий из эмиттерного повторител  25 и резистора 26. Управл ющий вход управл емого генератора 10 импуль- сов образован резистором 27, его блокирующий вход Б - диодом 28.

20 Компаратор 14 содержит усилитель 29 и усилитель тока, состо щий из змиттерного повторител  30 и резистора 31.

Дл  возможности питани  пробника от cyxi-rx элементов в качестве усилителей 6, 19 и 29 целесообразно использовать операционные усилители. Дл  установлени  рабочей точки опе- рационньк усилителей б, 19 и 29 пре30 дусмотрены резисторы 32, 33 и 34, Блок 8 нелинейной отрицательной обратной св зи может быть выполнен в виде резистора 35 и диода 36, соединенных последовательно, а выпр ми35 тель 12 - посредством диодов 37 и 38. Устройство работает следующим образом . .

Возможны два режима работы пробника; контроль целостности цепи и

40 контроль напр жени , причем переход из одного режима в другой происходит без каких-либо переключений в схеме пробника.

Режим контрол  целостности цепи 5 имеет место, когда между входными щупами 1 отсутствует источник напр жени , а включен пассивный участок контролируемой, электрической цепи, сопротивление которого может изме- 50 н тьс  от нул  до обрыва. В этом режиме пробник работает следующим образом. Через резисторы 2 и контролируемую электрическую цепь протекает ток от источника 3 питани . При 55 этом напр жение между щупами 1 возрастает по мере увеличени  сопротивлени  контролируемой электрической цепи. При нулевом ее сопротивлении

усилитель 6 насыщен, и напр жение на его выходе (относительно отрицательного полюса источника 3 питани ) близко к нулю. При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обрат- ной св зи заперт, т.е. цепь отрицательной обратной св зи усилител  6 разомкнута, и он имеет высокую чувствительность к изменению входного сигнала .

При возрастании сопротивлени  контролируемой электрической цепи до величины 5-10 Ом выходное напр жение усилител  6 скачком возрастает до значени , примерно равного половине напр жени  источника 3 питани . При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обратной св зи открыва етс , и цепь отрицательной обратной св зи усилител  6 замыкаетс . Уста- новка уровн  сопротивлени  контролируемой электрической цепи, при котором происходит этот скачок, производитс  балансировкой нул  усилител  6с помощью переменного резистора 9. При дальнейшем возрастании сопротивлени  контролируемой электрической цепи выходное напр жение усилител  6 постепенно увеличиваетс , достига  уровн  насыщени  (примерно равного напр жению источника 3 питани ) при сопротивлении контролируемой электрической цепи, равном 8-10 кОм.

Управл емый генератор 10 импульсов заторможен при низком уровне напр жеНИИ на его управл ющем, входе У , при этом на его выходе присутствует непре рывный сигнал высокого уровн . Управл емый генератор 10 импульсов также заторможен при высоком уровне напр - жени  на его управл ющем (У) или бло- .кирующем (Б) входах, при этом на его выходе присутствует непрерывный сигнал низкого уровн . При промежуточном уровне напр жени  на управл ющем входе У на выходе управл емого генератора 10 импульсов возникают импульсы напр жени , максимальна  частота Повторени  которых составл ет 5-10 Гц По мере увеличени  уровн  напр жени  на его управл ющем входе if частота этих импульсов снижаетс .

Работа управл емого генератора 10 импульсов (фиг.2) осуществл етс  следующим образом.

Вькодное напр жение, усилител  19 поступает через резистор 20 на его неинвертирующий вход, к которому

подключен делитель, состо щий из резисторов 21 и 22. Наличие цепи положительной обратной св зи делает характеристику усилител  19 релейной, т. е. он может находитьс  в одном из двух устойчивых состо ний, которые характеризуютс  тем, что в первом из них его выходное напр жение близко к нулю, во втором - к напр жению истоника 3 питани  (отсчет напр жений призводитс  от минусового зажима источника 3 питани ), Потенциал неинвертирующего входа усилител  19 также может иметь два уровн , завис щих от вличины выходного напр жени .

Если напр лсение на выходе усилител  19 близко к напр жению источника 3 питани , то конденсатор 24 постепенно зар жаетс .

Когда потенциал инвертирующего входа усилител  19 становитс  большим потенциала его неинвертирующего входа, усилитель 19 скачком переходит в состо ние, когда напр жение на его выходе становитс  близким к нулю. При этом кoifдeнcaтop 24 разр жетс  до тех пор, пока потенциггл инвертирующего входа усилител  19 станет меньшим, чем потенциал его неинвертирующего входа, после чего усилитель 19 скачком переходит в противоположное состо ние. Таким образом,- усилитель 19 работает как импульсный генератор, причем частота ei o выходных импульсов зависит от e lкocти конденсатора 24 и величины тока его перезар да .

К инвертирующему входу ус-илител  19 через резистор 27 подключен выход усилител  6. Выходное напр жение усилител  6 существенно вли ет на режим работы управл емого генератора 10 импульсов. Если напр жение на выходе усилител  6 близко к нулю, то потенциал инвертирующего входа усилител  19 смещаетс  ниже потенциала его неинвертирующего входа. Прм этом автоколебани  управл емого генератора 10 импульсов станов тс  невозможными, и на вькоде усилител  19 устанавливаетс  высокий уровень напр жени , что обеспечивает неравномерное излучение светодиода 11, подключенного к усилителю 19 через э 5 1ттерный повторитель 25. Этот режим соответстиу- ет малому сопротивлению контролируемой электрической цепи.

Если напр жение на выходе усилител  6 повышаетс  до уровн , близкого к напр жению источника 3 питани  , потенциал инвертирующего входа усилител  19 становитс  более высоким, чем потенциал его неинвертирующего входа. При этом выходное напр жение усилител  19 поддерживаетс  близким к нулю, и светоизлучающий диод 11 оказываетс  погашен. Этот режим соот- ветствует большому сопротивлению контролируемой электрической цепи. При промежуточном сопротивлении кон- тро; Ируемой электрической цепи (наприMeps в пределах 10-5000 Ом) усилитель |5 работать в широком диапазоне напр 19 работает в режиме мультивибратора, и светоизлучаюшдш диод 11 излучает мигающий свет

В режиме контрол  целостности цепи выходное напр жение компаратора 14-близко к нулю, что обеспечиваетс  протеканием тока от источника 3 питани  через резистор 16. правый (по чертежу на фиг, 1 и 2) диод 17 и резистор 15. При этом диод 28 на бло- кирующем входе Б управл емого гене- ратора 10 импульсов заперт, а свето- излучающи диод 18 погашен.

Режим контрол  1{апр жени  имеет ма сто, когда в контролируемой электри- ческой цепи имеетс  источник напр жени  такой величины, что между щупали 1 по вл етс  напр жение, превышающее напр жение источника 3 питани , причем оператор может не знать о наличии этого напр жени . Под действием зтого напр жени  возникает ток, нацравленный встречно по отношению к току смещени  на входе компаратора , причем независимо от пол р ности напр жени , приложенного между щупами 1.

Если напр жение между щупами 1 пр вышает величину, необходимую дл  отп ранн  левого (по чертежу на фиг. 1 и :2) диода 17 то компаратор 14 скачком увеличивает свое выходное напр жение до величины, -близкой к напр жению источника 3 питани . При этом свето- излучающий диод 18 загораетс , что  вл етс  .сигналом наличи  напр жени  в контролируемой электрической цепи. Выходное напр жение компаратора 14 одновременно поступает и на блокирующий вход Б управл емого генератора 10 импульсов. При этом управл емый генератор 10 затормаживаетс .

на инвертирующем входе его усилител  19 потенциал посто нно превышает потенциал неинвертирующего входа, и напр жение на выходе усилител  19 оказываетс  близким к нулю. Светоизлучающий диод 11 при этом погашен нез.ависрмо от уровн  напр жени  на выходе усилител  6„ Тем самым исключаетс  возможность одновременного зажигани  светоизлучающих диодов 11 и 18.

В качестве усилителей целесообразно использовать операционные усилители типа К140 УД12, которые могут

жени  питани , имеют малое потребление и малые входные токи (дес тки ртаноампер) . Последнее позвол ет установить в их входных цеп х запц-1тные резисторы с большим сопротивлением (до 1 мОм), что исключает повреждение усилителей и перегрев защитных резисторов и диодов,при относительно высоком напр жении между щупами 1.

Наиболее крптичным-г элементами к повылюнному входному.напр жению  вл ютс  токоограничиваюш,ие резисторы 2, сопротивление которых не ножет быть очень большим, поскольку оно определ ет чувствительность пробника в режиме контрол  целостности цепи. В реализован -1ом варианте пробника каждый из резисторов 2 имеет сопротивление, пор дка 20 кОм, что позвол ет четко : азличать короткое замыкание между щупамп 1 и наличие сопротивлени  пор дка. 10 Ом между ними В то же врем  допускаетс  подача напр жени  460 В между щупами 1 в течение 30 с, что достаточно дл  отклю- чени  щупов .1 от контролируемой электрической цепи. Стабилитрон 4 дополнительно предотвращает протекание чрезмерного тока через источник 3 питани  от внешнего источника напр жени .

Таким образом, предлагаемый пробник облад ,ает большей надеж-ностью по сравнению с прототипом за счет запщ- ты от перегрузок и повреждений во всех эксплуатационных режимах при исключении переключател  выбора режима измерений, создающего возможность ошибочньк действий оператора, могу- пщх привести к повреждению пробника при наличии напр жени  в кО Гтролиру- емых электрических цеп х.

Формула

7

3 о

бретени 

Электрический пробник, содержащий два входных щупа, усилитель, входы которого через токоограничивающие резисторы подключены к входным щупам источник питани  и два светоизлучаю- щнк диода, отличг-ющийс  тем, что, с целью повышени  надежности при эксплуатации в него дополн тельно введены управл емый генератор импульсов, компаратор и выпр митель, а усилитель снабжен блоком нелинейно отрицательной обратной св зи, причем

8

-ю дом усилител ,

вход компаратора через выпр митель подключен к входным щупам, управл ющий вход управл емого генератора импульсов соединен с выходом усилител , его блокирующий вход присоединен к выходу компаратора, вход нелинейной отрицательной обратной св зи подключен к выходу усилител , его выход соединен с инвертирующим вхоа светоизлучающие диоды раздельно подключены к выходу управл емого генератора импульсов и выходу компаратора .

Редактор М. Петрова

Составитель С, Вейский Техред Л.Олейник

Заказ 4912/42Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. Д/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

фиг i

Корректор М. -Самборска 

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Электрический пробник, содержащий два входных щупа, усилитель, входы которого через токоограничивающие ₅ резисторы подключены к входным щупам, источник питания и два светоизлучающих диода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при эксплуатации,в него дополни-ю тельно введены управляемый генератор импульсов, компаратор и выпрямитель, а усилитель снабжен блоком нелинейной отрицательной обратной связи, причем вход компаратора через выпрямитель подключен к входным щупам, управляющий вход управляемого генератора импульсов соединен с выходом усилителя, его блокирующий вход присоединен к выходу компаратора, вход блока ’нелинейной отрицательной обратной связи подключен к выходу усилителя, его выход соединен с инвертирующим входом усилителя, а светоизлучающие диоды раздельно подключены к выходу управляемого генератора импульсов и выходу компаратора .