PL201460B1 - Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia - Google Patents

Abstract

1. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia zawierający izolacyjną obudowę posiadającą w górnej części kołek stykowy, oraz umieszczone w obudowie źródło zasilania, płytkę drukowaną obwodu elektronicznego, sygnalizator akustyczny z elementem piezoelektrycznym i membraną umieszczonymi w puszce, a ponadto sygnalizator optyczny i włącznik, zaś w dolnej części otwory stanowiące wyjścia sygnału akustycznego, znamienny tym, że pomiędzy kołkiem stykowym (5) a płytką drukowaną (10) obwodu elektronicznego, zamocowaną na wkładce montażowej (9), umieszczone są trzy wzajemnie od siebie odizolowane elektrody (6, 7 i 8), z których elektroda pierwsza (6) połączona jest z kołkiem stykowym (5), zaś elektroda druga (7) połączona jest z masą płytki drukowanej (10) obwodu elektronicznego, natomiast elektroda trzecia (8) połączona jest z elektrodą czwartą (21) i wejściem wzmacniacza pomiarowego położonego na płytce drukowanej (10)

Description

G01R 19/155 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 05.08.2003

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54)

Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia (43) Zgłoszenie ogłoszono:

12.07.2004 BUP 14/04 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2009 WUP 04/09 (73) Uprawniony z patentu:

Instytut Energetyki (Zakład Doświadczalny Białystok),Warszawa,PL Piekart Marek,Białystok,PL Stasiewicz Krzysztof,Wasilków,PL (72) Twórca(y) wynalazku:

Stanisław Kiszło,Białystok,PL Krzysztof Kobyliński,Białystok,PL Zbigniew Lipiński,Białystok,PL

Marek Piekart,Białystok,PL Krzysztof Stasiewicz,Wasilków,PL (74) Pełnomocnik:

Glebowicz Irena,

Zakład Doświadczalny Instytutu Energetyki (57) 1. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia zawierający izolacyjną obudowę posiadającą w górnej części kołek stykowy, oraz umieszczone w obudowie źródło zasilania, płytkę drukowaną obwodu elektronicznego, sygnalizator akustyczny z elementem piezoelektrycznym i membraną umieszczonymi w puszce, a ponadto sygnalizator optyczny i włącznik, zaś w dolnej części otwory stanowiące wyjścia sygnału akustycznego, znamienny tym, że pomiędzy kołkiem stykowym (5) a płytką drukowaną (10) obwodu elektronicznego, zamocowaną na wkładce montażowej (9), umieszczone są trzy wzajemnie od siebie odizolowane elektrody (6, 7 i 8), z których elektroda pierwsza (6) połączona jest z kołkiem stykowym (5), zaś elektroda druga (7) połączona jest z masą płytki drukowanej (10) obwodu elektronicznego, natomiast elektroda trzecia (8) połączona jest z elektrodą czwartą (21) i wejściem wzmacniacza pomiarowego położonego na płytce drukowanej (10).

PL 201 460 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia przeznaczony do stwierdzania istnienia napięcia zmiennego w instalacjach i urządzeniach elektroenergetycznych.

Znany z polskiego wzoru, użytkowego nr Ru 58713 akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia posiada izolacyjną obudowę w kształcie rury, która w górnej części ma obsadę z zamocowanym w niej kołkiem stykowym oraz umieszczone w obudowie źródło zasilania, płytkę drukowaną obwodu elektronicznego, sygnalizator akustyczny z zastosowaniem elementu piezoelektrycznego i przyklejonej do niego membrany, przy czym sygnalizator akustyczny usytuowany jest pomiędzy źródłem zasilania a płytką drukowaną obwodu elektronicznego. Element piezoelektryczny umieszczony jest bezstykowo w oprawce wykonanej w postaci puszki, do której przymocowana jest punktowo membrana. W dolnej części obudowy osadzone są osłona w kształcie tuby oraz tulejka jednostronnie zamknięta dnem, posiadająca na obwodzie części walcowej odpowiednio wykonane otwory stanowiące wyjścia sygnału akustycznego. W dnie tulejki osadzona jest czerwona dioda świecąca stanowiąca sygnalizator optyczny wskaźnika. Na zewnętrznej powierzchni obudowy osadzony jest suwak z umieszczonym w nim magnesem stałym, który załącza umieszczony wewnątrz obudowy kontaktron stanowiący włącznik wskaźnika.

Istota wskaźnika według wynalazku polega na tym, że w jego górnej części pomiędzy kołkiem stykowym a płytką drukowaną obwodu elektronicznego, która zamocowana jest na wkładce montażowej, umieszczone są trzy wzajemnie od siebie odizolowane elektrody, z których elektroda pierwsza połączona jest z kołkiem stykowym, zaś elektroda druga połączona jest z masą płytki drukowanej obwodu elektronicznego, a elektroda trzecia połączona jest z elektrodą czwartą i wejściem wzmacniacza pomiarowego położonego na płytce drukowanej.

Umieszczona w dolnej części wskaźnika elektroda czwarta usytuowana jest w odpowiedniej odległości od pozostałych elektrod pierwszej, drugiej i trzeciej, które położone są w górnej części wskaźnika, przy czym wielkości powierzchni poszczególnych elektrod są wzajemnie uzależnione.

Ponadto do elektrody czwartej podłączone jest wyjście generatora autotestu położonego na płytce drukowanej obwodu elektronicznego.

Kołek stykowy wskaźnika połączony jest z płytką drukowaną obwodu elektronicznego przez zastosowanie sprzężenia pojemnościowego wytworzonego przez elektrody pierwszą, drugą i trzecią.

Natomiast z dolną częścią wkładki montażowej połączona jest puszka sygnalizatora akustycznego z elementem piezoelektrycznym i membraną, przy czym membrana i dno puszki mają stożkowe powierzchnie, które w dolnej części są rozbieżne i tworzą tubę.

Zaletą wskaźnika według wynalazku jest to, że zastosowanie układu elektrod i ich rozmieszczenie zmniejsza wrażliwość wskaźnika na szkodliwe oddziaływanie sąsiednich pól elektrycznych, przy zachowaniu jego małych gabarytów. Ponadto połączenie kołka stykowego z obwodem elektronicznym za pomocą sprzężenia pojemnościowego zapewnia niezbędną wytrzymałość wskaźnika na przebicie wysokim napięciem, a tym samym zabezpiecza obwód elektroniczny przed zniszczeniem. Natomiast sygnał autotestu doprowadzany z generatora poprzez elektrody do wzmacniacza pomiarowego zapewnia największy zakres autokontroli wskaźnika, obejmujący kontrolę sprawności działania zarówno połączeń między elektrodami, które są niezbędne do prawidłowej eliminacji wpływu sąsiednich pól elektrycznych, a także pozostałych elementów obwodu elektronicznego wskaźnika. Poza tym tuba utworzona przez stożkowe powierzchnie membrany i dna puszki sygnalizatora akustycznego powoduje wzmocnienie sygnału akustycznego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wskaźnik napięcia w przekroju osiowym, a fig. 2 - blokowy schemat elektryczny wskaźnika.

Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia posiada izolacyjną obudowę 1 wykonaną w kształcie rury, której dolny koniec na części obwodu ma rozszerzoną stożkowo powierzchnię z wydłużoną jednostronnie ścianką. W górnej części obudowy 1 osadzona jest wewnątrz głowica 2 z materiału izolacyjnego. Głowica 2 zamocowana jest w obudowie 1 przy pomocy nakrętki dociskowej 3 nakręconej na śrubie specjalnej 4 umocowanej w głowicy 2 i przechodzącej przez osiowy otwór obudowy 1. W śrubie specjalnej 4 osadzony jest wymienny kołek stykowy 5, z którym za pośrednictwem śruby specjalnej 4 połączona jest metalowa elektroda pierwsza 6 zatopiona w głowicy 2. W walcowej wnęce głowicy 2 ułożone są, równolegle do elektrody pierwszej 6, dwie metalowe elektrody druga 7 i trzecia 8 zalane materiałem izolacyjnym. Wewnątrz obudowy 1, w jej środkowej części, umieszczona jest wkładka montażowa 9. Na wkładce montażowej 9 umocowana jest płytka drukowana 10 obwodu elektronicznego i metalowy ekran 11 oraz bateria zasilająca 12, przy czym z masą płytki drukowanej 10 obwodu

PL 201 460 B1 elektronicznego połączona jest elektroda druga 7. Górna część wkładki montażowej 9 połączona jest z głowicą 2, a dolna część z puszką 13 sygnalizatora akustycznego składającego się z elementu piezoelektrycznego 14 połączonego za pośrednictwem kostki dystansowej 15 z membraną 16. Wewnątrz puszki 13 umieszczony jest metalowy pierścień 17. Membrana 16 i dno 18 puszki 13 mają stożkowe powierzchnie, które w dolnych częściach są rozbieżne i tworzą tubę. W dolnej części ścianki walcowej puszki 13 wykonane są obwodowo otwory 19 stanowiące wyjścia sygnału akustycznego wzmocnionego w tubie. Puszka 13 połączona jest szczelnie z pokrywą 20. Wewnątrz pokrywy 20 umieszczona jest metalowa elektroda czwarta 21 zalana materiałem izolacyjnym i połączona z wyjściem generatora autotestu oraz z elektrodą trzecią 8 połączoną z wejściem wzmacniacza pomiarowego, który wraz z generatorem autotestu położony jest na płytce drukowanej 10 obwodu elektronicznego. Elektroda czwarta 21 połączona jest przewodem elektrycznym z pierścieniem 17, przez co zwiększa swoją powierzchnię. W pokrywie 20 osadzone są mechaniczny włącznik 22 i czerwona dioda świecąca 23 stanowiąca sygnalizator optyczny wskaźnika napięcia. Przewody łączące włącznik 22 i diodę świecącą 23 z płytką drukowaną 10 obwodu elektronicznego oraz elektrodę czwartą 21 z pierścieniem 17, który połączony jest z płytką drukowaną 10, ułożone są w kanałku 24 wykonanym pionowo w ściance puszki 13. Tak wykonany kanałek 24, szczelne przyklejenie obwodu membrany 16 do wewnętrznej ścianki puszki 13, zastosowanie górnego pierścienia uszczelniającego 25 pomiędzy obudową 1 i głowicą 2 oraz dolnego pierścienia uszczelniającego 26 pomiędzy obudową 1 i puszką 13 sygnalizatora akustycznego, a także wykonanie szczelnych połączeń klejonych pozostałych części składowych wskaźnika, skutecznie zabezpiecza obwód elektroniczny przed zawilgoceniem.

Kontrola napięcia odbywa się poprzez dotknięcie kołkiem stykowym 5 do sprawdzanego obiektu. Prąd zmienny od sprawdzanego obwodu elektrycznego płynie za pośrednictwem kołka stykowego 5, przez pojemność między elektrodami pierwszą 6 i drugą 7 do masy obwodu elektronicznego na płytce drukowanej 10, a następnie przez wzmacniacz pomiarowy do elektrody czwartej 21 i przez pojemność między elektrodą czwartą 21 a ziemią do ziemi. We wzmacniaczu pomiarowym następuje zamiana prądu na napięcie i jego wzmocnienie, a następnie ocena poziomu napięcia przez mikroprocesor. Przy napięciu odpowiadającemu wartości określonej zakresem wskaźnika zostają wygenerowane ciągłe sygnały akustyczny i optyczny, oznaczające obecność napięcia w badanym obiekcie. Przy napięciu niższym od podanego zakresu lub przy braku napięcia wskaźnik generuje przerywany sygnał akustyczny oraz przerywany sygnał optyczny w postaci migającej czerwonej diody świecącej 23, które to sygnały świadczą o braku określonej wartości napięcia, a jednocześnie są sygnałami autotestu potwierdzającymi sprawność wskaźnika napięcia.

Jeżeli w pobliżu wskaźnika znajdują się źródła obcych napięć zakłócających, istniejące pojemności pomiędzy nimi a elementami obwodu elektronicznego wskaźnika powodują powstanie prądów zakłócających, które zależnie od wielkości i fazy napięcia obcego zmieniają sumaryczną wartość prądu płynącego przez wzmacniacz pomiarowy. Umieszczenie w głowicy 2, oprócz elektrod pierwszej 6 i drugiej 7, elektrody trzeciej 8 połączonej z elektrodą czwartą 21 i wejściem wzmacniacza pomiarowego, oraz odpowiednie usytuowanie elektrod pierwszej 6, drugiej 7, trzeciej 8 i czwartej 21 względem siebie powoduje, poprzez wprowadzenie w ten sposób dodatkowych specjalnie zaprojektowanych pojemności między obwodem elektronicznym wskaźnika a źródłami obcych pól, zmniejszenie wielkości prądów zakłócających płynących przez wzmacniacz pomiarowy.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia zawierający izolacyjną obudowę posiadającą w górnej części kołek stykowy, oraz umieszczone w obudowie źródło zasilania, płytkę drukowaną obwodu elektronicznego, sygnalizator akustyczny z elementem piezoelektrycznym i membraną umieszczonymi w puszce, a ponadto sygnalizator optyczny i włącznik, zaś w dolnej części otwory stanowiące wyjścia sygnału akustycznego, znamienny tym, że pomiędzy kołkiem stykowym (5) a płytką drukowaną (10) obwodu elektronicznego, zamocowaną na wkładce montażowej (9), umieszczone są trzy wzajemnie od siebie odizolowane elektrody (6, 7 i 8), z których elektroda pierwsza (6) połączona jest z kołkiem stykowym (5), zaś elektroda druga (7) połączona jest z masą płytki drukowanej (10) obwodu elektronicznego, natomiast elektroda trzecia (8) połączona jest z elektrodą czwartą (21) i wejściem wzmacniacza pomiarowego położonego na płytce drukowanej (10).

   PL 201 460 B1
2. 2. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszczona w dolnej części wskaźnika elektroda czwarta (21) usytuowana jest w odpowiedniej odległości od pozostałych elektrod pierwszej (6), drugiej (7) i trzeciej (8), przy czym wielkości powierzchni poszczególnych elektrod (6, 7, 8 i 21) są wzajemnie uzależnione.
3. 3. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia według zastrz. 1, znamienny tym, że do elektrody czwartej (21) podłączone jest wyjście generatora autotestu położonego na płytce drukowanej (10) obwodu elektronicznego.
4. 4. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia według zastrz. 1, znamienny tym, że kołek stykowy (5) połączony jest z płytką drukowaną (10) obwodu elektronicznego przez zastosowanie sprzężenia pojemnościowego wytworzonego przez elektrody pierwszą (6), drugą (7) i trzecią (8).
5. 5. Akustyczno-optyczny wskaźnik napięcia według zastrz. 1, znamienny tym, że z dolną częścią wkładki montażowej (9) połączona jest puszka (13) sygnalizatora akustycznego z elementem piezoelektrycznym (14) i membraną (16), przy czym membrana (16) i dno (18) puszki (13) mają stożkowe powierzchnie, które w dolnej części są rozbieżne i tworzą tubę.