Устройство для индикации малых сопротивлений

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ потребляемой энергии и габаритов при упрощении его конструкции и повышении эффективности использования. Кроме того, появилась возможность установки порогового значения сопротивления заземления в зависимости от типа конкретного устройства, а также возможность применения щупов измерения различной длины,вследствие применения модульной конструкции разъмов. Предложено устройство для индикации малых сопротивлений, выполненное по модульному принципу,включающее входной элемент,образованный щупом для подсоединения к заземляющему элементу оборудования и щупом для соединения с шиной заземления,модули балансировки, установки, измерения, усиления,сравнения и индикации, при этом выход модуля балансировки соединен с входами модуля установки и первыми входами модулей измерения и усиления щупы подключены к входам модуля измерения,выход которого связан со вторым входом модуля усиления, выход которого связан со вторым входом модуля сравнения, выход которого соединен с входом модуля индикации. Кроме того, применены щупы различной длины, модуль установки содержит набор известных сопротивлений, а модуль балансировки выполнен таким образом, что реагирует на сопротивление, менее 1 Ом.(72) Адамов Талгат Несипбаевич Байсеркенов Мадияр Нуркалымович Васильев Иван Вениаминович Глухих Александр Вениаминович Некрасов Александр Аркадьевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Специальное конструкторскотехнологическое бюро ГРАНИТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ МАЛЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ(57) Полезная модель относится к области электротехники, в частности к измерению электрического сопротивления шины заземления и может быть использована службами,занимающимися эксплуатационным контролем исправности электрического оборудования. Кроме того, оно может быть использовано для сигнализации об отсутствии или обрыве заземления,что представляет угрозу для здоровья пользователей компьютеров и других электроприборов. Технический результат заключается в существенном повышении функциональности и надежности устройства, значительном уменьшение Полезная модель относится к области электротехники, в частности к измерению электрического сопротивления шины заземления и может быть использована службами,занимающимися эксплуатационным контролем исправности электрического оборудования. Кроме того, она может быть использована для сигнализации об отсутствии или обрыве заземления,что представляет угрозу для здоровья пользователей компьютеров и других электроприборов. Одним из основных условий обеспечения экологической и электробезопасности при использовании компьютерной техники, электронной аппаратуры, электротехники, а также бытовых электроприборов с питанием от сети 220 В/50 Гц,является заземление. При использовании электробытовых приборов с металлическим корпусом в случае пробоя питающего напряжения пользователь может оказаться под напряжением сети. Из уровня техники известно устройство для контроля наличия заземления в розетке (Патент ,2341841, кл. Н 01 Н 9/00, 01 27/20, 2007),предназначенное для контроля наличия заземления непосредственно в розетке. Устройство содержит две электрические ветви, одни концы которых соединены между собой, а другие - с соответствующими контактами вилки. Каждая ветвь включает индикаторный элемент, соединенный последовательно с ограничительным резистором. Индикаторные элементы выполнены в виде светодиодов, включенных встречно. Контакт заземления выведен из средней точки электрической цепи, соединяющей обе ветви. Устройство используется для обеспечения безопасной эксплуатации приборов офисной и бытовой техники и предназначено для контроля работоспособности защитного заземления (зануления) в розетке преимущественно европейского типа. Недостаток известного устройства заключается в отсутствии измерения числового значения защитного заземления, которое для различных объектов имеет сво допустимое значение. Проверка заземления осуществляется в фиксированном объекте, то есть, нет возможности разнесения вилок розетки в виде щупов. Известно также устройство для контроля качества контура заземления (Патентна полезную модель 25604, кл. 01 31/00, 2002),содержащее генератор переменного тока, датчик напряженности магнитного поля и выносной токовый электрод, причем первый вывод генератора подсоединен к выносному токовому электроду,второй вывод - к контуру заземления, а датчик напряженности магнитного поля индукционно связан с контуром заземления, при этом в него дополнительно введен второй датчик напряженности магнитного поля, первый и второй усилители входного сигнала, первый и второй фильтры сигнала, блок сравнения фаз и сигнальный элемент, при этом выход каждого датчика напряженности магнитного поля соединен с входом соответствующего усилителя, выход которого 2 подключен к входу соответствующего фильтра, а выходы фильтров подсоединены соответственно к первому и второму входам блока сравнения фаз,выход которого подключен к сигнальному элементу. Устройство используется для оценки состояния сложного контура заземления электроустановок. Однако и это устройство не дат числового значения заземления. Кроме того, оно сложно в изготовлении и недостаточно наджно в эксплуатации. Известное устройство для контроля заземления(Патентна полезную модель 66061, кл. 01 27/20, 2007) содержит источник высокочастотного тока и заградительный фильтр, настроенный на частоту источника. Источник тока и заградительный фильтр включены параллельно входу реагирующего органа и предназначены для введения в контролируемую цепь заземления. Реагирующий орган выполнен в виде порогового элемента переменного напряжения, а фильтр может быть выполнен в виде параллельного -контура. Это устройство применяется для контроля заземления вала турбогенераторного агрегата. К недостаткам данного устройства относится то,что оно также не дат информации о количественном значении сопротивления защитного заземления. Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является устройство контроля наличия заземления электроприборов (Патентна полезную модель,20413, кл. Н 02 Н 3/10, Н 02 Н 3/14, 2001),содержащее входной элемент из трех контактов,включающий два силовых контакта для соединения с фазным и нулевым проводами двухпроводной сети и контакт для соединения с заземляющим элементом электроприбора,анализирующую электрическую схему и исполнительный элемент, а в анализирующую электрическую схему введены двухвходовой симметрирующий элемент по напряжению,реле тока,выполненное на операционном усилителе и сопротивление, причем силовые контакты входного элемента соединены с входами симметрирующего элемента, выход которого соединен с первым управляющим контактом реле тока, исполнительные контакты которого соединены с исполнительным элементом, а контакт для соединения с заземляющим элементом электроприбора соединен через сопротивление со вторым управляющим контактом реле тока. Система предназначена для сигнализации об отсутствии или обрыве заземления электроприборов. К недостаткам ближайшего аналога относится то, что устройство не обеспечивает информацией о величине сопротивления защитного заземления, как при отсутствии, так и при обрыве (большом сопротивлении). А также устройство не обладает возможностью проверки качества любого заземляющего электрода и шины. Задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является создание устройства для индикации малых сопротивлений, 1393 которое могло бы преодолеть указанные выше недостатки существующих аналогов, и обеспечить определение диапазона сопротивления, в частности защитного заземления электротехнического оборудования, и индикацию, в случае превышения установленного порогового значения сопротивления для конкретного оборудования. Технический результат заключается в существенном повышении функциональности и надежности устройства, значительном уменьшении потребляемой энергии и габаритов при упрощении его конструкции и повышении эффективности использования. Кроме того, появилась возможность установки порогового значения сопротивления заземления в зависимости от типа конкретного устройства, а также возможность применения щупов измерения различной длины,вследствие применения модульной конструкции разъмов. Указанный технический результат в предлагаемой полезной модели достигается тем, что в устройство, включающее входной элемент из двух контактов, один - для соединения с шиной заземления, второй для соединения с заземляющим элементом оборудования, и анализирующую электрическую схему, содержащую операционный усилитель, сопротивление и сигнальный элемент,предлагаемое устройство согласно предлагаемой полезной модели дополнительно снабжено модулем установки,благодаря которому появилась возможность выставления порогового значения сопротивления заземления, согласно санитарным нормам, с учтом типа конкретного оборудования. Кроме того, указанный результат достигается также тем, что дополнительно введены модуль сравнения для сравнения порогового значения сопротивления заземления с измеряемым, щупы измерения и модуль балансировки для устранения сопротивления проводов и компенсации сопротивление щупов. Заявленный технический результат достигается также благодаря модульному исполнению устройства и применению щупов различной длины. При этом модуль балансировки выполнен таким образом,что реагирует на маленькое сопротивление, менее 1 Ом, а изменение сопротивления заземления индицируется модулем индикации. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена структурная схема устройства для индикации малых сопротивлений. Устройство для индикации малых сопротивлений включает (фиг.1) входной элемент,образованный щупомдля подсоединения к заземляющему элементу оборудования и щупом для соединения с шиной заземления, модуль балансировки 1, выход которого соединен с входами модуля установки 2, первыми входами модулей измерения 3 и усиления 4. Щупыиподключены к входам модуля измерения 3, выход которого связан со вторым входом модуля усиления 4, выход которого подключен ко второму входу модуля сравнения 5, первый вход которого соединен с выходом модуля установки 2, а выход - с входом модуля индикации 6. Модуль балансировки 1 предназначен для устранения сопротивления щупов, и выполнен в виде измерительного моста. Модуль установки 2 предназначен для выставления порогового значения сопротивления,например, сопротивления заземления конкретной электроустановки и действующих для не стандартов и нормативных документов. Изготовлен с использованием галетного переключателя и набора сопротивлений. Модуль измерения 3 предназначен для контакта,например, с шиной заземления или заземляющим электродом и заземляющим элементом оборудования. Выполнен на изолированных щупах с чувствительным стержнем. Модуль усиления 4 предназначен для усиления напряжения измеряемого сопротивления. Выполнен на операционном усилителе. Модуль сравнения 5 предназначен для выявления превышения установленного порогового значения. Выполнен с применением компаратора. Модуль индикации 6 предназначен для оповещения превышения установленного порогового значения, выполнен с использованием светодиодов. Работа предлагаемой полезной модели основана на сравнении измеряемого сопротивленияс известным, заранее заданным в модуле 2 сопротивлением . Сравнение осуществляют при помощи модуля балансировки 1. Перед измерением модуль 1 балансируют для исключения влияния щупов, для этого с помощью переменного резистора достигают одинакового напряжения в плечах измерительного моста, при этом напряжения на выходе модуля сравнения 5 должно быть недостаточно для включения модуля индикации 6. После чего неизвестное(измеряемое) сопротивлениещупамииподключают к одному плечу измерительного моста модуля балансировки 1, а к другому - известное сопротивление , предварительно заданное в модуле установки 2. При этом напряжение,создаваемое измеряемым сопротивлениемв модуле измерения 3 и усиленное в модуле 4,сравнивают в модуле сравнения 5 с напряжением,создаваемым сопротивлением , выставленным в модуле установки 2. Если напряжение в модуле усиления 4 больше напряжения в модуле установки 2, то в модуле сравнения 5 создается напряжение достаточное для срабатывания модуля индикации 6, в противном случае на выходе модуля сравнения 4 напряжение встает в нулевой уровень и модуль индикации 6 не активен. Устанавливая в модуле 2 следующие известные сопротивления,определяют диапазон измеряемого сопротивления . Сравнительный анализ показал, что заявленная полезная модель отличается от известных устройств тем, что, оно обладает рядом преимуществ. 3 Введение в устройство модуля балансировки позволило обеспечить точность измерения электротехнического защитного заземления путм устранения сопротивления проводов и щупов. Кроме того,обеспечение конкретного численного выражения имеющегося защитного заземления и индикация его в случае превышения установленного порога сопротивления заземления предоставляет возможность предпринять меры для устранения электроопасной ситуации при использовании любого электрического оборудования, требующего наличия определенного сопротивления защитного заземления. Использование устройства для индикации малых сопротивлений предлагаемой конструкции исключает возможность ошибочного определения заземления без вычета сопротивлений щупов,усиливает измеряемое сопротивление и упрощает выявление неисправного защитного заземления. В предлагаемом устройстве увеличено количество устанавливаемых пороговых значений сопротивлений заземления, снижены затраты на изготовление устройства, кроме того, уменьшены его геометрические размеры и потребляемая им энергия. Отсутствие высокого напряжения питания и тока потребления исключает получение травм пользователями и повышает пожарную безопасность при эксплуатации устройства. Благодаря модульному исполнению устройства и применению щупов различной длины появилась возможность для проверки величины сопротивления заземления оборудования,удаленного от заземляющего электрода или шины заземления. Реализация предлагаемого устройства для индикации малых сопротивлений не вызывает затруднений, так как все входящие в него отдельно взятые элементы и узлы общеизвестны, широко описаны в технической литературе и могут быть использованы при выполнении предлагаемого устройства без дополнительной доработки. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Устройство для индикации малых сопротивлений, содержащее входной элемент,образованный щупом для подсоединения к заземляющему элементу оборудования и щупом соединения с шиной заземления, модуль усиления и модуль индикации, отличающееся тем, что устройство выполнено по модульному принципу и дополнительно введены модуль установки, модуль балансировки и модуль сравнения, при этом выход модуля балансировки соединен с входом модуля установки и первыми входами модулей измерения и усиления, щупы подключены к входам модуля измерения, выход которого связан со вторым входом модуля усиления, выход которого связан со вторым входом модуля сравнения, выход которого соединен с входом модуля индикации. 2. Устройство для индикации малых сопротивлений по п.1, отличающееся тем, что применены щупы различной длины, модуль установки содержит набор известных сопротивлений, а модуль балансировки выполнен таким образом, что реагирует на сопротивление,менее 1 Ом.