专利名称：新型验电器的制作方法
技术领域：
本发明属于IPC中H部的H05技术领域，是安全用电或因操作、检修、试验等实际工作需要而必须事先测知所要接触的设备、设施等是否带电及带电性质，并提供电压数据的自动变色显示的新型验电器。
现有的技术是，在低压领域内(250V以下)除市售的多种类型的氖管或液晶测电笔外，还有1999年4月14日公开的中国专利“一种自动变色显示的测电笔”，授权公告号为CN2314381Y。氖管测电笔的缺点是发光暗、寿命短、直流电压指示不明确及易造成错误判断等；液晶测电笔的显示误差极大，甚至完全错误，且在光照不足之处根本不显示；而前述专利技术虽无氖管测电笔的缺点，但美中不足之处是对被测目标物的电压值同样不能确切指示。此外，各种低压测电笔都不能应用于高压、超高压领域(250V以上，甚至达500KV)。而在高压、超高压领域内所用的验电器，只适用于相应的电压等级(即某个电压区段)，超出限定范围依然不能使用，且在低压领域根本不工作——比如22万伏或11万伏变电站内不同电压等级的验电器至少备有三套，即使最小型的3万5站也得两套，操作时本来不多的几名值班人员须带着几套验电器及其他工具在设备区内根据需要来回奔走，极不方便；由于构造上的原因，高压验电器的发光元件在前端(靠近探测电极处)，发光情况操作者自己根本看不到；高压验电器都是将各大部件分解开后存放在长盒子内，使用前临时组装起来，一是操作麻烦，二是损坏的机率加大；高压验电器同样存在着只能检测有无电压、不能测知电压高低的问题，更谈不上提供电压的确切数值了；高压验电器的构造基本上相同或完全相同，只是电压等级有别，必须同时备有多套，实际上是对资源和材料的浪费。
本实用新型的目的是提供一种能涵盖现有各类用电电压等级，且都能指示出确切数值、长寿可靠、携带与使用简便、显示醒目、提示敏锐的验电器。当然，若所处的环境在实际使用中不需要对电压范围涵盖过宽，也可做部分省略和简化。
本实用新型是在中国专利“一种自动变色显示的测电笔”原电路已有的低压探测电极、触摸电极(或接地)、放大器、发光显示、电池等五部分的基础上，经过严谨适当的增补，新添了连接放大器输入端内部的电压指示部分；增加了与放大器输入端和低压探测电极的连接点相接的高压探测电极及量程转换部分；又在放大器的两个输出端分别各自连接着共有的音响提示部分；还设置了两组自检试验电路等，共由九个部分组成。
电压测量指示部分，包括由测量完毕即自行复位的线性阻值电位器RW1、二极管D1和D2组成的电路，以及在验电器手柄上的电压指示刻度，该刻度与电位器RW1的操作键钮上的标记共同完成电压值指示。电位器RW1的一个接线端与原电路中R2、C1、DW1、DW2的连接点相接，而电位器RW1的中心滑臂则与其另一接线端相连后，接在二极管D1和D2的连接点上。二极管D1的正极接电池负极；二极管D2的负极接电池的正极。
发光显示部分(也就是一只变色发光二极管)，安装在验电器壳体与手柄连接的一面，即朝向操作者的一侧，便于操作者自己观察。
高压探测电极及量程转换部分采用套筒式结构，分为基本套筒和接续套筒两大单元。高压探测电极TT2和电阻R1e、R1d、R1C及其相应触点JZ1 JZ3、DZ1、DZ2、JZ2、JZ4在基本套筒的中、外、内套筒中；高压探测电极TT1与电阻R1a、R1b及其相应触点JZ5、JZ6、DZ3和插座CZ在接续套筒的续内、续外套筒内。具体接法是电阻R1e的两端分别接静触点JZ3和JZ1，静触点JZ1又与放大器的输入端和低压探测电极的连接点相通；电阻R1d的两端分别接动触点DZ1和DZ2；电阻R1c的两端分别接静触点JZ4和JZ2，静触点JZ2又连着高压探测电极TT2；电阻R1a的两端分别接静触点JZ5和JZ6，静触点JZ6又连着高压探测电极TT1；电阻R1b的两端分别连着动触点DZ3和插座CZ。
声响提示部分由二极管D3、D4和电容C2、电阻R8及三极管BG6、BG7还有扬声器Y等音频振荡电路共同组成。具体接法是二极管D3、D4的正极分别接放大器中的三极管BG5及BG3的集电极；而二极管D3、D4的负极则共同与电容C2的正极和电阻R8之一端相连；电容C2的负极接电池负极；电阻R8的另一端接音频振荡电路中三极管BG6的基极。
自检试验电路由完全相同的两部分组成即电阻R10和按钮开关AN1、电阻R11和按钮开关AN2两组串联电路，各自接在三极管BG1和BG4的基极与集电极之间。
经过以上的多处改进，使得本实用新型只需一件，通过套筒的拉出或推进，也就是量程的转换，就能简便可靠的完成涵盖现有各类用电电压等级的电气设备、设施的测试、判断任务，并能依赖电压指示的内电路与外结构，提供一定精度的交流或直流且指明极性的电压数据，做到了从安全电压36伏(实际上可做到30伏以下)直至超高压50万伏通用，更可贵的是为当今最新型输电技术——高压直流技术(HVDC)提供一种可能的检测手段，这对于现有的技术来讲是不可想象的，所以本实用新型也具有一定的前瞻性。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型各结构部分的方框图。
图2是图1所示验电器的详细电路图。
图3是图1所示验电器的高压探测电极及量程转换部分的结构和整体示意图。
实施例1验电器平时存放在长盒子中，基本套筒是全部推进的；其接续套筒也是全部推进并与之分离，单独放置。若将验电器的各套筒全部拉出时的情景则如图3所示。
电阻R1d所在的基本套筒在最外层(简称外套筒11)，电阻R1d的两端分别接外套筒11两端的动触点DZ1和DZ2；电阻R1e所在的基本套筒在外套筒11的里边(简称中套筒12)，电阻R1e的两端分别接中套筒12两端的静触点JZ3和JZ1，而静触点JZ1又与低压探测电极1和放大器3中的电阻R2作电气连接(参见图2)，并且中套筒12其静触点JZ1所在的一端与验电器壳体16是一个整体，壳体16的另一侧是手柄17(见图3)；电阻R1c所在的基本套筒在最里面(简称内套筒13)，电阻R1c的两端分别接内套筒13两端的静触点JZ4和JZ2，静触点JZ2又和高压探测电极TT2相连。当将验电器从存放它的长盒子中取出时，因其基本套筒是全部推进的，所以中套筒12插在外套筒11内；内套筒13也在外套筒11内，同时又插入中套筒12内。现在情况是——外套筒11的动触点DZ1与中套筒12的静触点JZ1接通；外套筒11的动触点DZ2与内套筒13的静触点JZ2接通，而静触点JZ2又与高压探测电极TT2相连，这实际上是内套筒13内的电阻R1C及中套筒12内的电阻R1e均开路，只有外套筒11的电阻R1d起作用，这时正是10KV电压等级测试模式！另外，由于电位器RW1是自动复位式的，验电器在不使用时它具有最大的阻值，反映在手柄17上是指示在最小电压值位置上，也就是说验电器处在最高灵敏度状态，虽然如此，验电器仍待命不工作，各三极管及电路均截止，处于准备阶段(此时尚不工作的原理见公告号CN2314381Y中国专利)。
根据中华人民共和国水利电力部《电业安全工作规程》发电厂和变电所电气部分(简称《(安规》，下同)70条规定“验电时，必须用电压等级合适而且合格的验电器。……验电前，应先在有电设备上进行试验，确证验电器良好。……”我们可先分别按一下自检试验按钮AN1及AN2，各自给三极管BG1和BG4提供一点偏流，按AN1时，验电器发出声响，发光二极管显示绿光，证明正电压测试电路工作正常；当按AN2时验电器也发出声响，发光二极管显示红光，又证明负电压测试电路工作正常。若手握验电器手柄17并将验电器的高压探测电极TT2到相应电压等级的有电设备上试验，则将根据有电设备的带电性质(是正是负或交流)显示出不同的光——带正电绿光、负电红光、交流电橙色光，且发出的声响因带电性质不同而有一些差异，很容易辨别。当对需要检验的设备进行正式验电时，若验电器无反应，既不发光也不发声(前提是已确证验电器良好)，则证明该设备无电压；若验电器发光发声，可用手指推动电位器RW1的操作键钮至声光刚停息、熄灭位置，这时操作键钮指示在手柄17上的电压刻度读数乘以外套筒11上的倍率，即是带电设备的电压值。为了安全及电压读数的精确，测试时应在触摸电极(或接地)5上接验电器所附的接地线并可靠接地，这样做也是《安规》70条允许和规定的。
在电压指示电路6中，二极管D1和D2的接法很重要，它保证了三极管的工作状态当正电压信号输入时，二极管D1截止而D2导通，能保证三极管BG1工作在共集电极组态；当负电压信号输入时，二极管D2截止而D1导通，又保证了三极管BG4工作在共集电极组态。这样以来，不但使得正、负信号的测量灵敏度相同，而且共集电极组态三极管电路的输入阻抗极高，对降压限流电阻R1a～R1e、R2与测压电位器RW1之间分压比的影响极小，提高了对微弱信号的检拾能力，还使得电位器RW1的测压工作精确敏锐。
音响提示电路8中，二极管D3和D4起隔离作用，防止了正发光显示与负发光显示之间的互相影响，而又共同使得音响提示不论是正信号输入还是负信号输入都同样正常启动，且无信号输入时又完全截止，不再耗电，也省去了电源开关。电容C2的作用很重要，一方面它使得测电压时声提示和光显示的动作同步，消除了因相互之间不能协同一致而致人难以适从的窘境；另一方面又使得声、光变化干脆利落，避免了测量时出现的回差现象(即电位器RW1调过去或调回来声、光停息的指示不在同一位置上)。
实施例2测35KV电压时，握住手柄17将验电器的中套筒12从外套筒11中拉出。这时，中套筒12的静触点JZ3与外套筒11的动触点DZ1接通，而外套筒11的动触点DZ2仍与内套筒13的静触点JZ2接通，由于静触点JZ2又和高压探测电极TT2相连，所以这样以来，仅仅是电阻R1c开路，由电阻R1d、R1e串联(见图2)。其他的操作，如自检、到相应电压等级的有电设备上试验，接可靠地线、对欲测设备正式验电、指推电位器RW1键钮测电压等，与实施例1完全相同。只要将手柄17上指示的电压刻度读数乘以中套筒12上的倍率，即可知道被测设备的电压值。
实施例3测110KV电压时，是在实施例2测35KV电压的基础上，再将内套筒13从外套筒11中拉出，这时外套筒11的动触点DZ2与内套筒13的静触点JZ4接通，实际上是电阻R1c、R1d、R1e相串联(见图2)，其他的操作同实施例2或1。读电压值时，只需将手柄17上指示的电压刻度读数乘以内套筒13上的倍率即可。
实施例4测220KV电压时，是在实施例3测110KV电压的基础上，加上接续套筒。把续外套筒14的插座CZ与内套筒13的高压探测电极TT2连接配合停当，这时续外套筒14的动触点DZ3与续内套筒15的静触点JE6接通(因存放状态时续内套筒15是插入续外套筒14内的)，静触点JZ6又与高压探测电极TT1相连，实际上是电阻R1b、R1c、R1d、R1e相串联(见图2)，其他的操作同实施例2或1。读电压值时将手柄17上指示的电压刻度读数乘以续外套筒14上的倍率即可。
实施例5测500KV电压时，是在实施例4测220KV电压的基础上，再将续内套筒15从续外套筒14中拉出。这时续外套筒14的动触点DZ3与续内套筒15的静触点JZ5接通，实际上是电阻R1a、R1b、R1c、R1d、R1e相串联(见图2)，其他的操作同实施例2或1。读电压值时将手柄17上指示的电压刻度读数乘以续内套筒15上的倍率即可。
实施例6测低电压时(根据《安规》第4条的明确界定“对地电压在250伏及以下者。”这当然也包括线电压是380伏的动力电，因其对地电压即相电压为220伏，仍在250伏以下)，具体操作可比照实施例1那样，将验电器取出，不用接续套筒，基本套筒也在全部推进状态，任其闲置。经自检程序后，用低压探测电极1去触及被测设备或欲测试的物体，若验电器无反应，证明被测物无电压；若验电器发光发声，推动电位器RW1的操作键钮至声、光停息、熄灭位置，从低压刻度上直接读出电压值。
实施例7若只想用验电器来测低电压，并制作成专用形式时，可将验电器在结构及电路上大大简化——去掉高压探测电极及量程转换部分7，去掉声响提示部分8和自检试验9，只保留1、2、3、4、5、6各部分，这样以来，就成了放大器3的输入端连着低压探测电极1，输入端的内部连接着电压指示6，它的两个输出端分别连接着共有的发光显示4，它还与电池5及触摸电极或接地2相连接，依此制造成袖珍型的以求便于携带和使用，那么就象公告号CN2314381Y中国专利那样，但却多一个测出电压值的功能。使用时，就象普通测电笔一样。不过，由于受季节更替、干燥程度有别及人体电阻的变化等影响，测出的电压值不十分精确，倘接一地线，则电压测试将不受外界因素的影响，其结果是十分令人满意的。
权利要求1.一种新型验电器，它包括放大器(3)，放大器(3)的输入端连着低压探测电极(1)、输出端连着发光显示(4)，放大器(3)还与电池(5)及触摸电极或接地(2)相连接，其特征在于放大器(3)的输入端的内部连接着电压指示(6)；放大器(3)输入端和低压探测电极(1)的连接点又连着高压探测电极及量程转换(7)；放大器(3)的两个输出端分别各自连接着共有的声响提示(8)。
2.根据权利要求1所述的新型验电器，其特征在于能自动复位的线性阻值电位器RW1的一个接线端与放大器(3)中的电阻R2、电容C1、稳压二极管DW1、DW2的共同连接点相接，电位器RW1的中心滑臂与其另一接线端相连后，接在二极管D1和D2的连接点上，二极管D1的正极接电池(5)负极，二极管D2的负极接电池(5)的正极。
3.根据权利要求1所述的新型验电器，其特征在于高压探测电极及量程转换(7)采用套筒式结构。
4.根据权利要求1所述的新型验电器，其特征在于电阻R1e的两端分别接静触点JZ3和JZ1，静触点JZ1又与放大器(3)的输入端及低压探测电极(1)的连接点相通；电阻R1d的两端分别接动触点DZ1和DZ2；电阻R1c的两端分别接静触点JZ4和JZ2，静触点JZ2又连着高压探测电极TT2；当电阻R1e、R1d、R1c所在的基本套筒全部拉出时，静触点JZ3与动触点DZ1接通、动触点DZ2与静触点JZ4接通，当基本套筒全部推进时，动触点DZ1与静触点JZ1接通、动触点DZ2与静触点JZ2接通；电阻R1a的两端分别接静触点JZ5和JZ6，静触点JZ6又连着高压探测电极TT1；电阻R1b的两端分别接动触点DZ3和插座CZ；当电阻R1a、R1b所在的接续套筒全部拉出时，动触点DZ3与静触点JZ5接通，当接续套筒全部推进时，动触点DZ3与静触点JZ6接通；根据需要，决定是否使用接续套筒，苦使用时，接续套筒的插座CZ与基本套筒的高压探测电极TT2接通。
5.根据权利要求1所述的新型验电器，其特征在于二极管D3和D4的正极分别接放大器(3)中的三极管BG5及BG3的集电极；而二极管D3和D4的负极则共同与电容C2的正极和电阻R8之一端相连；电容C2的负极接电池(5)的负极；电阻R8的另一端则接音频振荡电路中三极管BG6的基极。
6.根据权利要求1所述的新型验电器，若想做成仅仅测试低电压的袖珍专用型，可将电路及结构大大简化，舍弃高压探测电极及量程转换(7)、声响提示(8)、自检试验(9)，其特征在于放大器(3)的输入端连着低压探测电极(1)；放大器(3)的输入端的内部连着电压指示(6)；放大器(3)的两个输出端分别连接着共有的发光显示(4)；放大器(3)还与电池(5)及触摸电极或接地(2)相连接，那就是一种能测出电压值准确数据的袖珍式低压验电器或测电笔。
专利摘要本实用新型属IPC中H05技术领域,放大器(3)连着由内电路与外结构相配合的电压指示(6)、输入端接低压探测电极(1)和带套筒式量程转换的高压探测电极(7)、输出端接协同动作的光显示(4)和声提示(8),放大器(3)还连着自检试验(9)、连着电池(5)和触摸电极或接地(2)。仅一件可涵盖从安全电压到50万伏的各类电压等级,提供交流或直流且指明极性的确切电压数据。为最新输电技术HVDC提供一种检测手段。
文档编号G01R19/155GK2409523SQ9925126
公开日2000年12月6日 申请日期1999年10月18日 优先权日1999年10月18日
发明者杨锡福, 杨兴旺, 杨繁荣, 张贵岚 申请人:杨锡福