DE2846674C3 - Prüfeinrichtung zum Anzeigen einer elektrischen Spannung und gegebenenfalls deren Polarität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zum Anzeigen einer elektrischen Spannung und gegebenenfalls deren Polarität, die aus zwei durch ein Kabel verbundenen, mit Kontaktspitzen versehenen Griffen besteht und in einem dieser Griffe optische Anzeigeelemente und ihnen vorgeschaltet einen Strombegrenzungswiderstand enthält und zu dem Strombegrenzungswiderstand wenigstens zwei Anzeigestufen zugeschaltet sind, die je aus einer Zusammenschaltung wenigstens von einem Widerstand und einem optischen Anzeigeelement bestehen und im Zusammenwirken die anliegende Spannung nach deren in einem gewählten Spannungsbereich liegenden Wert unterscheiden und entsprechend den gewählten Spannungsbereichen gestaffelt anzeigen.

In der US-PS 38 83 804 und in der DE-OS 22 52 101 sind Prüfeinrichtungen beschrieben, die die oben aufgeführten Merkmale aufweisen.

Die Prüfeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von diesen bekannten Prüfeinrichtungen durch eine andere Schaltung der einzelnen Anzeigestufen und ermöglicht eine einfachere Ausführung der Schaltung auch auf kleinerem Raum.

In der DE-PS 20 60 884 ist eine Prüfeinrichtung zum Anzeigen der Polarität bzw. der Phasenlage von elektrischen Potentialen gegenüber einem vorgegebenen Bezugspotential beschrieben, bei der zwei antiparallel geschaltete Leuchtdioden mit vorgeschaltetem Strombegrenzungswiderstand verwendet werden. Die beiden Leuchtdioden sind in mindestens einer Öffnung eines griffelförmigen Gehäuses geschützt angeordnet, das gleichzeitig den Strombegrenzungswiderstand enthält und an einer Stirnseite eine Metallspitze trägt. Die Wände des griffelförmigen Gehäuses haben einen Durchbruch, durch den die Leuchtaustritte von zwei Leuchtdioden von außen zu sehen sind. Die beiden Leuchtdioden sind antiparallel geschaltet und einerseits über den Strombegrenzungswiderstand mit der Metallspitze sowie andererseits mit einer aus dem griffelförmigen Gehäuse herausgeführten Prüfleitung verbunden. Bei der Prüfung einer Gleichspannung leuchtet je nach Polarität die eine oder die andere Leuchtdiode auf, während bei Prüfung einer Wechselspannung beide Leuchtdioden aufleuchten.

Wird als Strombegrenzungswiderstand ein keramischer Kaltleiter verwendet, der — wie bekannt — aus ferroelektrischem Material auf der Basis von n- und/oder p-dotiertem Bariumtitanat besteht und im Bereich der Curietemperatur eine sprunghafte Zunahme seines elektrischen Widerstandes um etwa drei Zehnerpotenzen aufweist, so können Spannungen von etwa 2 V und bis zu 500 V mit dieser Einrichtung geprüft werden. Der keramische Kaltleiter übt dabei eine Schutzfunktion für die Leuchtdioden aus, indem er durch Eigenerwärmung über die Curietemperatur hinaus und damit verbunden durch die beträchtliche Widerstandszunahme den Stromfluß begrenzt.

Bei der Prüfung auf Vorliegen einer elektrischen Spannung besteht das Bedürfnis, auch ungefähre Angaben über die Höhe dieser Spannung zu erhalten. Bei hohen Spannungen ist es z. B. interessant, ob der Wert dieser Spannung bei HOV, bei 220 V oder bei 380 V liegt, während es bei niedrigeren Spannungen interessant ist zu wissen, ob die Spannung 3 V, 6 V, 12 V oder 24 V beträgt. Es gibt zwar für diese Zwecke Meßgeräte, mit deren Hilfe der genaue Wert der Spannung gemessen werden kann, jedoch ist die Schaltung solcher Meßgeräte aufwendig, so daß der Preis eines solchen Gerätes hoch ist. Andererseits ist es in den meisten Fällen der Spannungsprüfung nicht erforderlich, den genauen Wert der Spannung zu ermitteln, weil die Aussage über einen Mindestwert der Spannung, der gerade eben überschritten wird, bereits dem Techniker für seine Arbeit mit elektrischen und elektronischen Geräten in der überwiegenden Zahl der Prüffälle ausreichend ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Prüfgerät zum Anzeigen einer elektrischen Spannung und ggf. deren Polarität anzugeben, das durch einfache Schaltung und durch Verwendung kostengünstiger Bauelemente den oben genannten Zweck voll erfüllt;

ferner soll das Gerät in der Handhabung ebenso einfach sein wie die oben beschriebenen bekannten Prüfeinrichtungen und auch ohne Umschaltung über einen weiten Spannungsbereich funktionsfähig bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Prüfeinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgernäß dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigestufen Teile einer Mehrfach-Brückenschaltung sind in der Weise, daß sich das erste optische Anzeigeelement in der innersten Brückendiagonale befindet, wobei diese innerste Brücke ι ο gebildet ist aus zwei gegenüberliegenden ohmscnen Widerständen und in den beiden anderen gegenüberliegenden Brückenzweigen ein nichtlineares Element und diesem gegenüber das zweite optische Anzeigeelement sich befinden, daß die innerste Brücke seibst Brückendiagonale in einer zweiten Brücke ist die ebenfalls an gegenüberliegenden Brückenzweigen zwei Widerstände und in den anderen Brückenzweigen ein nichtlineares Element sowie das weitere optische Anzeigeelement enthält und daß dieses Prinzip ineinandergeschalteter Brücken der Zahl der gewählten Staffelstufen entsprechend wiederholt ist.

Es ist vorteilhaft, wenn zur Anzeige der Polarität der Spannung eine Schaltung aus zwei stromrichtungsabhängigen optischen Anzeigeelementen und ggf. einen Vorwiderstand zugeschaltet ist

Ferner ist es vorteilhaft als optische Anzeigeelemente an sich bekannte elektrooptische Wandler, nämlich einzeln oder gemeinsam Glimmlampen, Leuchidioden, Flüssigkristallanzeigen allein oder in Zusammenschaltung mit nichtlinearen Elementen (Dioden, Zenerdioden) zu verwenden.

Die Spannungsbereiche können äquidistant oder vorzugsweise logarithmisch gestaffelt sein, z. B. 3 V, 6 V, 12V,24V,48V,96V,...Volt

Das Zusammenschalten von nichtlinearen Elementen (Dioden, Zenerdioden) ist dann von Vorteil, wenn als Anzeigeelemente Leuchtdioden verwendet werden, um deren Einschalistrom auf einen bestimmten Wert festzulegen. Gle-ches gilt für Flüssigkristallanzeigen, während Glimmlampen bereits selbst erst bei höheren Spannungsschwellwerten durchschalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Ausführungsform der Erfindung mit Brückenschaltung für die Anzeigestufen und

F i g. 2 eine Ausführungsform, bei der die Anzeigestufen in Brückenschaltung gemäß Fig. 1 dargestellt sind und bei der eine Antiparallelschaltung aus Leuchtdioden mit einem Kaltleiterwiderstand zugeschaltet ist.

In F i g. 1 sind die einzelnen Anzeigestufen, die jeweils aus einem Widerstand (/? 1 bis RZ) und einem Anzeigeelement (Ol bis O 3) bestehen, Teile einer Mehrfach-Brückenschaltung. Die Anzeigestufen sind in der Weise zusammengeschaltet, daß sich das erste Anzeigeelement 01 in der innersten Brückendiagonale befindet. Die innerste Brücke ist aus zwei gegenüberliegenden ohmschen Widerständen R 1 und R 2 und in den beiden anderen gegenüberliegenden Brückenzweigen aus einem nichtlinearen Element NL 1 und gegenüber aus dem zweiten Anzeigeelement O 2 gebildet. Diese innerste Brücke ist selbst wiederum Brückendiagonale in einer zweiten Brücke, die ebenfalls an gegenüberliegenden Brückenzweigen zwei Widerstände R 3 und R 4 und an den anderen Brückenzweigen ein nichtlineares Element NL 2 sowie das zweite Anzeigeelement OZ enthält Dieses Prinzip ineinandergeschalteter Brücken kann entsprechend der Zahl der gewünschten Staffelstufen wiederholt werden.

Die Spannung Ue Hegt zwischen den Prüfspitzen P1 und P 2.

Die Schaltung gemäß F i g. 1 führt zu einer alternierenden Anzeige der einzelnen Spannungsbereiche, weil jeweils beim Erreichen des nächsthöheren Spannungsbereiches und dem Aufleuchten des diesem zugeordneten Anzeigeelementes das vorangehende Anzeigeelement erlischt Die alternierende Anzeige der elektrooptischen Wandlerelemente geschieht wie folgt:

Bei Anlegen einer Klemmenspannung Ue zwischen Pi und P2 fließt der Strom zunächst über die Widerstände R 4, R 1, das Anzeigeelement O 1 und über die Widerstände R 2 und R 3. Alle übrigen nichtlinearen Bauteile dieser Schaltung sind bei der für den ersten Spannungsbereich gegebenen Spannung gesperrt Wird der nächsthöhere Spannungsbereich erreicht dann wird das nichtlineare Anzeigeelement O 2 stromführend und leuchtet auf; gleichzeitig wird die Nichtlinearität NL 1 (z. B. eine Zenerdiode) ebenfalls stromführend, so daß die Diagonalspannung über das Anzeigeelement 01 bei zunehmender äußerer Klemmenspannung wieder abnimmt Die Folge hiervon ist, daß das Anzeigeelement 01 stromlos wird und erlischt In diesem zweiten Schaltzustand ist das Anzeigeelement O 2 stromführend und leuchtend. Der Strom fließt über den Widerstand R 4, über die gesamte Brücke bestehend aus Widerstand R 1, Nichtlinearität NL 1 und gleichzeitig über Anzeigeelement O2, Widerstand R 2 und über den Widerstand RZ. Bei Erreichen des dritten anzuzeigenden Spannungsbereiches schaltet das Anzeigeelement OZ durch und leuchtet auf; gleichzeitig wird in dem gegenüberliegenden Brückenzweig die Nichtlinearität NL 2 stromführend, so daß die Spannung an der aus der innersten Brücke bestehenden Brückendiagonale wieder abnimmt und demzufolge die gesamte innerste Brücke abgeschaltet wird. Im dritten erreichten Schaltzustand fließt der Strom zweigförmig über die Brücke, gebildet aus Widerstand A4, Nichtlinearität NL 2 (beispielsweise eine Zenerdiode), über das Anzeigeelement OZ und den Widerstand RZ. Die Anzeigeelemente Ol und O 2 sind stromlos und somit nicht leuchtend.

Es ist offensichtlich, daß man die Zahl der Anzeigestufen durch Erhöhung der Zahl der Brückenschaltungen entsprechend der Zahl der gewünschten Anzeigebereiche erhöhen kann.

Für diese Schaltung sind — neben Leuchtdioden (LED) und Flüssigkristallanzeigen (LCD) — Glimmlampen besonders geeignet weil in den Übergangszuständen der Brückenabschaltung die Abschaitspannungen kleiner sind als die Zündspannungen beim Ansprechen der Glimmlampen.

Gemäß Fig. 2 ist der in Fig. 1 dargestellten Brückenschaltung eine Antiparallelschaitung aus Leuchtdioden O' und O⁺ zusammen mit einem Vorwiderstand R_v zugeschaltet.

Dieser für Zuschaltung der beiden antiparallel geschalteten Leuchtdioden gehörende Widerstand R_v ist ein keramischer Kaltleiterwiderstand, beispielsweise mit einem Widerstandswert von 3,5 kOhm, bei ca. 2O⁰C (Kaltwiderstand).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Prüfeinrichtung zum Anzeigen einer elektrischen Spannung und gegebenenfalls deren Polarität, die aus zwei durch ein Kabel verbundenen, mit Kontaktspitzen versehenen Griffen besteht und in einem dieser Griffe optische Anzeigeelemente und ihnen vorgeschaltet einen Strombegrenzungswiderstand enthält und zu dem Strombegrenzungswiderstand wenigstens zwei Anzeigestufen zugeschaltet sind, die je aus einer Zusammenschaltung wenigstens von einem Widerstand und einem optischen Anzeigeelement bestehen und im Zusammenwirken die anliegende Spannung nach deren in einem gewählten Spannungsbereich liegenden Wert unterscheiden und entsprechend den gewählten Spannungsbereichen gestaffelt anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß die, Anzeigestufen (A 1 bis A /T^Teile einer Mehrfach-Brückenschaltung sind in der Weise, daß sich das erste optische Anzeigeelement (O1) in der innersten Brückendiagonale befindet, wobei diese innerste Brücke gebildet ist aus zwei gegenüberliegenden ohmschen Widerständen (R 1 und R 2) und in den beiden anderen gegenüberliegenden Brückenzweigen ein nichtlineares Element (NL 1) und diesem gegenüber das zweite optische Anzeigeelement (O 2) sich befinden, daß die innerste Brücke selbst Brückendiagonale in einer zweiten Brücke ist, die ebenfalls an gegenüberliegenden Brückenzweigen zwei Widerstände (R 3 und R 4) und in den anderen Brückenzweigen ein nichtlineares Element (NL 2) sowie das weitere optische Anzeigeelement (O3) enthält und daß dieses Prinzip ineinandergeschalteter Brücken der Zahl der gewählten Staffelstufen entsprechend wiederholt ist (F ig. 1).

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 2ur Anzeige der Polarität der Spannung eine Schaltung aus zwei stromrichtungsabhängigen optischen Anzeigeelemer.len (O⁺ und O~) und gegebenenfalls einem Vorwiderstand (Rv) zugeschaltet ist (F i g. 2).

3. Prüfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Anzeigeelemente (O 1 bis O /7, O⁴ und O") an sich bekannte elektrooptische Wandler, nämlich einzeln oder gemeinsam Glimmlampen, Leuchtdioden, Flüssigkristallanzeigen allein oder in Zusammenschaltung mit nichtlinearen Elementen (Dioden, Zenerdioden) verwendet werden.