DE2849529C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einpoligen Spannungsprüfer für hohe Wechselspannungen mit einem Kontaktfühler, einer mit der Erde kapazitiv zusammenwirkenden Masse und einer paral­ lel zu einem Kondensator geschalteten Gasentladungsröhre mit einer mit einem Sägezahngenerator über einen Transformator verbundenen Steuerelektrode.

Derartige einpolige Spannungsprüfer bestehen im wesent­ lichen aus einem Eingangskontakt oder Kontaktfühler sowie elektrisch leitenden Bauelementen, die mit der Erde kapazi­ tiv zusammenwirken. Wird der Kontaktfühler mit einem Leiter in Berührung gebracht, der mit Bezug auf die Erde unter einer Wechselspannung steht, fließt ein sehr kleiner Strom in der Größenordnung von 10 bis 100 Mikroampere, der von der Höhe der Spannung im Raum zwischen dieser Masse und der Erde abhängt. Der Spannungsprüfer weist ferner eine Anzeige auf, die ein Signal aussendet, sobald der Strom einen vorbestimmten Wert erreicht, der der Empfindlichkeitsschwel­ le des Gerätes entspricht. Um eine Verbindung mit einem Leiter herzustellen, dessen Spannungszustand festgestellt werden soll, werden diese Geräte oft am Ende eines Isolier­ stabes angebracht, dessen Länge mehrere Meter beträgt, wenn es sich um sehr hohe Spannungen handelt. Bei derartigen Längen darf das Gerät nur höchstens einige hundert Gramm wiegen, sonst ist es praktisch unbenutzbar. Hieraus ergibt sich, daß viele theoretisch brauchbare Prüfsysteme für die Praxis nicht infrage kommen, da sie nicht innerhalb der Gewichts- und Abmessungsgrenzen liegen.

Die ältesten und einfachsten Spannungsprüfer bestehen aus Gasentladungsröhren, die zum Beispiel mit Neon gefüllt und in Serie zwischen dem Kontaktfühler und der Masse angeord­ net sind. Aufgrund des sehr kleinen kapazitiven Stromes ist die Entladungsenergie niedrig. Es ist zwar auf verschie­ denste Weise versucht worden, die Leuchtkraft zu verbes­ sern, aber die Möglichkeiten sind begrenzt und erlauben es nicht, ein so starkes Licht zu erzeugen, daß dieses auch dann deutlich erkennbar ist, wenn die Umgebungsbeleuchtungs­ stärke sehr groß ist, insbesondere außerhalb von Gebäuden bei Tageslicht.

Diesem Mangel soll der in der US-Patentschrift 36 60 757 beschriebene Spannungsprüfer abhelfen. Bei diesem Spannungs­ prüfer werden mehrere Kondensatoren über Gleichrichter durch den zwischen dem Kontaktfühler und der Masse fließen­ den Strom aufgeladen. Die an den Kondensatoren anliegende Spannung liegt an den Elektroden einer steuerbaren Gasent­ ladungsröhre an, so daß für jeden Blitz eine erhebliche höhere Energie zur Verfügung steht und eine genügend große Intensität der Blitze erreichbar ist. Diese sind daher auch bei hellem Sonnenlicht erkennbar. Ausgelöst werden diese Blitze durch einen aus einem Kondensator und einem bei Er­ reichen einer bestimmten Spannung durchschaltenden Schalt­ element bestehenden Sägezahngenerator. Der Kondensator wird durch die Primärwicklung eines Transformators entladen. Dies induziert eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung des mit der Steuerelektrode der steuerbaren Gasentladungs­ röhre verbundenen Transformators. Die durch das Entladen des Kondensators des Sägezahngenerators im Transformator induzierte Spannung bewirkt ein Laden der Kondensatoren und ihr Entladen über die Gasentladungsröhre, so daß das Span­ nungsprüfgerät durch Lichtblitze einen unter Spannung ste­ henden Leiter anzeigt.

Zwar ist der bekannte Spannungsprüfer im Hinblick auf die Erkennbarkeit des Signals erheblich besser als die eingangs erwähnten älteren Systeme mit heller Glimmlampe. Es ist jedoch insbesondere nachteilig, daß die Dauer des Aufladens der Kondensatoren und somit das Zeitintervall zwischen den Lichtblitzen umgekehrt proportional der am Kontaktfühler angelegten Spannung ist. Je geringer die angelegte Spannung ist, umso länger wird das Zeitintervall zwischen den Licht­ signalen. Besonders nachteilig ist dabei im Hinblick auf das damit verbundene Sicherheitsrisiko, daß dieses Gerät keine genaue Schwelle aufweist, an der es zu arbeiten be­ ginnt. Dieses bekannte Gerät ist daher nur für sehr hohe Spannungen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungs­ prüfer zu schaffen, der die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere bei einer vorgegebenen Spannungsschwelle anspricht und ein möglichst gleichmäßiges und unter allen Umweltbedingungen gut erkennbares Signal erzeugt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem einpoligen Spannungs­ prüfer der eingangs erwähnten Art dadurch, daß erfindungsge­ mäß der Transformator Bestandteil des Sägezahngenerators und eines die Kondensatoren aufladenden Schwingkreises aus dem Kondensator, dem Transformator und einem in der Primär­ wicklung angeordneten, einen mit der Sekundärwicklung rück­ gekoppelten und von der Wechselspannung des Kontaktfühlers angesteuerten Steuereingang aufweisenden Schaltelementes ist, daß eine Spannungsquelle mit der Primärwicklung über das Schaltelement verbunden ist und daß der Kondensator sowie die dazu parallel geschaltete Gasentladungsröhre einerseits sowie der Kondensator und die dazu in Reihe ge­ schaltete Spannungsquelle andererseits parallel zueinander mit der Sekundärwicklung verbunden sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannungsprüfer wird die mehrere hundert Volt betragende Gleichspannung für die Gasentla­ dungsröhre durch einen Spannungswandler erzeugt, der seine Energie von einer eingebauten Spannungsquelle erhält. Da die für das Aufladen der Kondensatoren zur Verfügung ste­ hende Energie von der anliegenden Spannung unabhängig ist, werden die Kondensatoren stets innerhalb des gleichen Zeit­ intervalls aufgeladen, so daß die Gasentladungsröhre eine gleichmäßige Folge von Lichtblitzen sendet, solange die zu prüfende Spannung am Kontaktfühler anliegt und einen vorge­ gebenen Schwellenwert übersteigt.

Dadurch, daß das Schaltelement mit dem Kontaktfühler ver­ bunden ist, kann der Schwingkreis nur dann in Eigenschwin­ gungen über die Rückkopplung geraten, wenn zunächst an die­ sem Schaltelement eine von außen kommende Spannung anliegt. Danach jedoch schwingt der Schwingkreis mit seiner Eigen­ frequenz weiter und sendet die schon erwähnten Lichtblitze aus. Beendet wird das Schwingen des Schwingkreises durch den Sägezahngenerator, der einerseits die Steuerelektrode der Gasentladungsröhre ansteuert, so daß sich der dazu ge­ hörende Kondensator unter Erzeugung eines Lichtblitzes ent­ lädt. Andererseits steuert der Sägezahngenerator das Schalt­ element so an, daß die Schwingungen des Schwingkreises unterbrochen werden.

Liegt allerdings weiterhin eine von außen kommende, den vor­ gegebenen Schwellenwert überschreitende Spannung an diesem Schaltelement an, so gerät der Schwingkreis erneut in Schwingungen und entstehen die entsprechenden Lichtsignale der Gasentladungsröhre. Vorteilhafterweise besteht der Säge­ zahngenerator aus einem zwischen einem Anschluß der Primär­ wicklung und über eine Diode mit einem Anschluß der Se­ kundärwicklung angeordneten Kondensator und einer zwischen dem anderen Anschluß der Primärwicklung und der Verbindung des Kondensators mit der Diode angeordneten Glimmlampe. Auf diese Weise wird die zum Zünden der Glimmlampe des Sägezahn­ generators benötigte hohe Spannung beim Entladen des Konden­ sators des Sägezahngenerators durch die Primärwicklung des Transformators in der Sekundärwicklung auf die erforder­ liche Höhe herauftransformiert.

Der erfindungsgemäße Spannungsprüfer mit Lichtanzeige läßt sich auf einfache Weise für eine akustische Signalabgabe dadurch ausrüsten, daß der Sägezahngenerator und ein Schalt­ element für einen mit der Batterie verbundenen Summer mit­ einander verbunden sind. Vorteilhafterweise besteht hierbei das Schaltelement aus einem Thyristor, dessen Steuerelek­ trode mit dem die Glimmlampe des Sägezahngenerators verbun­ denen Anschluß der Primärwicklung verbunden ist, wobei eine Widerstand-Kondensator-Reihenschaltung parallel zum Summer angeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß sich der Summer entsprechend der Zeitkonstante der Wider­ stand-Kondensator-Reihenschaltung wieder abschalten läßt und somit nur eine geringe Energie aus der Spannungsquelle entnimmt.

Um den Schaltkreis für Überspannungen zu schützen, und gleichzeitig die Spannungsschwelle festzulegen, von der ab der Spannungsprüfer anzeigt, ist zwischen dem Anschluß des Kontaktfühlers am Schwingkreis und der Masse eine aus einem Kondensator und einem spannungsbegrenzenden Element be­ stehende Parallelschaltung angeordnet. Das spannungsbegren­ zende Element kann hierbei aus einer Funkenstrecke oder einer Entladungsröhre bestehen. Der Schwingkreis beginnt zu schwingen, sobald die Ansprechspannungsschwelle überschrit­ ten ist.

Da der erfindungsgemäße Spannungsprüfer nur aus wenigen Teilen besteht, kann er in einem sehr kleinen Gehäuse am Ende eines Isolierstabes angeordnet sein, ohne zu viel zu wiegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert.

Die Zeichnung zeigt einen Schaltplan für einen erfindungs­ gemäßen Spannungsprüfer.

Der Spannungsprüfer besteht im wesentlichen aus einem Kon­ taktfühler 1, der sich mit einem spannungsführenden Leiter verbinden läßt. Die nachfolgende Beschreibung geht davon aus, daß die an dem Kontaktfühler 1 anliegende Spannung wenigstens gleich der Spannungsschwelle ist, die der Emp­ findlichkeit des Gerätes entspricht.

Der erfindungsgemäße Spannungsprüfer weist ferner eine Mas­ se 2 auf, die aus einem oder mehreren leitenden Bauteilen besteht, die mit der Erde kapazitiv zusammenwirken. Diese Masse kann zum Beispiel aus einer den Schaltkreis umgeben­ den Abschirmung bestehen, die vom Schaltkreis störende Fremd­ einflüsse fernhalten soll. Andernfalls besteht die Masse aus den vom Kontaktfühler durch eine Funkenstrecke oder vorzugsweise eine Entladungsröhre 3 getrennten leitenden Teilen des Schaltkreises. Die Entladungsröhre 3 ist paral­ lel zu einem Kondensator 3/1 geschaltet und besitzt eine geringe Zündspannung. Der zwischen dem Kontaktfühler 1 und der Masse 2 fließende Strom bewirkt in der Entladungsröhre 3 Schwingungen von hoher Frequenz jedoch sehr geringer Amplitude, die auf den Eingang des nachfolgend beschriebe­ nen Schwingkreises geschaltet sind. Da eine Entladungsröhre ein Spannungsbegrenzer ist, dient sie gleichzeitig dazu, den Schaltkreis vor Überspannungen zu schützen.

Der Spannungsprüfer bezieht seine Energie aus einer Span­ nungsquelle 4, vorzugsweise einer Batterie mit einer Span­ nung von einigen Volt. Die Spannungsquelle 4 versorgt einen Schwingkreis 5 mit Energie. Dieser Schwingkreis 5 weist zwei in Kaskade hintereinandergeschaltete Transistoren 5/1 und 5/2 auf, die mit einer Primärwicklung 5/3 eines Trans­ formators verbunden sind. Eine Sekundärwicklung 5/4 des Transformators ist über eine Diode 5/6 mit einem Kondensa­ tor 5/5 verbunden. Die Basis des Transistors 5/1 ist mit dem Kontaktfühler 1 über einen Widerstand 5/7 verbunden. Weiterhin ist ein Ausgang der Sekundärwicklung 5/4 eben­ falls mit der Basis des Transistors 5/1 über einen Wider­ stand 5/8 verbunden. Diese Verbindung stellt die für den Schwingkreis 5 erforderliche Rückkopplung dar, um die Schwingungen aufrechtzuerhalten.

Im Ruhezustand liegt an der Basis des Transistors 5/1 über die Sekundärwicklung 5/4 des Transformators und den Wider­ stand 5/8 das negative Potential der Spannungsquelle 4. Der Transi­ stor 5/1 leitet daher nicht und somit auch der Transistor 5/2 nicht, so daß der Schwingkreis 5 nicht spontan in Schwingungen geraten kann. Sobald jedoch eine Wechselspan­ nung von der Parallelschaltung 3, 3/1 über den Widerstand 5/7 auf die Basis des Transistors 5/1 gelangt, wird diese durch die Transistoren 5/1, 5/2 verstärkt und erzeugt sie eine über die Rückkopplung von der Sekundärwicklung 5/4 über den Widerstand 5/8 aufrechterhaltene Schwingung. Durch die Sekundärwicklung 5/4 fließt dabei ein Strom, der über eine Diode 5/6 den Kondensator 5/5 auflädt. Der Transforma­ tor ist so ausgelegt, daß an den Anschlüssen des Kondensa­ tors 5/5 eine Spannung von einigen hundert Volt entsteht, wie sie für eine steuerbare Gasentladungsröhre 6, deren Elektroden 6/1, 6/2 mit den Anschlüssen des Kondensators 5/5 verbunden sind, erforderlich ist. Die Gasentladungsröhre 6 weist eine mit der Sekundärwicklung 5/4 verbundene Steuer­ elektrode 6/3 auf.

Weiterhin enthält der Schaltkreis des Spannungsfühlers ei­ nen Sägezahngenerator 7 mit einem Kondensator 7/1, der par­ allel über die Spannungsquelle 4 zum Kondensator 5/5 und einem Widerstand 7/2 liegt, so daß die Kondensatoren 5/5 und 7/1 gleichzeitig aufgeladen werden. Der Kondensator 7/1 ist ferner in Serie mit der Primärwicklung 5/3 und beide parallel zu einem Widerstand 7/3 und einer Glimmlampe 7/4, deren Zündspannung 200 bis 300 Volt beträgt, geschaltet. Die Größe des Kondensators 7/1 und des Widerstandes 7/2 sind so gewählt, daß der Kondensator 5/5 die für die Gasentladungsröhre 6 erforderliche Spannung erreicht, wenn die am Kondensator 7/1 anliegende Spannung die Zündspannung der Glimmlampe 7/4 erreicht hat. Diese wird leitend, und der Kondensator 7/1 entlädt sich in die Primärwicklung 5/3 über den Widerstand 7/3. Der Entladestrom bewirkt in der Sekundärwicklung 5/4 einen Hochspannungsimpuls in der Größenordnung von 1000 Volt, der zur Steuerelektrode 6/3 der Gasentladungsröhre 6 gelangt und deren Gasfüllung ioni­ siert, so daß sich der Kondensator 5/5 über die Elektroden 6/1, 6/2 entlädt und einen Lichtblitz erzeugt. Das Entladen des Kondensators 5/5 bewirkt dabei ein Blockieren der Schwingungen des Schwingkreises 5. Solange eine Spannung vom Kontaktfühler 1 an der Basis des Transistors 5/1 an­ liegt, können die Schwingungen jedoch sofort wieder begin­ nen.

Ein zusätzliches akustisches Warngerät kann beispielsweise aus einem elektromagnetischen, über einen Thyristor 8/1 mit der Spannungsquelle 4 verbundenen Summer 8 bestehen. Die Steuerelektrode 8/2 eines Thyristors 8/1 ist mit einem Aus­ gang der Primärwicklung 5/3 über einen Schutzwiderstand 8/3 und einen Kondensator 8/4 verbunden. Die Steuerelektrode 8/2 ist ferner mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 4 über einen Widerstand 8/5 und eine parallel geschaltete Entkopplungsdiode 8/6 verbunden. Parallel zum Summer 8 sind ein Widerstand 8/7 und ein Kondensator 8/8 in Serie geschal­ tet, die eine vorgegebene Zeitkonstante festlegen, die klei­ ner ist als diejenige des aus dem Kondensator 7/1, den Wi­ derständen 7/2, 7/3 und der Glimmlampe 7/4 bestehenden Säge­ zahngenerators.

Wenn sich der Kondensator 7/1 des Sägezahngenerators über die Primärwicklung 5/3 entlädt, gelangt ein Impuls über den Kondensator 8/4 und den Widerstand 8/3 bis zur Steuer­ elektrode 8/2. Der Thyristor 8/1 wird leitend, so daß ein Strom durch den Summer 8 zu fließen beginnt, dessen elektro­ magnetischer Kontakt sich mit einer Frequenz von 1000 bis 2000 Herz schließt und öffnet. Ferner beginnt ein Strom durch den Widerstand 8/7 und den Kondensator 8/8 zu flie­ ßen. Der Summer 8 beginnt somit zum gleichen Zeitpunkt zu summen, zu dem die Gasentladungsröhre 6 einen Lichtblitz aussendet. Dieser Summton hält entsprechend der durch den Kondensator 8/8 und den Widerstand 8/7 bestimmten Zeitkon­ stante an. Am Ende dieses Zeitraums ist der Kondensator 8/8 geladen, und über den Widerstand 8/7 fließt kein Strom mehr, der den Thyristor 8/1 während der Öffnungszeit des elektromagnetischen Schalters des Summers 8 leitend halten könnte. Der Strom wird daher im Thyristor 8/1 unterbrochen, der Unterbrecher des Summers 8 schließt, und der Kondensa­ tor 8/8 entlädt sich über den Widerstand 8/7. Der Schalt­ kreis für das akustische Signal ist dann wieder bereit, um erneut einen Summton auszusenden, wenn die Gasentladungs­ röhre 6 aufleuchtet.

Claims (5)

1. Einpoliger Spannungsprüfer für hohe Wechselspannungen mit einem Kontaktfühler, einer mit der Erde kapazitiv zusammenwirkenden Masse und einer parallel zu einem Kondensator (5/5) geschalteten Gasentladungsröhre (6) mit einer mit einem Sägezahngenerator (7/1 bis 7/4) über einen Transformator (5/3, 5/4) verbundenen Steuer­ elektrode (6/3), dadurch gekennzeichnet, daß der Trans­ formator (5/3, 5/4) Bestandteil des Sägezahngenerators (7/1 bis 7/4) und eines die Kondensatoren (5/5, 7/1) aufladenden Schwingkreises (5) aus dem Kondensator (5/5), dem Transformator (5/3, 5/4) und einem in der Primärwicklung (5/3) angeordneten, einen mit der Se­ kundärwicklung (5/4) rückgekoppelten, und von der Wech­ selspannung des Kontaktfühlers (1) angesteuerten Steu­ ereingang aufweisenden Schaltelements (5/1, 5/2) ist, daß eine Spannungsquelle (Batterie 4) mit der Primär­ wicklung (5/3) über das Schaltelement (5/1, 5/2) ver­ bunden ist und daß der Kondensator (5/5) sowie die dazu parallel geschaltete Gasentladungsröhre (6) einer­ seits sowie der Kondensator (7/1) und die dazu in Rei­ he geschaltete Spannungsquelle (4) andererseits paral­ lel zueinander mit der Sekundärwicklung (5/4) verbun­ den sind.

2. Spannungsprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sägezahngenerator (7/1 bis 7/4) aus dem mit der Primärwicklung (5/3) in Reihe und zum Konden­ sator (5/5) parallel geschalteten Kondensator (7/1), einer in Reihe mit einem Widerstand (7/3) und parallel zur Primärwicklung (5/3) und dem Kondensator (7/1) geschalteten Glimmlampe (7/4) und einem weiteren, den Kondensator (7/1) und die Glimmlampe (7/4) mit der Sekundärwicklung (5/4) verbindenden Widerstand (7/2) besteht.

3. Spannungsprüfer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine von der Spannungsquelle (4) versorgte Rei­ henschaltung eines mit dem Schwingkreis (5/1 bis 5/8) verbundenen Schaltelementes (8/1) und eines Summers (8).

4. Spannungsprüfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schaltelement (8/1) aus einem mit seiner Steuerelektrode (8/2) über einen Widerstand (8/3) und einen Kondensator (8/4) mit der Primärwicklung (5/3) verbundenen Thyristor besteht und parallel zum Summer (8) eine Widerstand-Kondensator-Reihenschaltung (8/7, 8/8) liegt.

5. Spannungsprüfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Kon­ taktfühler (1) und der Masse (2) angeordnete Parallel­ schaltung aus einem Kondensator (3/1) und einer Entla­ dungsröhre (3).