PL153084B1 - Układ wielo zakresowego wskaźnika napięcia - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY	153 084
		Patent dodatkowy do patentu nr---	Int. Cl.5 G01R . 19/165
		Zgłoszono: 86 09 25 (P. 261579)
		Pierwszeństwo -	CZYTELIIA
		OGÓLNA
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 88 06 09
RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Twórcy w^lazku: Ryszard Roskosz, Jerzy Sawicki, Janusz Sawicki

Uprawniony z patentu: Politechnika Gdańska,

Gdańsk (Polska)

UKŁAD WIELO ZAKRESOWEGO WS1UŹNIKA NAPIĘCIA

Przedmiotem wnalazku jest układ wielo zakresowego wskaźnika napięcia wskazujący napięcie znamionowe, w okolicy którego znajduje się aktualna wartość napięcia obiektu. Wskaźnik jest przeznaczony do stosowania w pracach monttrskich, szczególnie przy złożonych obwodach elektrycznych, gdzie wstępują linie o różnych napięciach znamionowych.

Znane rozwiązania wskaźników zbudowane z neonówki i układów rezystancyj nych dotyczą w piewrszjm rzędzie wykryweania obecności napięcia, większego od pewnej wartości minimalnej, w których świecenie rozpoczyna się dopiero powyżej określonego napięcia. Są to tak zwane wskaźniki neonowa, w których ocena odcHykki, szczególnie przy jej wa-tości dodatnie j, opiera się na intensywności wdzielanego światła, co jest bardzo subiektywne i wym^aga dużego dośwadczenia. Nawet przy spełnieniu tego postulatu często niemożliwa jest ocena wartości mierzonego napięcia.

W innych rozwiązaniach wskaźniki zbudowane są w oparciu o układy półprzewodnikowe, przełączające neonówkę lub inny element sygnalizacyjny, przykładowo elektoomagnes lub diodę luminescencyjną tak, że przy odchyłce ujemnej działa jeden sygnalizator, a przy dodatniej - inny. Wspominane układy przełączające działają ze stosnnkowo znacznym poborem prądu z obwodu badanego, i w niektórych rozwiązaniach w^m aga ją także stosowania dodatkowego źródła pomocnn-czego.

Jeszcze inne rozwiązanie wskaźnika znane jest z patentu RFN nr 2 846 675· Zawiera ono układy wejściowe prostowania dwup ołówkowego, układy sterujące oraz dzielniki rezystancyjne, z których sterowane są tranzystory lub wzmajntacze operacyjne, załączające kolejne diody luminescencyjne zasilane z zewiętrznej baterii. Układ wskazuje kolejne wartości napięcia w określonym zakresie, przy czym świecą tu wszystkie kolejne diody luminescencyjne. Wadą układu jest złożona budowa, znaczny pobór prądu z obwodu badanego, jak również konieczność stosowania zewnętrznego układu zasilania.

153 084

153 084

Wadę wszystkich dotychczasowych rozwiązań stanowi fakt, że z obwodu badanego pobierany jest prąd przeważnie przekraczający wartość 3 mA dopuszczalne ze względu na bezpieczeństwo przeciwporażeniowe. Pomijając już niedopuszczalne stosowanie żarówki, trzeba zaznaczyć, iż znane elektromagnetyczne wskaźniki wartości napięcia pobierają prąd około 200 mA. Zbyt mała impędą-nnja wejściowa wskaźnika, widziana od strony obwodu badanego, może być przyczyną porażenia elektrycznego. Należy bowiem paimętać, że prace monterskie prowadzone są także na obwodach w trakcie budo^, czyli jeszcze nie ^kończonych lub przy odszukiwaniu względnie usuwaniu powstałych uszkodzeń. Włączenie klasycznego wskaźnika do obwodu będącego pod napięciem, lecz mającego uszkodzony układy ochrony przeciwporażeniowej, na przykład przerwa w obodzie zerującym, prowadzi wówczas do pojawienia się niebezpiecznego napięcia w dużej części obwodu, także z dala od miejsca włączenia wskaźnika.

Znane rozwiązania, przez zastosowanie dodatkowych układów, wposażonych w przełącznik ręczny, mo^ą być przystosowane do kilku różnych wartości znamionowch napięcia. Jednakże ręczne przełączanie wsatości znamionowej napięcia jest niewygodne w praktyce, ponadto może stanowić przyczynę mylnego odczytu wskazania, gdy włączona jest niewłaściwa wartość znamionowa, a nawet uszkodzenia «kaśnika, gdy napięcie w obwodzie badanym jest dużo większe od nastawionego znamionowego.

Układ według ^nalazku, wielozakresowego wskaźnika napięcia zawierający prostownik, dzielnik rezystancyjny, tranzystory załączające i diody luminescencyjne, charakteryzuje się tym, że do zacisków wejściowych dołączone jest wejście prostownika, do którego wyścia przyłączony jest dzielnik napięcia, złożony z rezystorów wstępnego pierwszego i wstępnego drugiego, do punktu wspólnego których, poprzez rezystor wstępny trzeci, przyłączona jest baza tranzystora wstępnego, którego emiter jest bezpośrednio połączony z jediym końcem dzielnika napięcia, zaś kolektor połączony jest poprzez rezystor wstępny z wyjściem stabilizatora prądu, którego wejście połączone jest z drugm końcem dzielnika napięcia. Do punktu wspólnego rezystora «tępnego czwartego i stabilizatora prądu dołączony jest zespół szeregowy złożony z diody Zenera wstępnej i diod luminescencyjnych pierwszej, drugiej i trzeciej, ..., n-tej, połączonych z drugiej strony z emiterem tranzystora wstępnego. Kolektor tranzystora wstępnego, poprzez rezystor progowy pierwszy, je3t połączony z bazą tranzystora progowego pierwszego o kolektorze dołączonym do węzła między diodami luminescencyjnymi pierwszą i drugą, następnie kolektor tranzystora wstępnego, poprzez szeregowy zespół diody Zenera progowej drugiej i rezystora progowego drugiego, jest połączony z bazą tranzystora progowego drugiego, mającego kolektor dołączony do węzła m,ędzy diodami. luminescency jnymi drugą i trzecią, ponadto do węzła między diodą Zenera progową drugą i rezystorem progowym drugim, poprzez szeregowy zespół diody Zenera progowej trzeciej i rezystora progowego trzeciego, przyłączona jest baza tranzystora progowego trzeciego, maaącego kolektor połączony z węzłem między diodą luminescencyjną trzecią i diodą następną w szeregu i dalej analogicznie do węzła między diodą Zenera progową trzecią i rezystorem progowym trzecim przyłączone są dalsze gałęzie złożone z diody rezystora progowego i tranzystora progowego aż do diody Zenera progowej n-tej i rezystora progowego n-tego połączonych z bazą tranzystora progowego n-tego, mającego kolektor połączony do węzła między diodę luminescencyjną n—tą i diodę Zenera wstępną. Emitery wszystkich tranzystorów są połączone z emiterem tranzystora wstępnego. Ilość diod luminescencyjnych, ilość tranzystorów progowych, ilość rezystorów progowych jest równa n, natomiast ilość diod Zenera progowych jest równa (n - 1), gdzie n jest ilością żądanych zakresów wskaźnika wielozakreoowego

Zaletą rozwiązania, według wy^nalazku jest uzyskanie dużego stosunku największego do najmnńejszego napięcia znamionowego rzędu 12 przy użyciu stouunkowo małej liczby elementów półprzewodnikowych. Ponadto zapewniony jest tu bardzo mały pobór prądu z obwodu badanego w/magany ze względów bezpieczeńslwa przeciwporażeniowego. Rozwiązanie to jest ponadto proste w budowie, poręczne w obsłudze oraz odporne na ciężkie warunki pracy.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wkonania pokazanym na rysunku, który przedstawia schemat układu wielozakresowego wskaźnika napięcia.

W układzie według wrnalazku, do zacisków wejściowych 1 dołączone jest wejście prostownika 2, do którego wyście przyłączony jest dzielnik napięcia 3> złożony z rezystorów

153 084 wstępnego pierwszego RA i wstępnego drugiego RB, do punktu wspólnego, który poprzez rezystor wstępny trzeci RC, przyłączona jest baza tranzystora wstępnego TO, którego emiter jest bezpośrednio połączony z jedrym końcem dzielnika napięcia 3, zaś kolektor połączony jest, poprzez rezystor wstępny czwarty RD z wjściem stabilizatora prądu 4, którego wejście połączone jest z drugim końcem dzielnika napięcia 3· Do punktu wspólnego rezystora wstępnego czwartego RD i stabilizatora prądu 4 dołączony jest zespół szeregowy złożony z diody Zenera wstępnej DZO i diod luminescencyjny ch pierwszej DL1, drugiej DL2, trzeciej DL3, ..., n-tej Din, połączonych z drugiej strony z em-teresm tranzystora wstępnego TO. Kolektor tranzystora wstępnego TO, poprzez rezystor progowy pierwszy R1, jest połączony z bazą tranzystora progowego pierwszego T1, o kolektorze dołączoiym do węzła między diodami luminescencyjnymi pierwszą DL1 i drugą DL2, następnie kolektor tranzystora wstępnego TO, poprzez szeregowy zespół diody Zenera progowej drugiej DZ2 i rezystora progowego drugiego R2, jest połączony z bazą tranzystora progowego drugiego T2, mającego kolektor dołączony do węzła między diodami luminescencyjiymi drugą DL2 i trzecią DL3. Do węzła między diodą Zenera progową drugą DZ2 i rezystorem progowym drugim R2, poprzez szeregowy zespół diody Zenera progowej trzeciej DZ3 i rezystora progowego trzeciego R3, przyłączona jest baza tranzystora progowego trzeciego T3, mającego kolektor połączony z węzłem między diodą luminescencyjną trzecią DL3 i diodą luminescencyjną następną w szeregu i dalej analogicznie do węzła między diodą Zenera progową trzecią DZ3 i rezystorem progowym trzecim R3 przyłączone są dalsze gałęzie złożone z diody Zenera, rezystora progowego i tranzystora progowego aż do diody Zenera progowej n-tej DZn i rezystora progowego n-tego Rn połączonych z bazą tranzystora progowego n-tego Tn, mającego kolektor połączony do węzła między diodę luminescency jną n-tą DLn i diodę Zenera wstępną DZO. Emitery wszystkich tranzystorów progo^ch T1, T2, T3, ..., Tn są połączone z emiterem tranzystora wstępnego TO. Ilość diod luminescency jny ch DL1, ... DLn, ilość tranzystorów progowych T1, ..., Tn oraz ilość rezystorów progowych R1, ..., Rn jest równa n, natomiast ilość diod Zenera progowych DZ2, ···, DZn jest równa (n - 1), gdzie n jest ilością żądanych zakresów wskaźnika wielo zakresowego.

Jeżeli napięcie badane, przy pomocy wskaźnika według wynalazku, leży poniżej najniższej wartości progowej, t j. (U_nn - U), to tranzystor wstępny TO nie przewodzi. Potencjał na jego kolektorze jest zbliżony do potencjału na wyjściu stabilizatora prądu 4, wobec czego wszystkie tranzystory progowe T1, ..., Tn znajdują się w stanie przewodzenia, zwierając wszystkie diody luminescencyjne DL1, ..., DLn, które nie świecą. Jeżeli napięcie badane leży powżej najniższego, lecz poniżej następnego progu, to tranzystor wstępny TO zaczyna przewodzić, a więc maleje wartość napięcia między jego kolektorem i emiterem. Skutkiem tego dioda Zenera progowa trzecia DZ3 przestaje przewodzić, wobec tego tranzystor progowy trzeci T3 ^chodzi ze stanu przewódzenia. Nie dotyczy to pozostałych tranzystorów progowych drugiego T2 i pierwszego T1. W obecnym stanie rzeczy świeci sama dioda luminescencyjna trzecia DL3. W przypadku gdy napięcie badane znajduje się między drugą i trzecią wartością progową (liczonymi w kierunku narastania), napięcie wejściowe tranzystora wstępnego TO staje się miiejsze tak, że również dioda Zenera druga DZ2 wychodzi ze stanu przewodzenia. oba tranzystory progowe trzeci T3 i drugi T2 są nieprzewodzące, jedynie pierwszy T1 przewodzi nadal prąd. Tym samym świecą jednocześnie obie diody luminescencyjne trzecia DL3 i druga DL2. Z chwilą gdy napięcie badane przekroczy trzecią wartość progową - napięcie wyjściowe tranzystora TO staje się na tyle małe, że także tranzystor progowy pierwszy T1 wychodzi ze stanu przewodzenia tak, że świecą wszystkie diody luiinesiencyjne rówlizizenie. Analogicznie jest przy innej ilości progów - zakresów.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ wielozakresowego wskaźnika napięcia zawierający prostownik, dzielni.k recystlncyjny, tranzystory załączające i diody luiinesiencyjne, znamienny t y m, że do zacisków wejściowych (1) dołączone jest wejście prostownika (2), do którego wyjścia przyłączony jest dzielnik napięcia (3), złożony z rezystorów wstępnego pierwszego (RA) i wstępnego drugiego (RB), do punktu wspólnego których, poprzez rezystor wstępny trzeci (RC),

   153 084 przyłączona jest baza tranzystora wstępnego (TO), którego emiter jest bezpośrednio połączony z jediyrm końcem dzielnika napięcia (3), zaś kolektor połączony jest, poprzez rezystor wstępny czwarty (RD) z wyjściem stabilizatora prądu (4), którego wejście połączone jest z drugim końcem dzielnika napięcia (3)> z kolei do punktu wspólnego rezystora wstępnego czwartego (RD) i stabilizatora prądu (4) dołączony jest zespół szeregowy złożony z diody Zenera wstępnej (DZO) i diod luminescencyjnych pierwszej (DL1), drugiej· (DL2), trzeciej (DL3), ·«·, n-tej (DLn), z drugiej strony połącaonych -z emiterem tranzystora wtępnego (TO), oprócz tego kolektor tranzystora ^tępnego (TO), poprzez rezystor progowy pierwszy (R1), jest połączony z bazą tranzystora progowego pierwszego (T1), o kolektorze dołączorym do węzła między diodami luminescencyjnymi pierwszą (DL1) i drugą (DL2), następnie kolektor tranzystora wstępnego (TO), poprzez szeregowy zespół diody Zenera progowej drugiej (DZ2) i rezystora progowego drugiego (R2), jest połączony z bazą tranzystora progowego drugiego (T2), mającego kolektor dołączony do węzła między diodami 1uminescencyjnymi drugą (DL2) i trzecią (DL3), ponadto do węzła między diodą Zenera progową drugą (DZ2) i rezystorem progoiym drugim (R2), poprzez szeregowy zespół diody Zenera progowej trzeciej (DZ3) i rezystora progowego trzeciego (R3), przyłączona jest baza tranzystora progowego trzeciego (T3), mającego kolektor połączony z węzłem między diodą luminescencyjną trzecią (DL3) i diodą luminescencyjną następną w szeregu i dalej analogicznie do węzła między diodą Zenera progową trzecią (DZ3) i rezystorem progowym trzecim (R3) przyłączone są dalsze gałęzie złożone z diody Zenera, rezystora progowego i tranzystora progowego aż do diody Zenera progowej n-tej (DZn) i rezystora progowego n-tego (Rn) połączonych z bazą tranzystora progowego n-tego (Tn), mającego kolektor połączony do węzła między diodą luminesoencyjną n-tą (DLn) i diodą Zenera wstępną (DZO), z tym że emitery wszystkich tranzystorów progowych (T1, T2, T3, ..., Tn) są połączone z emiterem tranzystora wstępnego (TO), przy czym ilość diod luminescencyjnych (DL1, ..., DLn), ilość tranzystorów progowych (T1, ..., Tn) oraz ilość rezystorów progowych (R1, Rn) jest równa n, natomiast ilość diod

   Zenera progowych (DZ2, ···, DZn) jest równa (n - 1), gdzie n jest ilością żądanych zakresów wsk&śnika wielozakrecowegc.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł