DE102005039671A1

DE102005039671A1 - Kombinierte Testinstrumentensonde und Spannungsdetektor

Info

Publication number: DE102005039671A1
Application number: DE102005039671A
Authority: DE
Inventors: James L. Woodinville Cavoretto
Original assignee: Fluke Corp
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-03-23
Also published as: GB2417569A; ITTO20050588A1; ES2285906A1; US7242173B2; FR2874699B1; GB0517013D0; US20060043959A1; FR2874699A1; GB2417569B; ES2285906B1

Abstract

Ein Spannungsdetektor wird mit einer Testinstrumentensonde kombiniert, um eine Angabe der Anwesenheit einer Wechselspannung bereitzustellen, wenn sich die Testinstrumentensonde einer Wechselspannungsquelle nähert oder mit dieser in Kontakt kommt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Testinstrumentensonden und insbesondere eine kombinierte Testinstrumentensonde und einen Spannungsdetektor.

Testinstrumente wie z.B. digitale Mehrfachmeßgeräte, analoge Spannungs-Widerstands-Meßgeräte, Oszilloskope und dergleichen werden verwendet, um elektrische Parameter wie z.B. Wechsel- und Gleichspannungen und -ströme zu messen. Testsonden werden verwendet, um Testinstrumente mit elektrischen oder elektronischen Schaltungen zu verbinden, so daß Messungen durchgeführt werden können. Ein Problem existiert in Situationen, in denen ein Instrumentenbenutzer eine Sonde mit einer potentiell gefährlichen Wechselspannungsquelle verbindet und keinen Meßwert erhält, wenn tatsächlich eine hohe Spannung vorliegt. Diese Situation ohne Meßwert kann durch zerbrochene oder abgetrennte Testzuleitungen, zerbrochene Wechselspannungsbuchsen oder selbst dann, wenn sich das Testinstrument in einer anderen Meßbetriebsart als der beabsichtigten befindet, entstehen. Falsche Meßwerte oder eine Angabe, daß keine Spannung vorliegt, wenn tatsächlich eine gefährliche Spannung existiert, können eine gefährliche Situation für den Benutzer schaffen, der sich auf das Instrument verläßt.

Sowohl kontaktlose Spannungsdetektoren als auch Kontaktspannungsdetektoren sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und werden häufig als Kontinuitätsprüfer, Lichtgriffel, Voltstäbe oder -abtaststäbe oder zuleitungslose Spannungssonden bezeichnet. Das US-Patent Nr. 3 919 631, herausgegeben am 11. November 1975 an Brown, und das US-Patent Nr. 5 103 165, herausgegeben am 7. April 1992 an Siratz, offenbaren ähnliche kontaktlose Spannungsdetektoren. Das US-Patent Nr. 4 006 409, herausgegeben am 1. Februar 1977 an Adams, offenbart einen Kontaktspannungsdetektor. Obwohl sie ziemlich nützlich sind, gehen diese Vorrichtungen aufgrund ihrer kleinen Größe leicht verloren oder werden einfach vergessen, wenn ein Techniker ein Testinstrument zum Messen einer elektrischen Schaltung nimmt.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Spannungsdetektor, der geeigneterweise entweder vom kontaktlosen Typ oder vom Kontakttyp sein kann, wird mit einer Testinstrumentensonde kombiniert, um eine Angabe der Anwesenheit einer Wechselspannung zu liefern, wenn sich die Testinstrumentensonde einer Wechselspannungsquelle nähert oder mit dieser in Kontakt kommt. Die Testinstrumentensonde umfaßt einen länglichen Sondenkörper mit einer Längsachse, entlang derer ein leitendes Element angeordnet ist. Ein Teil des leitenden Elements erstreckt sich vom Sondenkörper, um die Kontaktsondenspitze bereitzustellen. Der Spannungsdetektor ist in Nebeneinanderstellung mit dem leitenden Element innerhalb des Sondenkörpers angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel ist ein Spannungssensor in einem kontaktlosen Spannungsdetektor nahe der Sondenspitze angeordnet und von dieser isoliert, um eine Wechselspannung abzutasten, wenn sich die Sondenspitze einer Wechselspannungsquelle nähert oder mit dieser in Kontakt kommt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine elektrisch leitende Kontaktspitze eines Kontaktspannungsdetektors nahe der Sondenspitze angeordnet und kann tatsächlich mit der Sondenspitze in Kontakt stehen. Sowohl in der kontaktlosen als auch der Kontaktsituation kann der Spannungsdetektor an einer Testinstrumentensonde angebracht werden oder eine einheitliche Struktur kann vorgesehen werden, in der der Spannungsdetektor und die Testsonde einteilig kombiniert sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1A ist eine aufgeschnittene Ansicht eines typischen Spannungsdetektors des Standes der Technik;
1B ist ein Diagramm eines typischen Spannungsdetektors des Standes der Technik;
2 zeigt ein Testinstrument mit Sonden;
3A zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels einer kombinierten Testinstrumentensonde und eines kontaktlosen Spannungsdetektors;
3B zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels einer kombinierten Testinstrumentensonde und eines Kontaktspannungsdetektors;
4A zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels einer einheitlichen Struktur, die eine Testinstrumentensonde und einen kontaktlosen Spannungsdetektor kombiniert;
4B zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels einer einheitlichen Struktur, die eine Testinstrumentensonde und einen Kontaktspannungsdetektor kombiniert;
5 zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels eines Spannungsdetektors, der zum Anbringen an einer Testinstrumentensonde ausgelegt ist; und
6 zeigt die Details eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Spannungsdetektors, der zum Anbringen an einer Testinstrumentensonde ausgelegt ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Mit Bezug auf 1A der Zeichnungen ist eine aufgeschnittene Ansicht eines Spannungsdetektors 10 des Standes der Technik gezeigt, die die internen Komponenten zeigt. 1B ist ein Diagramm der elektrischen Schaltung innerhalb des Spannungsdetektors 10. Die folgende Beschreibung gilt für sowohl 1A als auch 1B. Im Fall eines kontaktlosen Spannungsdetektors ist ein Sensorelement 12 vollständig vom externen Teil des Spannungsdetektors isoliert und tastet elektrische Wechselspannungsfelder durch kapazitive Kopplung ab. Im Fall eines Kontaktspannungsdetektors erstreckt sich das Element 12' durch ein Ende des Spannungsdetektors, um eine elektrisch leitende Kontaktspitze zu bilden, wie in Durchsicht gezeigt. Das Element 12–12' ist über einen Widerstand 14 mit der Basis eines Transistors 16 verbunden, der als Darlington-Transistor mit hoher Verstärkung gezeigt ist. Der Kollektor des Transistors 16 ist über eine Leuchtdiode (LED) 18 mit dem positiven Anschluß einer Batterie 20 verbunden. Der Emitter des Transistors 16 ist mit dem negativen Anschluß der Batterie 20 verbunden. Im Betrieb, wenn im Fall eines kontaktlosen Spannungsdetektors ein Wechselspannungsfeld mit ausreichender Größe, das vom Sensorelement 12 abgetastet wird, den Transistor 16 durchsteuert, oder wenn im Fall eines Kontaktspannungsdetektors das elektrisch leitende Spitzenelement 12' mit einer Wechselspannung in Kontakt kommt und den Transistor 16 durchsteuert, fließt ein von der Batterie 20 gelieferter Strom durch den Transistor 16 und schaltet die LED 18 ein. Dies sieht eine visuelle Anzeige für den Benutzer des Spannungsdetektors 10 vor, daß eine Wechselspannung vorhanden ist.
Obwohl viele Verbesserungen an kontaktlosen Spannungsdetektoren und Kontaktspannungsdetektoren über die Jahre vorgenommen wurden, ist das Betriebskonzept immer noch dasselbe. Verbesserungen umfassen die Verwendung von Mikroschaltungen und verbesserten LEDs, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und eine Miniaturisierung auf eine kleinere Größe der gesamten Einheit zu ermöglichen. Sensoren können nun Miniaturspulen und -magnete enthalten, um elektrische Felder zu erfassen. Miniaturlautsprecher wurden hinzugefügt, um Töne auszusenden, ebenso wie Lichtanzeigen, wenn ein Wechselspannungsfeld erfaßt wird. Für kontaktlose Spannungsdetektoren können auch blinkende Lichter oder verschiedenfarbige LEDs eine Angabe der erfaßten Feldstärke vorsehen, wobei ein stetiges Licht oder ein stetiger Ton das höchste erfaßte Wechselspannungsfeld darstellt.
2 zeigt ein Testinstrument 30 wie z.B. ein digitales Mehrfachmeßgerät mit einem Paar von Testsonden 32 und 34, die über Testzuleitungen 36 und 38 mit Eingangsbuchsen 40 bzw. 42 verbunden sind, die geeigneterweise Volt- (V) und Erdungs- (GND) Eingänge in das Testinstrument 30 sein können. Ein Spannungsdetektor 44 ist an der Sonde 32 angebracht gezeigt, welche in diesem Fall die Spannungssonde ist. Im Betrieb, wenn der Spannungsdetektor 44 nahe eine oder in Kontakt mit einer Wechselspannungsquelle gebracht wird, liefert der Spannungsdetektor 44 eine Angabe derselben. Dies ist für den Benutzer des Instruments 30 insofern günstig, als im Fall, daß die Testzuleitung 36 zerbrochen oder von der Eingangsbuchse 40 getrennt ist, oder wenn sich ein Betriebsartenauswahlschalter 46 nicht in der Volt-Position befindet, oder wenn eine Sicherung durchgebrannt ist oder ansonsten kein Meßwert auf dem Betrachtungsbildschirm 48 angezeigt wird, der Benutzer sofort alarmiert wird, daß etwas nicht stimmt, was ihm ermöglicht, seine Anlage vor dem Weitermachen zu prüfen. Durch Testen beider Seiten einer Wechselspannungsbuchse kann auch die "spannungsführende" Seite sofort erfaßt werden, was sicherstellt, daß die Testzuleitungen korrekt verbunden sind.
3A zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels einer kombinierten Sonde und eines kontaktlosen Spannungsdetektors. Die Sonde 32' weist einen länglichen Körper, der aus einem Isolationsmaterial wie z.B. Kunststoff ausgebildet ist, mit einem leitenden Element 50, das in gestrichelten Linien gezeigt ist und das entlang einer Längsachse angeordnet ist, auf. Ein Teil des leitenden Elements 50 erstreckt sich von einem Ende des Sondenkörpers, um eine elektrisch leitende Sondenspitze 52 festzulegen. Ein Draht innerhalb der Isolationsmantel-Testzuleitung 36', der in gestrichelten Linien gezeigt ist, verbindet mit dem leitenden Element 50 nahe dem entgegengesetzten Ende des Sondenkörpers. Ein kontaktloser Spannungsdetektor 44' ist in Nebeneinanderstellung zur Längeachse des Sondenkörpers montiert, wobei ein Abtastelement 54, das in gestrichelten Linien gezeigt ist, benachbart zur Sondenspitze 52, aber von dieser isoliert angeordnet ist. Eine oder mehrere LEDs 56 und ein Lautsprecher 58 sehen eine Angabe eines erfaßten Wechselspannungsfeldes vor.
3B zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels einer kombinierten Sonde und eines Kontaktspannungsdetektors. Die grundlegende Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels ist zu jener von 3A ähnlich, außer daß anstelle eines isolierten Abtastelements 54 der Kontaktspannungsdetektor 44'' eine elektrisch leitende Spitze 54' aufweist. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet. Die elektrisch leitende Spitze 54' kann sich von einem Ende des Spannungsdetektors 44'' erstrecken, wie in durchgezogenen Linien gezeigt, oder sie kann gebogen sein und mit der Sondenspitze 52 elektrisch verbunden sein, wie in Durchsicht gezeigt.
Es gibt zahlreiche Weisen zum Anbringen des Spannungsdetektors 44'–44'' an der Sonde 32', um eine kombinierte Testinstrumentensonde und einen Spannungsdetektor bereitzustellen, einschließlich Klebstoffen, Bändern und Band. Der Fingerschutz 60, der den Sondenkörper umgibt, kann geringfügig gewölbt sein, um ihn an das Profil des Körpers des Spannungsdetektors 44'–44'' anzupassen, oder der Körper des Spannungsdetektors 44'–44'' kann einen Schlitz aufweisen, der in diesen geschnitten ist, um den Fingerschutz 60 aufzunehmen. Der Spannungsdetektor 44'–44'' kann dauerhaft an der Sonde 32' angebracht werden oder er kann lösbar angebracht werden, das heißt derart angebracht werden, daß er leicht abgenommen werden kann.
4A zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels, in dem eine Testinstrumentensonde und ein kontaktloser Spannungsdetektor zu einer einheitlichen Struktur kombiniert sind. Der längliche Körper der Sonde 100 ist in einer Schnittansicht gezeigt, so daß die inneren Details zu sehen sind. Ein leitendes Element 102 ist entlang einer Längsachse angeordnet, wobei eine leitende Sondenspitze 104 mit einem Ende verbunden ist und ein Draht 106 innerhalb einer Isolationsmantel-Testzuleitung 108 mit dem anderen Ende verbunden ist. Ein Abtastelement 110 ist benachbart zur elektrisch leitenden Sondenspitze 104 angeordnet und von dieser isoliert. Das Abtastelement 110 ist mit einer Leiterplatte 112 verbunden, die die mikroelektronische Erfassungsschaltung trägt, und eine LED 114 ist auch mit der Leiterplatte 112 verbunden. Die LED 114 kann entweder vom Körper der Sonde 100 hervorragen oder sie kann hinter einem durchscheinenden oder transparenten Fenster angeordnet sein. Eine Batterie 116 liefert eine Betriebsleistung zur Erfassungsschaltung. Obwohl die Sonde 100 als festes Isolationsmaterial wie z.B. Kunststoff gezeigt ist, das die Spannungsdetektorkomponenten einkapselt, könnte sie genau so leicht aus zwei Hälften mit einem hohlen Inneren ausgebildet sein, um die Spannungsdetektorkomponenten aufzunehmen.
4B zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels, in dem eine Testinstrumentensonde und ein Kontaktspannungsdetektor in einer einheitlichen Struktur kombiniert sind. Die grundlegende Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels ist ähnlich zu jener von 4A, außer daß anstelle eines isolierten Abtastelements 110 ein Abtastelement 110' gezeigt ist, das mit der Sondenspitze 104 elektrisch verbunden ist. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet.
5 zeigt die Details eines Ausführungsbeispiels eines Spannungsdetektors 120, der dazu ausgelegt ist, an einer Sonde 122 angebracht zu werden, die als gestrichelte Linien gezeigt ist. Montagemedien können ein Klebemedium oder ein oder mehrere ringförmige Elemente in Form von Ringen oder Bändern umfassen. Das gezeigte Ausführungsbeispiel verwendet zwei Ringe, um Stabilität bereitzustellen. Diese Ringe können vollständige Ringe oder gespaltene oder Teilringe sein. Wie gezeigt, sind es biegsame ringförmige Elemente 124, 126, 128 und 130, die geeigneterweise aus Kunststoff geformt sein können, um Teilringe 132 und 134 auszubilden, die die Sonde 122 umgeben und greifen. Die Öffnung in den Teilringen ermöglicht, daß der Benutzer den Spannungsdetektor 120 über die Testsonde 140 schnappen läßt und den Spannungsdetektor 120 auf die Sonde 122 hochschiebt. Die Teilringe 132 und 134 können einteilig mit dem Körper des Spannungsdetektors 120 geformt werden oder sie können separat geformt und an diesen geklebt werden.
6 zeigt die Details eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Spannungsdetektors 120', der dazu ausgelegt ist, an einer Sonde 122' angebracht zu werden. Ein Klebestreifen 150 ist der Länge nach entlang der Außenfläche des Spannungsdetektors 120' angeordnet. Der Klebstoff 150 kann geeigneterweise ein beliebiger einer Anzahl von bekannten Klebstoffen sein, einschließlich eines doppelseitigen Bandes, Kleisters oder Kitts oder Silikonklebstoffs. Es ist nicht erforderlich, daß das Klebemedium 150 ein fester Streifen ist, da offensichtlich Klebstoffpunkte, die entlang der Oberfläche angeordnet sind, genauso wirksam sind.
Obwohl ich mehrere Ausführungsbeispiele einer kombinierten Testinstrumentensonde und eines kontaktlosen Spannungsdetektors gezeigt und beschrieben habe, ist es für Fachleute ersichtlich, daß viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom hierin gelehrten Konzept in seinen breiteren Aspekten abzuweichen.

Claims

Testinstrumentensonde mit: einem Sondenkörper, der ein leitendes Element aufnimmt, wobei zumindest ein Teil des leitenden Elements eine elektrisch leitende Sondenspitze festlegt; und einem Spannungsdetektor, der am Sondenkörper angebracht ist, wobei der Spannungsdetektor eine Einrichtung zum Erfassen einer Spannung und einen Spannungsindikator, der auf die erfaßte Spannung reagiert, aufweist.
Testinstrumentensonde nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Erfassen einer Spannung ein Abtastelement ist, das mit einer Detektorschaltung gekoppelt ist, wobei das Abtastelement vom leitenden Element elektrisch isoliert ist.
Testinstrumentensonde nach Anspruch 2, wobei das Abtastelement benachbart zur elektrisch leitenden Sondenspitze angeordnet ist und von dieser isoliert ist.
Testinstrumentensonde nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Erfassen einer Spannung eine elektrisch leitende Kontaktspitze ist, die mit einer Detektorschaltung gekoppelt ist.
Testinstrumentensonde nach Anspruch 4, wobei die elektrisch leitende Kontaktspitze mit der elektrisch leitenden Sondenspitze elektrisch verbunden ist.
Kombinierte Testinstrumentensonde und Spannungsdetektor mit: einem länglichen Sondenkörper mit einer Längsachse; einem leitenden Element, das entlang der Längsachse angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des leitenden Elements sich vom Sondenkörper erstreckt, um eine elektrisch leitende Sondenspitze festzulegen; und einem Spannungsdetektor, der in Nebeneinanderstellung mit dem leitenden Element angeordnet ist, wobei der Spannungsdetektor eine Einrichtung zum Erfassen einer Spannung und einen Spannungsindikator, der auf die erfaßte Spannung reagiert, umfaßt.
Kombinierte Testinstrumentensonde und Spannungsdetektor nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung zum Erfassen einer Spannung ein Abtastelement ist, das mit einer Detektorschaltung gekoppelt ist, wobei das Abtastelement vom leitenden Element elektrisch isoliert ist.
Kombinierte Testinstrumentensonde und Spannungsdetektor nach Anspruch 7, wobei das Abtastelement benachbart zur elektrisch leitenden Sondenspitze angeordnet ist und von dieser isoliert ist.
Kombinierte Testinstrumentensonde und Spannungsdetektor nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Erfassen einer Spannung eine elektrisch leitende Kontaktspitze ist, die mit einer Detektorschaltung gekoppelt ist.
Kombinierte Testinstrumentensonde und Spannungsdetektor nach Anspruch 4, wobei die elektrisch leitende Kontaktspitze mit der elektrisch leitenden Sondenspitze elektrisch verbunden ist.
Spannungsdetektor, der zum Anbringen an einer Testinstrumentensonde ausgelegt ist, mit: einer Spannungsdetektorschaltung, einem Spannungsindikator, der auf die erfaßte Spannung reagiert, und einer Batterie zum Liefern von Betriebsleistung zur Detektorschaltung und zum Indikator, die innerhalb eines isolierenden Gehäuses montiert sind; und einem Montagemedium an dem Gehäuse zum Montieren des Spannungsdetektors an der Testinstrumentensonde.
Spannungsdetektor, der zum Montieren an einer Testinstrumentensonde ausgelegt ist, nach Anspruch 11, wobei das Montagemedium mindestens ein ringförmiges Element zum Greifen der Testinstrumentensonde umfaßt.
Spannungsdetektor nach Anspruch 12, wobei das mindestens eine ringförmige Element einen Teilring umfaßt, der aus einem Paar von biegsamen Elementen ausgebildet ist.
Spannungsdetektor nach Anspruch 11, wobei das Montagemedium ein Klebemedium umfaßt.