Электрический пробник

эле ет бытьелостностиия напряГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Ленинградское проектнментальное отделение Всесонаучно-исследовательскогоПроектэлектромонтаж"(57) Изобретение относитсяизмерительной технике и моиспользовано для проверкиэлектрических цепей и кали жения. Целью изобретения являетсяповышение надежности пробника приэксплуатации за счет дополнительнойзащиты от перегрузок входных цепей.Электрический пробник содержит днавходных щупа 1, усилитель 6, токоограничивающие резисторы 2, источник3 питания и светоизлучающие диоды 11и 18, Кроме того, в него введены управляемый генератор 10 импульсов, компаратор 14 и выпрямитель 12, а усилитель снабжен блоком Я нелинейной отрицательной обратной связи. Возможныдва режима работы пробника; контрольцелостности 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 читания от внешнего напряжения. 2 ил.Изобретение относится к электроизмерителькой технике и может быть использовано для проверки целостности электрических цепей и наличия напряжения.Цель изобретения - повышение надежности пробника при эксплуатации эа счет дополнителькой защиты от перегрузок входных цепейНа 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 токоогракичивающих резистора 2 подключены к источнику 3 питания, параллельно которому подключен стабилитрок 4, К входным щупам 1 через два токоогракичивающих резистора 5 подключены инвертирующий и кеинвертирующий входы усилителя б, между которыми также включены два соединенных параллельновстречко защитных диода 7. Усилитель 6 охвачен нелинейной отрицательной обратной связью, осуществляемой посредством блока 8 келикейкой отрицательной обратной связи, вход которого подключен к выходу усилителя б, а выход соединен с его иквертирующим входом. В цепь балансировки смещения усилителя б включен переменный резистор 9,Выход усилителя 6 подключен к управляющему входууправляемого 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.Иквертирующий вход компаратора 14 соеринек через резистор 16 с положительным полюсом источника 3 питания. Между входами компаратора 14 также включены два соединенных параллельно-встречна защитных диода 17. Выход компаратора 14 подключен к блокирующему входу 5 управляемого гекератора 10 импульсов, а также к аноду светоизлучающего диода 18. Катоды светоизлучающих диодов 11 и 18 подключены к отрицательному полюсу источника 3 питания. 10 15 20 25 ЗО 40 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 резистивкой положительной обратной связью (резистором20,21 и 22) и резистивко-емкостнойотрицательной обратной связью (резисторы 23 и конденсатор 24), К выкоду угравляемого генератора 1 О ,импульсов подключен усилитель тоха 1,состоящий из эмиттерного повторителя25 и резистора 26. Управляющий входучравляемого генератора 10 импульсов образован резистором 27, его блокирующий вход В - диодом 28.Компаратор 14 содержит усилитель29 и усилитель тока, состоящий изэмиттерного повторителя 30 и резистора 31,Для воэможности питания пробкикаот сухих элементов в качестве усилителей б, 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 ввиде резистора 35 и диода 36, соединенных последовательно, а выпрямитель 12 " посредством диодов 37 и 38.Устройство работает следующим образом.Возможны два режима работы пробкика: контроль целостности цепи иконтроль напряжения, причем переходиз одного режима в другой происходитбез каких-либо переключений в схемепробника.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 контролируемую 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 сопротивленииусилитель 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 к изменению входного сигнала. 1 ОПри возрастании сопротивления контролируемой электрической цепи до величины 5-10 Ом выходное напряжение усйлителя 6 скачком возрастает до значения, примерно равного половине 15 напряжения источника 3 питания. При этом диод 36 блока 8 нелинейной отрицательной обратной связи открывается, и цепь отрицательной обратной связи усилителя 6 замыкается. Уста новка уровня сопротивления контролируемой электрической цепи, при котором происходит этот скачок, производится балансировкой нуля усилителя6 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 цапряже-З 5 . ний на ега управляющем. входе 1 , при этом на ега выходе присутствует непрерыВный сигнал высокого уровня, Управляемый генератор 10 импульсов также заторможен при высоком уровне напря О жения ца его управляющемили блокирующем (Б) входах, при этом на его выходе присутствует непрерывный сигнал низкого уровня, При промежуточном уровне напряжения на управляющем 45 входе 1 на выходе управляемого генератора 10 импульсов возникают импульсы напряжения, максимальная частота повторения которых саставляет 5-10 Гц. По мере увеличения уровня напряжения 5 О на его управляющем входе 1 частота этих импульсов снижается.Работа управляемого генератора 10импульсов (фиг.2) осуществляется следующим образом. 55Выходное напряжение. усилителя 19поступает через резистор 20 ца еганеинвертирующцй 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, которыехарактеризуются 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 ицвертцрующега входа усилителя 19 становится большим потенциала ега цеицвертцрующега входа, усилитель 19 скачкам переходит в состояние, когда напряжение ца ега выходе становится близким к нулю. При этом конденсатор 24 разряжается,ца тех пар, пака потенциал ицвертирующега входа усилителя 19 станет меньшим, чем потенциал ега цеицвертирующега входа, после чего усилитель 19 скачкам переходит в противоположное состояние. Таким образам, усилитель 19 работает как импульсный генератор, причем частота ега выходцых импульсов зависит ат емкости конденсатора 24 и величины така сга перезаряда.К инвертирующему входу усилителя 19 через резистор 27 подключен выход усилителя 6, Выходное напряжение усилителя 6 существенно влияет ца режим работы управляемого генератора 10 импульсов. Если напряжение ца выходе усилителя 6 близка к нулю, та потенциал ицвертирующега входа усилителя 19 смещается ниже потенциала его цеинвертирующега входа. При этом автокалебация 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 эмпттерцый повторитель 25, Этот режим соответствует малому сопротивлению кацтролцруемай электрической цспц.ния. 3 12575Если напряжение на выходе усилителя 6 повышается до уровня, близкого к напряжению источника 3 питания, потенциал инвертирующего входаусилителя 19 становится более высоким,чем потенциал его неинвертирующеговхода. При этом выходное напряжениеусилителя 19 поддерживается близкимк нулю, и светоизлучающий диод 11оказывается погашен. Этот режим соот Оветствует большому сопротивлениюконтролируемой электрической цепи.При промежуточном сопротивлении контро;.ируемой электрической цепи 1,например, в пределах 10-5000 Ом) усилитель 1519 работае в режиме мультивибратора,и светоизлучающий диод 11 излучаетмигающий свет,В режиме контроля целостности цепи выходное напряжение компаратора 2014 близко к нулю, что обегпечиваетсяпротеканием тока от источника 3 питания через резистор 16, правый (почертежу на фиг. 1 и 2) диод 17 и резистор 15. При этом диод , 8 на бло 2 . - 5кирующем входе Б управляемого генератора 10 импульс.ов заперт, а светоизлучающий диод 18 погашен.Режим контроля напрякения имеет осто когда в контролируемой электри- ЗОческой цепи имеется источник напряжения такой величины, что между щупами 1 появляется напряжение, превышающее напряжение источника 3 питания, причем оператор может не знатьо наличии этого напряжения. Под действием этого напряжения возникаетток, направленный встречно по отношению к току смещения на входе компаратора, причем независимо от полярОности напряжения, приложенного междущупами 1,Если напряжение между щупами 1 превышает величину, необходимую для оти45 рания левого (по чертежу на фиг. 1 и 2) диода 17, то компаратор 1 скачком увеличивает свое выходное напряжение до величины, .близкой к напряжению источника 3 питания. При этом свето- излучающий диод 18 загорается, что является сигналом наличия напряже - ния в контролируемой элгкт 1.ической цепи. Выходное напряжение компаратора 14 одновременнс поступает и на блокирующий вход Б управляемого генератора 10 импульсов, При этом управляемьй генератор 10 затормаживается,31 фна инвертирующем входе его усилителя 19 потенциал постоянно превышает потенциал неинвертирующего входа, и напряжение на выходе усилителя 19 Оказывается близким к нулю. Свето- излучающий 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 К 140 УД 12, которые могут работать в широком дапазоне напряжения питания, имеют малое потреблеие и ма;1 ые входы токи (десятки наноампер), Последнее позволяет устаЙовить в их входных цепях защитные резисторы с большим сопротивлением (до 1 мОм), что исключает повреждение усилителеи и перегрев защитных резисторов и диодов 11 ри Отостельно высоком напряжении между щупами Наиболее критичньпп 1 элементами к повып 1 енному входному напряжению являются токоограничивающие резисторы 2, сопротивление которых не может быть Оче 1 гь большим, поскольку оно определяет чувствительность проб- ника в режиме контроля целостности цепи. В реализованном варианте проб- яика каждый иэ резисторог. 2 имеет сопротивление, порядка 20 кОм что поЗВОЛЯЕт ЧЕТКО аэлинатв КОРОТКОЕ Замыкание между щупамп 1 и наличие сопротивления порядка, 10 Ом между ними. Б то же время допускается подача напряжения ц 60 Б между щупами 1 в течее 1 ие 30 с"1 то достаточно для Отклю чения щупов 1 от контролируемой электрической цепи. Стабилитрон А дополнтельно предотвращает п 1 отекание 1 резмерного тока через источник 3 питания от внешнего источника напряжеТаким образом, предлагаемый пробник обладает большей надежностью по сравнению с протот 1 п 1 ом эа счет защить; от перегрузок и повреждений во всех эксплуатационных режимах при исключении переклочателя выбора режима измерений, создающего возможность ошибочньгх действий оператора, могущих привести к поврежденю пробыика при наличии напряжения в контролируемь 1 х электрических цегях,7 12575изобретения формула оставитель С. Вейский ехред Л.Олейник Корректор М. Самборска Петров едакт Тираж 728Государственного комитетелам изобретений и открытМосква, Ж, Раушская на аказ 4912/4 одписн ВНИИпо13035 диэводственно-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 щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при эксплуатации в него дополниО)тельно введены управляемый генератор импульсов, компаратор и выпрямитель, а усилитель снабжен блоком нелинейной отрицательной обратной связи, причем 31 8вход компаратора через выпрямительподключен к входным щупам, управляющий вход управляемого генератора импульсов соединен с выходом усилителя,его блокирующий вход присоединенк выходу компаратора, вход блока нелинейной отрицательной обратной связи подключен к выходу усилителя, еговыход соединен с инвертирующим входом усилителя, а светоиэлучающие диоды раздельно подключены квыходу управляемого генератораимпульсов и выходу компаратора