Einpolig betätigbarer Spannungsprüfer
Die vorliegende Erfindung betrifft einen einpolig betätigbaren Spannungsprüfer zum Nachweisen einer elektrischen Spannung in einem Leiter.
Es sind Spannungsprüfer für elektrische Netze und Installationen bekannt, die auf Grund eines unipolaren Kontaktes mit einem unter eine hohe Wechselspannung gesetzten Leiter oder Leiterstück in Betrieb gesetzt werden. Ihre Funktionsweise benutzt die kapazitive Wirkung zwischen einer leitenden Belegung und der Erde.
Ein derartiger Spannungsprüfer setzt sich im wesentlichen aus einem Kontaktstück oder Fühler, welche mit der zu prüfenden Leitung in Kontakt gebracht werden, einem empfindlichen Anzeigeorgan für die Spannung und einer leitenden Belegung oder Umhüllung zusammen, die gegenüber Erde eine bestimmte Kapazität aufweist, so dass beim Berühren des Leiters mit dem Fühler ein kapazitiver Strom von der Belegung zur Erde und damit durch das Anzeigeorgan fliesst.
In bekannten Spannungsprüfern ist das empfindliche Anzeigeorgan beispielsweise eine Neon-Glimmlampe, die beim Durchgang eines Stromes zündet und Licht aussendet. Solche Spannungsprüfer sind sehr einfach.
Zudem ist der Spannungsbereich, in welchem sie benutzt werden können, nur durch das Isolationsvermögen des Isolierstabes begrenzt, an dessen einem Ende der Span nungsprüfer befestigt ist und der dazu dient, den Spannungsprüfer in Kontakt mit dem unter Spannung stehenden Leiter zu bringen. Dagegen weisen derartige Spannungsprüfer in nachteiliger Weise eine nur geringe Empfindlichkeit auf. Zudem ist ihre Lichtstärke sehr schwach, so dass es bei Sonnenbestrahlung oft unmöglich ist, zu entscheiden, ob die Glimmlampe leuchtet oder nicht.
Aus diesen Gründen sind auch andere Spannungsprüfer bekannt geworden, bei welchen das empfindliche Organ ein elektronischer Verstärker ist, der eine optische oder akustische Meldevorrichtung steuert. Solche Spannungsprüfer besitzen eine eigene Energiequelle, so dass sie im wesentlichen ein Signal beliebig hoher Energie erzeugen können. Zudem kann ihre Empfind.
lichkeit durch entsprechende Ausbildung des Verstärkers beliebig gesteigert werden, so dass auch niedrige Spannungen gemessen werden können. Die genannten Spannungsprüfer weisen jedoch den Nachteil auf, dass der erfassbare Spannungsbereich wegen der Überla- stungsgefahr der elektronischen Kreise verhältnismässig eng ist. Diesem Nachteil kann zwar durch Einführen einer Verstärkungsregelung teilweise begegnet werden, die aber zu Störungen Anlass geben kann. Zudem sind die Verstärkerkreise verhältnismässig komplex und aufwendig, insbesondere wenn sie eine Stabilisierung gegen d'e Einwirkungen von Temperaturschwankungen aufweisen. Schliesslich fehlt den Spannungsprüfern mit elektronischen Verstärkern eine selektive Empfindlichkeit.
Wenn beispielsweise ein Spannungsprüfer, dessen Ansprechschwelle auf 2000 V eingestellt ist, in einem Netz benutzt wird, dessen Spannung wesentlich höher ist und beispielsweise 30 bis 60 kV beträgt, ist es durchaus möglich, dass ein Signal erzeugt wird, bevor der Spannungsprüfer mit der zu prüfenden Leitung in Berührung kommt. Wenn mehrere Leiter nahe beieinander angeordnet sind, ist es dann unmöglich, genau festzustellen, ob jeder dieser Leiter unter Spannung steht oder nicht.
Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu vermeiden.
Der erfindungsgemässe einpolig betätigbare Spannungsprüfer mit einem mit dem Leiter in Verbindung zu bringenden Kontaktstück, einem eine Kapazität mit der Erfe bildenden, leitenden Körper und einem eine Stromquelle und einen Signalgeber aufweisenden Meldestromkreis, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronisches Kipprelais, dessen Steuereingang einerseits an dem Kontaktstück und andererseits an dem leitenden Körper angeschlossen ist, in Serie mit der Stromquelle und dem Signalgeber geschaltet ist, wobei die Ansprechzeit des elektronischen Kipprelais kleiner als die Zeitdauer des im Moment der Berührung hervorgerufenen, eine abklingende Schwingung bildenden Spannungsstosses ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die prinzipielle Anordnung einer Vorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm der an der Vorrichtung von Fig. 1 liegenden Spannung in Abhängigkeit von der Zeit bei der Benützung der Vorrichtung;
Fig. 3 das Schaltungsschema eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit einem Thyristor;
Fig. 4 ein Schaltungsschema eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit einem Summer und zwei Prüfeinrichtungen;
Fig. 5 das Schaltungsschema eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit einem Verstärker;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäss Fig. 4;
Fig. 7 einen horizontalen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 6;
Fig. 8 eine Variante des Schaltungsschemas nach Fig. 3;
;
Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer eingebauten Prüfsonde;
Fig. 10 eine Vorrichtung nach Fig. 9 im Betriebszustand;
Fig. 11 eine schematische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 9 mit eingebauter Kontrollanordnung;
Fig. 12 eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach Fig. 9.
Gemäss Fig. 1 ist ein Widerstandselement 3 mit einer seiner Klemmen an ein Kontaktstück oder einen Fühler 2 angeschlossen, das bzw. der in elektrische Verbindung mit einer Leitung 1 gebracht werden kann.
Die andere Klemme des Widerstandselementes 3 ist an einen leitenden Körper 4, z. B. eine leitende Belegung angeschlossen. Diese Anordnung ist auf einer Isolierstange 5 befestigt, die von einer auf der Erde 6 stehenden Person gehalten wird.
An den Klemmen des Widerstandselementes 3 liegt ferner ein Kipprelais 8, an welches ein Signalgeber 9 angeschlossen ist. Eine Stromquelle zur Betätigung des Signalgebers 9 mit Hilfe des Kipprelais 8 ist im Prinzipschema von Fig. 1 nicht dargestellt.
Zwischen der Leitung 1 bzw. dem Kontaktstück 2 und der Erde 6 liegt demnach die folgende Kombination von Schaltungselementen: An das Kontaktstück 2 ist ein Widerstand angeschlossen, der aus dem Widerstandselement 3 und dem zu diesem parallelgeschalteten Eingangswiderstand des Kipprelais 8 besteht. Das untere Ende dieser Widerstandskombination ist über einen Kondensator C mit der Erde 6 verbunden, dessen Kapazität der geringen Kapazität des leitenden Körpers 4 gegegenüber der Erde 6 entspricht. Diesem Kondensator C ist ein Widerstand parallelgeschaltet (nicht dargestellt), dessen sehr hoher Wert die Summe der Widerstände der Isolierstange 5 und des Körpers der die Stange haltenden Person ist.
Wenn also das Kontaktstück 2 mit der eine Differenzspannung gegenüber der Erde 6 aufweisenden Leitung 1 in leitende Berührung gebracht wird, fliesst ein Strom durch das Widerstandselement 3, der von der Spannung der Leitung 1 und den Widerstandsund Kapazitätswerten der genannten Kombination abhängt.
Anhand der Fig. 2 wird nun erläutert, welche Vorgänge sich bei der Benützung der Vorrichtung gemäss Fig. 1 im Verlaufe verschiedener Benützungsphasen abspielen. In Fig. 2 ist längs der Abszisse die Zeit und längs der Ordinate die am Widerstandselement 3 infolge des dieses durchfliessenden Stromes auftretende Spannung aufgetragen.
Der Zeitabschnitt T1 stellt das Zeitintervall dar, während welches das Kontaktstück 2 (Fig. 1) von einer die Isolierstange 5 haltenden Person in die Nähe der Leitung 1 gebracht wird. Zu Beginn des Zeitabschnitts T1 befinden sich das Widerstandselement 3 und der leitende Körper 4 auf Erdpotential. Beim Annähern des Kontaktstückes 2 an die unter Spannung stehende Leitung 1 macht sich infolge des den Leiter umgebenden elektrischen Feldes ein sehr geringer kapazitiver Strom bemerkbar, der, wie aus dem weiteren Verlauf der Spannung im Zeitabschnitt T1 ersichtlich, Anlass zu einer geringfügigen Spannungserhöhung am Widerstandselement 3 gibt, wobei diese Spannung im Takte der Wechselspannung der Leitung 1 ändert.
Im Moment der leitenden Verbindung des Kontaktstückes 2 mit der Leitung 1, der in Fig. 2 durch den Anfang des Zeitabschnitts T2 dargestellt ist, wird das Kontaktstück in einer ausserordentlich kurzen Zeit auf das Potential der Leitung gebracht. Dagegen erreicht der leitende Körper 4 das Potential der Leitung 1 erst mit einer zeitlichen Verzögerung, welche gleich der Zeitkonstanten des vom Widerstandselement 3 und dem zwischen dem leitenden Körper 4 und der Erde 6 liegenden Kondensator C gebildeten Zeitgliedes ist. Der Widerstand der Isolierstange 5 und des Körpers der die Stange haltenden Person spielt hierbei, da wesentlich grösser, keine Rolle. Während des Beginns des Zeitabschnitts T2 wird demnach das Widerstandselement 3 vom Ladestrom des Kondensators C durchflossen, so dass zwischen den Klemmen des Widerstandselementes eine abklingende Schwingung entsteht.
Im weiteren Verlauf des Zeitabschnitts T2 nimmt nach Erreichen des ersten Maximums der Ladestrom des Kondensators C und damit die Spannung am Widerstandselement 3 rasch ab und schwingt mit der Eigenfrequenz des durch das Widerstandselement 3 und den Kondensator C sowie in Fig. 1 nicht dargestellte Leitungsinduktivitäten mit sich ständig vermindernden Amplituden. In Fig. 2 ist der Zeitabschnitt T2 mit stark gedehnter Zeitachse dargestellt.
Im Zeitabschnitt T3 folgt, falls das Kontaktstück 2 in leitender Verbindung mit der Leitung 1 bleibt, das Potential des leitenden Körpers 4 über das Widerstandselement 3 dem Wechselpotential der Leitung 1. Es entsteht deshalb ein kapazitiver Strom zwischen dem leitenden Körper 4 und der Erde, der an den Klemmen des Widerstandselementes 3 eine entsprechende Wechselspannung erzeugt. Die Amplitude U, dieser Wechselspannung ist hierbei beträchtlich kleiner als die m mentan beim Erstellen des Kontaktes mit der Leitung zu Beginn des Zeitabschnitts T2 auftretende Spannungsspitze.
In Fig. 2 ist ferner ein Schwellwert S der Spannung am Widerstandselement 3 eingetragen, bei welchem das an das Widerstandselement angeschlossene Kipprelais 8 anspricht. Wie ersichtlich ist, kann dieser Schwellwert S wesentlich grösser als die Amplitude der im Zeitabschnitt T3 am Widerstandselement 3 auftretenden Wechselspannung sein. Die Empfindlichkeit der Meldevorrichtung zum Nachweis der Spannung auf der Leitung 1 kann also bedeutend kleiner sein.
Der wesentliche Unterschied des beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtung besteht also darin, dass bei der Erfindung die im Augenblick der Erstellung des Kontaktes der Vorrichtung mit der Leitung infolge eines erstmaligen hohen Ladestromes momentan auftretende Potentialdifferenz zum Auslösen einer Meldevorrichtung ausgenützt wird (Anfang des Zeitabschnitts T2 in Fig. 2), während bei den bekannten Vorrichtungen die durch den im nachfolgenden stationären Zustand (Zeitabschnitt T3 in Fig. 2) kapazitiven Strom erzeugte Spannung zur Auslösung der Meldevorrichtung dient. Wenn bei den bekannten Vorrichtungen bei gleichem Schwellwert S eine Auslösung der Meldevorrichtung erfolgen soll, muss die Amplitude der Wechselspannung entsprechend gross sein und den Wert UG annehmen.
Dies bedeutet, dass eine bekannte Vorrichtung sich entweder nur zum Nachweise sehr hoher Leitungsspannungen eignet, da die Amplitude der Wechselspannung im stationären Zustand (Zeitabschnitt T3) proportional der Leitungsspannung gegenüber der Erde ist, oder aber, dass die effektiv am Widerstandselement vorliegende Spannung der Amplitude Us beträchtlich verstärkt werden muss. Durch die beschriebene Vorrichtung wird also eine Steigerung der Ansprechempfindlichkeit im Verhältnis U(./US erzielt, was in praxi einen Faktor von etwa 30 bis 80 bedeutet. Dadurch ist es möglich, in vielen Fällen auf eine Verstärkung der am Widerstandselement auftretenden Potentialdifferenz zu verzichten.
Ferner wird mit der beschriebenen Vorrichtung der Vorteil erzielt, dass der Nachweis der Leitungsspannung selektiv erfolgt. Da eine hohe Spannungsspitze nur m Moment des Berührens des Kontaktstückes 2 mit der Leitung 1 erzeugt wird und der Schwellwert S der Meldevorrichtung entsprechend hoch gelegt werden kann, ist es nicht möglich, dass eine Auslösung bereits beim Annähern des Kontaktstückes an die Leitung erfolgt. Die beschriebene Vorrichtung ist demnach unempfindlich gegenüber elektrischen Feldern oder Feld änderungen.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt darin begründet, dass sich die leitenden Teile der Vorrichtung und insbesondere der leitende Körper 4 beim Annähern des Kontaktstücks 2 an die Leitung 1 infolge des elektrischen Feldes des Leiters auf einem Potential befinden, das demjenigen des Leiters benachbart ist. Die beim Berühren des Leiters durch das Kontaktstück erzeugte Spannungsspitze entsteht also auf Grund der Potentialdifferenz zwischen dem Leiter 1 und dem leitenden Körper 4 und ist demnach nicht im gleichen Ausmasse veränderlich wie die Potentialdifferenz zwischen dem Leiter 1 und der Erde 6.
Infolge der nur momentan und impulsförmig am Widerstandselement auftretenden Potentialdifferenz kann keine durch eine kontinuierliche Steuerspannung ausgelöste Meldevorrichtung Verwendung finden. Statt dessen wird ein Kipprelais 8 vorgesehen, das seinerseits einen Signalgeber 9 auslöst. Um die Amplitude der momentanen Potentialdifferenz möglichst vollständig ausnützen zu können, ist es zweckmässig, die Zeitkonstante des Widerstandselementes 3 und des durch den leitenden Körper 4 und die Erde 6 gebildeten Kondensators C grösser als die Ansprechzeit des Kipprelais 8 zu wählen. Ein ungefährer Wert für die Kapazität des Kondensators C ist 20 bis 50 pF und für die genannte Zeitkonstante etwa 1 Mikrosekunde. Es ist also ohne weiteres möglich, ein elektronisches Kipprelais 8 mit einer kleineren Ansprechzeit vorzusehen.
In Fig. 3 ist das Schema eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit einem Thyristor 10 dargestellt, das demjenigen von Fig. 1 im wesentlichen entspricht. Das Kontaktstück 2 zur leitenden Verbindung mit der unter Spannung stehenden Leitung 1 ist direkt an den Steuereingang des Thyristors 10 angeschlossen.
Die Isolierstange 5 und die Erde 6 von Fig. 1 sind hier nicht dargestellt. Im Lastkreis des Thyristors 10 sind eine Stromquelle 11, z. B. eine Batterie, ein Signalgeber 9 zur Erzeugung eines optischen oder akustischen Signals sowie ein normalerweise geschlossener Schalter 12 in Serie angeordnet. Ein leitender Körper 4 ist zwischen dem Thyristor 10 und der Batterie 11 angeordnet, welcher eine kapazitive Kopplung zwischen der Vorrichtung und der Erde bildet.
Das Widerstandselement 3 von Fig. 1 ist in der Ausführung nach Fig. 3 als separates Bauelement weggelassen.
Als Widerstand, an welchem die durch den Ladestrom erzeugte momentane Potentialdifferenz auftritt, welche den Thyristor 10 steuert, dient hier, der innere Widerstand der zwischen der Steuerelektrode und der Kathode liegenden Sperrschicht des Thyristors 10.
Die am durch die Sperrschicht des Thyristors 10 gebildeten Widerstand beim Berühren der Leitung 1 mit dem Kontaktstück 2 auftretende momentane Potentialdifferenz zündet den Thyristor 10, so dass ein Strom durch den Signalgeber 9 fliesst. Dieser Strom fliesst unabhängig davon, ob das Kontaktstück 2 mit der Leitung 1 in Verbindung bleibt. Der Strom kann nur durch Öffnen des Schalters 12 unterbrochen werden, wodurch auch der Thyristor 10 in seinen gelöschten Anfangszustand zurückversetzt wird.
Unter der Annahme, dass der leitende Körper 4 eine Oberfläche von 0,1 bis 1 dm2 aufweist und z. B.
ein Silizium-Thyristor 10 vom Typ 2N 2325 verwendet wird, lassen sich mit den dargestellten Vorrichtungen in Dreiphasen-Netzen mit geerdetem Nulleiter Spannungen von etwa 1 bis 2 kV an nachweisen.
In Fig. 4 ist das Schema eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung dargestellt, bei welchem neben dem eigentlichen Auslösekreis zwei Prüfkreise vorgesehen sind. Der Auslösekreis weist wiederum einen Thyristor 10 auf, der in Serie mit einer Batterie 11 und einem akustischen Signalgeber oder Summer 13 geschaltet ist.
Die Steuerelektrode des Thyristors 10 ist an einen leitenden Körper4 angeschlossen, der mit der Erde 6 einen Kondensator C bildet. Die Kathode des Thyristors 10 ist an das Gehäuse des Summers 13 angeschlossen, welches ebenfalls mit dem Kontaktstück oder Fühler 2 verbunden ist. Der Summer 13 besitzt in bekannter Weise eine Erregerspule 14 und einen Unterbrecher 15, wobei die erstere mit der Batterie 11 und der letztere mit dem Gehäuse des Summers 13 und damit ebenfalls mit der Kathode des Thyristors 10 verbunden ist.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Aufbau dieser Schaltungsteile und damit ihre Funktionsweise der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanlordnung entspricht, indem das Widerstandselement, an welchem die momentane Potentialdifferenz auftritt, durch den Widerstand der Sperrschicht zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors 10 gebildet ist.
Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 5 weist zudem Teile auf, die zur Aufrechterhaltung des Betriebszustandes des Summers 13 dienen. Ohne besondere Schaltungsmassnahmen wird nämlich der Thyristor 10 nach dem Zünden beim erstmaligen Öffnen des Unterbrechers 15 wieder löschen, so dass der Summer nicht in Funktion treten kann. Um dieses zu verhindern, ist parallel zum Summer 13 die Serieschaltung eines Kondensators 16 mit hoher Kapazität (z. B. 250 ,u;F) und eines Widerstandes 17 angeordnet, dessen Wert so gewählt ist, dass der Ladestrom des Kondensators 16 grösser als der zur Aufrechterhaltung des gezündeten Zustandes notwendige Strom des Thyristors 10 (Wert des Widerstandes 17 zwischen 1500 Q und höchstens 10 000 Q). Der durch den Widerstand 17 fliessende Ladestrom des Kondensators 16 verhindert ein Löschen des Thyristors 10.
Von einem bestimmten Ladezustand des Kondensators 15 an sinkt der Strom unterhalb den für das Aufrechterhalten des gezündeten Thyristorzustandes notwendigen Wert, so dass der nächsten Öffnung des Unterbrechers 15 der Thyristor 10 löscht und der Summer ausser Betrieb gesetzt wird. Der Wert des Kondensators 16 wird beispielsweise so gewählt, dass der Thyristor 10 während mindestens einer Sekunde gezündet bleibt. In Wirklichkeit überlagert sich dem Ladestrom des Kondensators noch eine Wechselstromkomponente, die im Summer entsteht.
Die Prüfeinrichtungen zur Kontrolle der Betriebsbereitschaft der Vorrichtung weisen einen Druckkontakt 18 auf, der an den positiven Pol der Batterie 11 und damit gleichzeitig an die Anode des Thyristors 10 angeschlossen ist. In Serie zum Druckkontakt ist ferner eine Glühlampe 20 angeordnet. Der eine Prüfkreis wird durch einen Kondensator 19, den Steuerelektrodenanschluss des Thyristors 10 und den Summer 13, und der andere Prüfkreis durch eine Zenerdiode 21 und den negativen Pol der Batterie 11 geschlossen.
Wenn nun vorgängig der Benützung der Vorrichtung der Druckkontakt 18 geschlossen wird, lädt sich der Kondensator 19'auf. Der über die zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors 10 liegende Sperrschicht und den Summer 13 fliessende Ladestrom zündet den Tyristor 10 und löst den Summer 13 aus, woraus geschlossen werden kann, dass die Vorrichtung betriebsbereit ist. Beim Schliessen des Druckkontaktes 18 fliesst gleichzeitig ein Strom über die Glühlampe 20 und die Zenerdiode 21, falls die Spannung der Batterie 11 nicht unterhalb eines Minimalwertes liegt, der einen Stromfluss durch die Zenerdiode 21 gerade noch gestattet. Das Aufleuchten der Glühlampe 20 zeigt also an, dass der Ladezustand der Batterie 11 den notwendigen Wert aufweist.
Das in Fig. 5 dargestellte Schema einer weitern Ausführung der Vorrichtung entspricht im wesentlichen ebenfalls dem Schema nach Fig. 4, wobei aber zusätzlich zwischen dem Kontaktstück 2 bzw. dem leitenden Körper 4 und dem im Kreis der Stromquelle 11, des Signalgebers 9 und des Schalters 12 liegenden Thyristor 10 ein Verstärker angeordnet ist. Der Verstärker weist einen pnp-Transistor 22 auf, dessen Basis am Kontaktstück 2, dessen Emitter am positiven Pol der Stromquelle 11 und dessen Kollektor über einen Lastwiderstand 23 am negativen Pol der Stromquelle 1 angeschlossen sind. Ein Potentiometer 24 und ein Basis Widerstand 25 sind dazu vorgesehen, zwischen Basis und Emitter des Transistors 22 eine Vorspannung zu erzeugen.
Ihre Widerstandswerte sind ausreichend gross gewählt, um das Ableiten eines nennenswerten Teiles des vom Kontaktstück 2 beim erstmaligen Berühren einer Leitung entstehenden Ladestromes zu verhindern.
Als Widerstandselement zur Erzeugung der momentanen Potentialdifferenz dient in Analogie zum Schema der Fig. 4 der zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 22 liegende Sperrschichtwiderstand.
Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung mit einem Verstärker eignet sich insbesondere zum Nachweis niedriger Leitungsspannungen, z. B. in Haushaltoder Gewerbenetzen.
In den Fig. 6 und 7 ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung dargestellt, deren Schaltung gemäss dem Schema der Fig. 4 aufgebaut ist. Die Vorrichtung weist ein aus einem Isoliermaterial bestehendes Gehäuse auf, das aus den Teilen 26 und 27 zusammengesetzt ist, die mittels eines Gewindes 28 miteinander verschraubt sind. Der Gehäuseteil 27 ist an seinem unteren Ende mit einem Schraubbolzen 29 versehen, der es gestattet, das Gehäuse auf einer nicht dargestellten Isolierstange zu befestigen. Der Gehäuseteil 26 trägt an seinem oberen Ende ein Metallgehäuse 30, das den akustischen Signalgeber bildet und das durch eine dünne Metallmembran 31 abgeschlossen ist. Eine Metalihaube 32 ist oberhalb der Membran 31 angeordnet. Die Haube 32 ist perforiert oder mit einem eingesetzten Metallnetz versehen.
An der Haube ist ferner ein Fühler 33 leitend befestigt und erlaubt die Herstellung des Kontaktes mit der zu prüfenden Leitung.
Im Innern des Metallgehäuses 30 ist ein Summer untergebracht, der einen von der Erregerspule 14 (vgl.
auch Fig. 4) umgebenen Magnetkern 61 sowie einen an einer Blattfeder 32 befestigten Unterbrecheranker 33 aufweist. Ein Befestigungswinkel 34 für die Blattfeder 32 ist vom Metallgehäuse 30 durch eine Platte 35 isoliert. Der Anker 33 und die Membran 31 sind mit je einem Kontaktglied 15 versehen, die einen Öfinungs- kontakt darstellen. Das eine Kontaktglied 15 ist über die Membran 31 mit dem Metallgehäuse 30 und damit mit dem Fühler 33 leitend verbunden, während das andere Kontaktglied 15 über eine Leitung 36 mit dem einen Ende der Erregerspule 14 verbunden ist. Das andere Ende der Erregerspule ist mittels einer Leitung 37 an eine mit dem negativen Pol einer mehrere Zellen 46 bis 49 aufweisenden Batterie verbundenen Klemme 43 angeschlossen.
Der isolierte Gehäuseteil 27 enthält eine innere metallische Umhüllung 4, die den leitenden Körper 4 (Fig.
4) darstellt. Ferner ist eine zweite, isolierende Umhüllung 38 vorgesehen, innerhalb welcher die vier Zellen 46 bis 49 der Batterie (Batterie 11 in Fig. 4) angeordnet sind. Zur Serieschaltung der Zellen sind im Boden des Gehäuseteils 17 federnde Lamellen 39 angebracht. Im oberen Teil des Gehäuseteils 27 sind zwei federnde Lamellen 40 und 41 vorgesehen, welche die elektrische Verbindung des positiven Poles der ersten Zelle 46 mit der Klemme 42 und des negativen Poles der letzten Zelle 47 mit der Klemme 43 besorgen. Eine dritte Klemme 44 steht über eine federnde Lamelle 45 mit der metallischen Umhüllung 4 in Verbindung.
In der Seitenwand des Gehäuseteils 26 ist ein aus einem durchsichtigen Kunststoffmaterial bestehender Druckknopf 18 angeordnet, in dessen Innerem eine Glühlampe 20 untergebracht ist. Der Druckknopf 18 ist im Innern einer Hülse 50 verschiebbar angeordnet und wird durch eine Feder 52 nach aussen bis an einen Anschlag gedrückt. In einem Boden 51 der Hülse 50 ist ein Niet 53 eingesetzt, der beim Betätigen des Druckknopfes 18 mit dem zentralen Anschluss 54 der Glühlampe 20 in elektrischem Kontakt steht und der an die Klemme 42 angeschlossen ist.
Die übrigen in Fig. 4 dargestellten Schaltungselemente, nämlich der Thyristor 10, der Kondensator 16, der Widerstand 17, der Kondensator 19 und die Zenerdiode 21 sind auf einer mit einer gedruckten Schaltung versehenen Isolierpiatte 55 angeordnet und mit entsprechenden Schaltungselementen gemäss dem in Fig. 4 dargestellten Schema verbunden, wobei die Gewindehülse der Glühlampe 20 mit dem Kondensator 19 und der Zenerdiode 21 verbunden ist.
Die dargestellte und beschriebene Vorrichtung weist keinen Schalter für den Batteriestrom auf. Der Sperrstrom des Thyristors 10 ist im Mittel kleiner als 1 A, so dass die Batterie durch ihn nicht wesentlich belastet wird. Andererseits wird der Thyristor 10 nach dem Zünden mit Hilfe der Elemente 16 und 17, wie anhand der Fig. 4 erläutert, automatisch gelöscht, so dass ein Batterieschalter vorteilhafterweise überflüssig ist. Die Vorrichtung ist unter Verwendung einer Isolierstange vorzugsweise zum Nachweis von Spannungen über 1000 V bestimmt.
Es ist auch möglich, zwischen 100 und 1000 V liegende Spannungen nachzuweisen, indem der Gehäuseteil 27 in der Hand gehalten wird und der Fühler 33 mit der zu prüfenden Leitung in Berührung gebracht wird.
Der leitende Körper 4 weist dann ein Potential auf, das nahe dem Erdpotential liegt, während das Potential des leitenden Körpers im Falle der Verwendung einer Isolierstange für den Nachweis hoher Spannungen nahe dem Potential der zu prüfenden Leitung liegt. Durch den direkten Einfluss der die Vorrichtung haltenden Hand kann die Ansprechschwelle beträchtlich erniedrigt werden.
Das in Fig. 8 dargestellte Prinzipschaltbild enthält teilweise die gleichen Komponenten, welche in Fig. 3 vorhanden sind, so einen in Serie mit einer Batterie 11 geschalteten Thyristor 10, einen Unterbrecherschalter 12 sowie ein Signalgeber 9. Diese Anordnung ist von einer elektrisch leitenden Hülle 4 umschlossen, welche gleichzeitig die Funktion eines Faradaykäfigs erfüllt.
Diese einen Faradaykäfig bildende Hülle 4 weist eine fensterartige Öffnung 61, hinter welcher sich - vom Käfig isoliert - eine Elektrode 2 befindet, die an die Steuerelektrode des Thyristors 10 angeschlossen ist, auf.
Ein Kontaktstück oder eine Messsonde 33 ist mit dem Faradaykäfig 4 elektrisch verbunden.
Wenn das Kontaktstück 33 mit einer unter Spannung stehenden Leitung in Berührung gebracht wird, tritt eine momentane Potentialdifferenz zwischen der Anode und dem Steuereingang des Thyristors 10 auf, so dass dieser Thyristor 10 gezündet wird. Im Moment der leitende Verbindung des Kontaktstückes 33 mit der Leitung, wird die leitende Hülle 4 sofort auf das Potential der Leitung gebracht. Die Elektrode 2, welche eine kapazitive Kopplung mit der Erde bildet, erreicht das Potential der Leitung erst mit einer zeitlichen Verzögerung, wodurch die momentane Potentialdifferenz zwischen der Anode und dem Steuereingang des Thyristors
10 erzeugt wird.
Die nach Fig. 9 in das Gerät einbezogene Prüfsonde zur Verwendung mit niedrigen Spannungen weist einen isolierten Körper 57 auf, durch welchen ein Leiter 58 von einem Ende zum anderen durchführt. In diesen Leiter ist ein Schutzwiderstand 79 eingeschaltet, während er an seinem einen Ende einen Abnehmer 56 zur galvanischen Kontaktnahme mit einer Leitung 1 aufweist.
Das andere Ende bildet einen Draht 58a, der mit einem Stecker 67 versehen ist, um in eine Buchse 66 gesteckt werden zu können. Diese Sonde weist einen äusseren Ansatz 80 auf, der mit einem, ein Gewinde enthaltenden Loch zur Aufnahme des Befestigungsstückes 29 des Gerätes, versehen ist. An den Klemmen 63a und 63b des Widerstandes 3a, welcher denjenigen von Fig. 1 entspricht, ist ein der in Fig. 1, 3, 4, 5 oder 8 dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung angeschlossen. Das Gerät wird vom Benützer in der Hand 81 getragen, dessen Körper sich auf den Bezugspotential bzw. der Erde befindet, wodurch zwischen dem Faradaykäfig 4 und der Hand 81 eine bestimmte, durch den Kondensator C 2 symbolisierte Kapazität gebildet ist.
Daraus resultiert, dass, wenn der Abnehmer 56 mit der Leitung 1 in Berührung kommt, die bezüglich des Bezugspotentials eine Spannung V aufweist, welche gleich wie oder grösser als ein vorbestimmter Wert ist, ein bestimmter Strom durch den Leiter 58, den Widerstand 79, den Draht 58a, den Stecker 67, die Büchse 66 und den Widerstand 3a fliesst und über C 2 und den Körper des Benützers gegen die Erde abfliesst.
Der Wert dieses Stromes kann schwach genug sein, um beim Benützer keine merkbare Empfindung auszulösen, aber stark genug, um an den Klemmen des Widerstandes 3a einen momentanen Potentialunterschied von mindestens gleich dem Schwellenwert der elektronischen Schaltung zu erzeugen.
Das in Fig. 10 dargestellte Gerät ist mit einem isolierten Halter 5 ausgerüstet, der an einer die Vorrichtung umfassenden und gleichzeitig den Ansatz 60 der Prüfsonde verschwenkbar angebracht ist. Dieser Aufbau ermöglicht die bequeme Einführung der Prüfsonde in eine Öffnung 84, wobei der Benützer das Gerät in verschiedenen Richtungen am Halter 5 bequem in der Hand trägt.
In der in Fig. 11 im Schnitt dargestellten Vorrichtung ist eine Kontrollanordnung vorgesehen, welche zur Sicherstellung des einwandfreien Betriebes der aus der Vorrichtung und der Prüfsonde gebildeten Einheit dient.
Zudem sind Mittel zur Verhinderung der Betätigung der nur die Vorrichtung prüfenden Kontrollanordnung vorgesehen, sowie Mittel, welche die Prüfsonde automatisch mit einer, für den Betrieb der betreffenden Prüfsonde in Abhängigkeit des Betriebs-Schwellenwertes vorbestimmten Eingangsklemme verbindet. Bei dieser Aus fiihrungsform weist der Ansatz 60 in seinem Inneren eine Stromquelle lla auf, welche mit dem einen Anschluss einer Wicklung 86 eines Elektromagneten 87 verbunden ist, während der andere Anschluss der Wicklung 86 mit einem zwei Kontakte 69c und 69d aufweisenden Unterbrecherschalter verbunden ist, der durch eine Drucktaste 70a betätigt wird. Bei Betätigung dieser Taste wird der Stromkreis über die zwei, von einem Ende der Prüfsonde zum anderen führenden Leiter 58a und 58b geschlossen.
Der Anschlusspunkt der beiden Leiter 58a und 58b ist elektrisch mit einem Abnehmer 56 verbunden. Das diesem Anschlusspunkt entgegengesetzte Ende des Leiters 58b ist mit einem Stecker 67 verbunden, der mit einer Buchse 66 zusammenarbeitet, während der Kontakt 69c und die Ausgangsseite der Wicklung 86 an eine elektrisch leitende Elektrode 88 angeschlossen sind, welche zum Faradayschen Käfig eine bestimmte, durch den Kondensator C 2 dargestellte Kapazität aufweist. Der Ansatz 60 der Messsonde ist auf einer kragenartigen Halterung 85 befestigt, welche den Gerätekörper umgibt und auf der einen Seite eine Ausbuchtung 85a aufweist, die die Drucktaste 70 des Unterbrecherschalters 69 abdeckt, welche den Betrieb der internen Kontrollanordnung des Gerätes auslöst.
Wenn die Prüfsonde auf dem Gerät befestigt ist, erfolgt die Auslösung der Kontrollanordnung der ganzen Einheit durch kurzes Drücken der Taste 70a. Vorausgesetzt, dass die Leiter 5a und 5b keinen Unterbruch aufweisen, wird der Stromkreis der Stromquelle lla und der Wicklung 86 durch die Kontakte 69c und 69d geschlossen. Beim Loslassen der Taste 70a bewirkt das Öffnen der Kontakte 6969d an den Anschlüssen der Spule 86 einen elektrischen Impuls, der einerseits über den Stecker 67 und die Buchse 66 an den Anschluss 63b der Schaltung abgegeben wird und andererseits durch kapazitive Kopplung, dargestellt durch C 2, zwischen der Elektrode 88 und dem Faradayschen Käfig auf den Anschluss 63c übertragen wird.
Während der Dauer dieses Impulses existiert demnach an den Klemmen des Widerstandes 3a ein momentaner elektrischer Potentialunterschied, welcher den Signalgeber in Betrieb setzt und somit dem Benützer anzeigt, dass die Vorrichtung in einwandfreiem Zustand ist.
Im weiteren verhindert das Vorhandensein der kragenartigen Halterung 85 und deren Ausbuchtung 85a oberhalb der Drucktaste 70 des Gerätes eine unbeabsichtigte Betätigung des Schalters 69 durch den Benützer. Dieser Schalter ermöglicht lediglich die Prüfung des Gerätes, nicht aber der Einheit Gerät-Messsonde.
Schliesslich sei erwähnt, dass der Steckkontakt 67 so ausgebildet ist, dass er sich im Moment des Aufsetzens der Haltung 85 auf die Vorrichtung automatisch in die Buchse 86 schiebt.
Die in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform entspricht weitgehend der in Fig. 9 und 11 gezeigten Vorrichtungen. Auch in diesem Gerät kann die Prüfung der Einheit Gerät-Prüfsonde erfolgen. Zu diesem Zwecke weist der Ansatz 60 der Prüfsonde einen Spannungs Aufwärtstransformator 88 mit einer Primärwicklung 88a und einer Sekundärwicklung 88b auf. Die Primärwicklung kann vorübergehend mittels zweier Steckkontakte 89a und 89b an eine Stromquelle 11 der Vorrichtung angeschlossen werden. Diese Kontakte sind so ausgebildet, dass sie sich beim Anbringen der Halterung 85 am Gerät automatisch in die Buchsen 72a und 72b schieben. Die Schaltung der Wicklung 88a kann durch die Kontakte 69c und 69d mittels eines durch eine Drucktaste 70a bedienten Schalters geschlossen werden.
Die Sekundärwicklung 88b ist mit ihrem einen Ende mit einer Elektrode 90 verbunden, die mit der Elektrode 2 eine durch den Kondensator C 1 symbolisierte Kapazität bildet. An ihrem anderen Ende ist die Wicklung 88b an einen aus dem Ansatz herausführenden Draht 92 angeschlossen, der beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Aufspulvorrichtung in den Ansatz 60 zu rückgespult werden kann. Der Draht 92 verfügt an seinem freien Ende über eine Kontaktklemme 91.
Wenn der Benützer sich des einwandfreien Funktionierens der Einheit Gerät-Prüfsonde versichern will, klemmt er die Kontaktklemme 91 des Drahtes 92 an den Abnehmer 56. Dann schliesst er durch Drücken der Drucktaste 70a die Kontakte 69c und 69d und lässt die Taste wieder los. Diese Unterbrechung der Schaltung erzeugt in der Primärwicklung 88a einen elektrischen Impuls, welcher in der Sekundärwicklung 88b einen symmetrischen, aber verstärkten Spannungsimpuls bewirkt.
Wenn der Leiter 58 und die Kondensatoren 82 der Prüfsonde keinen Defekt aufweisen, wird an den Anschlüssen des Widerstandes 3 über die Elektrode 2 die Elektrode 90, die Klemme 91, der Abnehmer 56, die Leiter 58 und die Kondensatoren 82 ein Potentialunterschied gebildet, wobei sich der Kreis zwischen der mit dem Leiter 58 verbundenen Halterung 85 und dem Faradayschen Käfig 4 über die als Kondensator C 2 dargestellte Kapazität wieder schliesst.
Es ist ersichtlich, dass wie beim Gerät nach Fig. 11 eine Ausbuchtung 85a der Halterung 85 die Drucktaste vor unbeabsichtigter Bedienung schützt.