Электрический пробник

 

Из.обретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проверки целостности электрических цепей и наличия напряжения . Целью изобретения является повышение надежности пробника при эксплуатации за счет дополнительного защиты от перегрузок входных цепей. Электрический пробник содержит дна входных щупа 1, усилитель 6, токоограничивающие резисторы 2, источник 3 питания и светоизлучающие диоды 11 и 18. Кроме того, в него введены управляемый генератор 10 импульсов, компаратор 14 и выпрямитель 12, а усилитель снабжен блоком 8 нелинейной отрицательной обратной связи. Возможны два режима работы пробника: контроль целостности цепи и контроль напряжения , причем переход из одного режима в другой происходит без какихлибо переключений в схеме. Стабилитрон 4 предотвращает протекание чрезмерного тока через источник 3 питания от внешнего напряжения. 2 ил. S (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51} 4 С 01 К 19/00

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ жения. Целью изобретения является повышение надежности пробника при эксплуатации за счет дополнительной защиты от перегрузок входных цепей.

Электрический пробник содержит дна входных щупа 1, усилитель 6, токоограничивающие резисторы 2, источник

3 питания и светоизлучающие диоды 11 и l8. Кроме того, в него введены управляемый генератор 10 импульсов, компаратор 14 и выпрямитель 12, а усилитель снабжен блоком 8 нелинейной отрицательной обратной связи. Возможны два режима работы пробника: контроль целостности цепи и контроль напряжения, причем переход из одного режима в другой происходит без какихлибо переключений в схеме. Стабилитрон 4 предотвращает протекание черезмерного тока через источник 3 читания от внешнего напряжения. 2 ил. ь Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3778627/24-21 (22) 03.08.84 (46) 15.09.86. Бюл. М 34 (71) Ленинградское проектно-экспериментальное отделение Всесоюзного научно-исследовательского института Проектэлектромонтаж" (72) Л.Н. Загальский, Т.В. Осипчук, Г.В. Розенберг и M.10. Раскин (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1068825, кл. G 01 R 19/45, 1982.

Патент США М 4233560, кл.324- 133, 1980. (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБНИК (57) Изобретение относится к электраизмерительной технике и может быть использовано для проверки целостности электрических цепей и наличия напря„„SU„„12575 1 А1

1257531

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проверки целостности электрических цепей и наличия напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности пробника при эксплуатации эа счет дополнительной защиты от перегрузок входных цепей °

На фиг. 1 приведена блок-схема пробника, на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема, вариант выполнения.

Пробник (фиг. 1) содержит два входных щупа 1, которые через два токоограничивающих резистора 2 подключены к источнику 3 питания, параллельно которому подключен стабилитрон 4. K .. входным щупам 1 через два токоограничивающих резистора 5 подключены инвертирующий и неинвертирующий входы усилителя 6, между которыми также включены два соединенных паралл льновстречно защитных диода 7. Усилитель

6 охвачен нелинейной отрицательной обратной связью, осуществляемой посредством блока 8 нелинейной отрицательной обратной связи, вход которого подключен к выходу усилителя 6, а выход соединен с его инвертирующим входом. В цепь балансировки смещения усилителя 6 включен переменный резистор 9, Выход усилителя 6 подключен к управляющему входу J управляемого генератора 10 импульсов.

К выходу управляемого генератора

10 импульсов подключен анод светоизлучающего диода 11.

К входным щупам 1 через выпрямитель 12 и защитный резистор 13 подключен неинвертирующий вход компаратора 14, который через резистор 15 соединен также с отрицательным полюсом источника 3 питания.Инвертирующий вход компаратора 14 соединен через резистор 16 с положительным полюсом источника 3 питания. Между входами компаратора 14 также включены два соединенных параллельно-встречно защитных диода 17. Выход компаратора 14 подключен к блокирующему входу 5 управляемого генератора 10 импульсов, а также к аноду светоизлучающего диода 18. Катоды светоизлучающих диодов 11 и 18 подключены к отрицательному полюсу источника 3 питания.

2(j

На фиг. 2 показан пример конструктивного выполнения управляемого генератора 10 импульсов, компаратора 14, блока 8 нелинейной отрицательной обратной связи и выпрямителя 12.

Управляемый генератор 10 импульсов содержит (фиг.2) усилитель 19, охваченный резистивной положительной обратной связью (резистором

20,21 и 22) и резистивно-емкостной отрицательной обратной связью (резисторы 23 и конденсатор 24). К выкоду угравляемого генератора 10,импульсов подключен усилитель тоха1, состоящий из эмиттерного повторителя

25 и резистора 26. Управляющий вход учравляемого генератора 10 импуль сов образован резистором 27, его блокирующий вход 6 — диодом 28.

Компаратор 14 содержит усилитель

29 и усилитель тока, состоящий из эмиттерного повторителя 30 и резистора 31.

Для воэможности питания пробника от сухих элементов в качестве усилителей 6, 19 и 29 целесообразно использовать операционные усилители.

Для установления рабочей точки операционных усилителей 6, 19 и 29 предусмотрены резисторы 32, 33 и 34.

Блок 8 нелинейной отрицательной обратной связи может быть выполнен в виде резистора 35 и диода 36, соединенных последовательно, а выпрямитель 12 - посредством диодов 37 и 38.

Устройство рябо:ает с".,åäóþùèì образом.

Возможны два режима работы пробника: контроль целостности цепи и контроль напряжения, причем переход из одного режима в другой происходит без каких-либо переключений в схеме пробника.

Режим контроля целостности цепи имеет место, когда между входными щупами 1 отсутствует источник напряжения, а включен пассивный участок контролируемой электрической цепи, сопротивление которого может изменяться от нуля до обрыва. В этом режиме пробник работает следующим образом. Через резисторы 2 и IcoEItpo лируемую электрическую цепь протекает ток от источника 3 литания. При этом напряжение между щупами 1 возрастает по мере увеличения сопротивления контролируемой электрической цепи. При нулевом ее сопротивлении

1257531 4 усилитель 6 насыщен, и напряжение на его выходе (атнасительно отрицательного полюса источника 3 питания) близко к нулю. При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обратнои связи заперт, т.е. цепь отрицательной обратной связи усилителя 6 разомкнута, и он имеет высокую чувствительность K изменению входного сигнала. 10

При возрастании сопротивления контролируемой электрической цепи до величины 5-10 Ом выходное напряжение усйлителя 6 скачком возрастает до значения, примерно равного половине 5 напряжения источника 3 питания. При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обратной связи открывается, и цепь отрицательной обратной связи усилителя 6 замыкается. Уста- 20 новка уровня сопротивления контролируемой электрической цепи, при котором происходит этот скачок, произво. дится балансировкой нуля усилителя

6 с помощью переменного резистора 9.

При дальнейшем возрастании сопротивления контролируемой электрической цепи выходное напряжение усилителя

6 постепенно увеличивается, достигая уровня насыщения (примерно равнога 30 напряжению источника 3 питания) при сопротивлении контролируемой электрической цепи, равном 8-10 кОм.

Управляемый генератор 10 импульсов заторможен при низком уровне напряже-д . ний на ега управляющем. входе У, при этом на ега выходе присутствует непрерыВный сигнал высокого уровня. Управляемый генератор 10 импульсов также заторможен при высоком уровне напря- 40 жения на его управляющем Q) или блокирующем (Б) входах, при этом на

его выходе присутствует непрерывный сигнал низкого уровня, При промежуточном уровне напряжения на управляющем 45 входе У на выходе управляемого генератора 10 импульсов возникают импульсы напряжения, максимальная частота повторения которых саставляет 5-10 Гц.

11о мере увеличения уровня напряжения 50 на его управляющем входе У частота этих импульсов снижается.

Работа управляемого генератора 10 импульсов (фиг.2) осуществляется следующим образом. 55

Выходное напряжение..усилителя 19 поступает через резистор 20 на его неинвертирующий вход, к которому подключен делитель, состоящий из резисторов 21 и 22. Паличие цепи иоложительной обратной связи делает характеристику усилителя 19 релейной, т. ° е. он может находиться в одном из двух устойчивых состояний, которые характеризуются тем, что в первом из них его выходное напряжение близко к нулю, во втором — к напряжению источника 3 питания (отсчет напряжений производится от минусового зажима источника 3 питания). Потенциал неинвертирующего входа усилителя 19 также может иметь два уровня, зависящих от величины выходного напряжения.

Если напряжение на выходе усилителя 19 близко к напряжению источника

3 питания, та конденсатор 24 постепенно заряжается.

Когда потенциал инвертирующега входа усилителя 19 становится большим потенциала ега неинвертнрующега входа, усилитель 19 скачкам переходит в состояние, когда напряжение на его выходе становится близким к нулю. При этом конденсатор 24 разряжается,ца тех пар, пака потенциал инвертирующега входа усилителя 19 станет меньшим, чем пате".öêàë ега неинвертирующега входа, пасла чего усилитель 19 cKG÷êîè перехадиг в противоположное состояние. Таким образам, усилитель 19 работает как импульсный генератор, причем частота ега выходных импульсов зависит ат емкости конденсатора 24 и величины то:a pro rreрезаряда.

К инвертирующему входу усилителя

19 через резистор 27 подключен выход усилителя 6. Выходное напряжение усилителя 6 существенно влияет на режим работы управляемого генератора 10 импульсов. Если напряжение на выходе усилителя 6 близка к нулю, та потенциал инвертирующега входа усилителя

19 смещается ниже потенциала его неинвертирующега входа. При этом автокалеба ия управллемага генератора 10 импульсов становятся невозможными, и на выходе усилителя 19 устанавливается высокий уровень напряжения, чта обеспечивает неравномерное излучение светодиода 11, подключенного к усилителю 19 через эмпттерный повторитель 25. Этот режим соответствует малому сопротивлению контролируемой электрической цспп.

3 12575

Если напряжение на выходе усилителя 6 повышается до уровня, близкого к напряжению источника 3 питания, потенциал инвертирующего входа усилителя 19 становится более высоким, чем потенциал его неинвертирующего входа. При этом выходное напряжение усилителя 19 поддерживается близким к нулю, и светоизлучающий диод 11 оказывается погашен. Этот режим соот- 1п ветствует большому сопротивлению контролируемой электрической цепи.

При промежуточном сопротивлении контра;-ируемой электрической цепи (например, в пределах 10-5000 Ом) усилитель 15

19 работае в режиме мультивибратара, и светаизлучающий диод 11 излучает мигающий свет, В режиме контроля целостности цепи выходное напряжение компарятаря 20

14 близка к нулю, чта обеспечивается протеканием тока от источника 3 питания через резистор 16. правый (по чертежу на фиг. 1 . 2) диод 17 и ре-. зистор 15. При э- îì д- ио,д .;, 8 ня бло- 5 кирующем входе О управляемого генератора 10 импульс.ав заперт„, а светаизлу Зающий диод 18 погашен.

Режим контроля напря>кения имеет 3есто„ когда в контролируемой электри-- 30 ческой цепи имеется источник напряжения такой величины, что между щупами 1 появляется напряжение, превышающее напряжение источника 3 питания, причем оператор может не знать о наличии этого напряжения. Под действием этого напряжения возникает так, направленный встречна rio Отношению к току смещения на входе кампаратора, причем независимо от поляр-4Q ности напряжения, приложенного между щупами 1.

Если напряжение между щупами 1 превышает величину, необходимую для отIIH

45 рания левого (по чертежу на фиг. 1 и

2} диода 17, то компяратор 14 скачком увеличивает свое выходное напряжение до величины, .близкой к напряжению источника 3 питания. При этом светоизлучающий диод 18 загорается, чта является сигналом наличия напряже— ния в контролируемой элект1ическай цепи. Выходное напряжение компарятора 14 одновременнс поступает и ня блокирующий вход Б управляемого генератора 10 импульсов. При этом управляемь>й генератор 10 затормаживается, 31 ф на инвертирующем входе его усилителя

19 потенциал постоянно превышает потенциал неинвертирующего входа, и напряжение на выходе усилителя 19 оказывается близким к нулю. Светоизлучающий диод 11 при этом погашен независимо от уровня напряжения на выходе усилителя 6. Тем самым исключается возможность одновременного зажигания светоиэлучающих диодов 11 и 18.

В качестве усилителей целесообразно использовать операционные усилители типа К140 УД12, которые могут работать в широком диапазоне напряжения питания, имеют малое потребление и ма;1ые вхаднь!е тОки (десятки няноампер}, Последнее позволяет устаЙовить в их входных цепях защитные

peзисторы с больши." . сапрОтиьлением (до 1 мОм), что исключает повреждение усилителеи и перегрев защитных

:>езистОров и диодов при Относительна высоком напряжении между щупами

Няибо>1се I.".ритич33ь333и элементами к повышенному входному напряжению я33ляются токООгряничивяющие рези стары 2, сопротивление которых не мажет быть Очень большим, поскольку

Оно определяет чувствительность пробникя в режиме контроля целостности цепи. В реализованном варианте пробяика каждый иэ резистораг- 2 имеет сопротивление, порядка 20 кОм что позволяет четка >язличять короткое замыкание между щупямп 1 и наличие сопротивления порядка. 10 Ом между ними.

Б то же время допускается подача напряжения 460 Б между щунями 1 в течение 30 с, что достаточно для отключения щупов 1 î-: коптролируемай электрической ценив Стабилитрон 4 дапОлнительно предотвращает протекание черезмерного тока через источник 3 питания от внешнего источника напряжения.

Таким образам, предлагаемый пробник обладает большей надежностью по сравнению с прототипом эя счет защить; от перегрузок и поь3режде33ий3 во всех эксплуатационных режимах при исключении переключателя выбора режима

HЗМЕ1>ЕНИЙ, CO HIGIIIPI O

Ошибочных действий оператора, могущих пр - ; повреждению прабника гри наличии напряжения в контролируемых электрических цегях.

7 12575 изобретения

Формула

Составитель С. Вейский

Редактор М. Петрова Техред Л.Олейник

Корректор М. -Самборская

Заказ 4912/42 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Пров:<тная, 4

Электрический пробник, содержащий два входных щупа, усилитель, входы которого через токоограничивающие 5 резисторы подключены к входным щупам, источник питания и два светоизлучающих диода, о т л и ч . ю шийся тем, что, с целью повышения надежности при эксплуатации в него дополни-10

I тельно введены управляемый генератор импульсов, компаратор и выпрямитель, а усилитель снабжен блоком нелинейной отрицательной обратной связи, причем

31 8 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 светоиэлучающие диоды раздельно подключены к выходу управляемого генератора импульсов и выходу компаратора