182639. lajstromszámú szabadalom • Tápegység nélküli készülék egyen- és váltakozófeszültség kijelzésére
182639 A találmány tárgya olyan, egyen- és váltakozófeszültség kijelzésére szolgáló készülék, amely tápegységet (telepet vagy hálózati tápegységet) nem igényel és áramkorlátozó ellenállást valamint az áramkorlátozó ellenállásról táplált kijelzőt tartalmaz. A találmány szerinti készülék széles értéktartományban alkalmas feszültség akusztikus és/vagy vizuális kijelzésére. Számos olyan készülék ismeretes, amely a mérendő feszültséggel táplálva a feszültség jelenlétéről megfelelő jelzést tud adni. Ilyen jellegű egyszerű eszközök például az izzólámpa, a ködfénylámpa vagy a csengő. Az ismert készülékek hátránya, hogy az érzékelhető feszültségek tartománya viszonylag szűk. Az alsó méréshatárt az érzékelő eszköz érzékenysége, a felsőt, amely általában az alsó határ tízszeresénél nem nagyobb, a készülék terhelhetősége szabja meg. A 20 60 884 sz. Német Szövetségi Köztársaságbeli szabadalmi leírás egyen- és váltakozófeszültség jelzésére olyan készüléket ismertet, amelyben áramkorlátozó ellenállással sorosan LED-diódákat kapcsolnak. Ez az egyszerű felépítésű eszköz csak a 4...40 V feszültségtartományban használható, ennél nagyobb feszültségek károsíthatják. Találmányunk célja olyan egyszerű, olcsó, kézben tartható készülék kialakítása, amely a feszültség kijelzésére széles értéktartományban alkalmas. A találmány célja továbbá a készülék olyan kialakítása, amely a széles értéktartomány mellett biztosíthatja fény- és hangjelzés együttes alkalmazását. Ez utóbbi azért célszerű, mert a hanghatás sok esetben — amikor nehezen hozzáférhető helyen kell a feszültség indikálást elvégezni — előnyösebb, mint a jól ismert és LED- diódákat vagy ködfénylámpákat hasznosító vizuális kijelző készülékek. A találmány alapja az a felismerés, hogy széles feszültségtartományt lehet felölelni a készülék alkalmazásával abban az esetben, ha a feszültségesést megfelelő módon, szükség szerint a feszültségértéktől függően biztosítjuk. Egyszerűbb alkalmazásban kedvező lehet a feszültségesést a rendelkezésre álló és jól ismert tápfeszültségnek megfelelő egyszerű ellenállással biztosítani. A feszültségesést biztosító ellenállás után célszerűen kis teljesítménnyel táplálható, nagyfrekvenciás zavaroktól mentes piezoelektromos hangadó egységet alkalmazunk. A fenti felismerés hasznosítása találmányunk feladata. A kitűzött cél elérésére olyan tápf eszült ség nélküli készüléket dolgoztunk ki egyen- és váltakozófeszültség jelzésére, amely áramkorlátozó ellenállást és arról táplált kijelzőt tartalmaz és a találmány szerint kijelző egységként félvezető oszcillátorral meghajtott piezoelektromos hangadó egységgel van ellátva, ahol az áramkorlátozó ellenállás a félvezető oszcillátorra van vezetve. Az áramkorlátozó ellenállást PTK (pozitív hőmérsékleti együtthatójú) ellenállásként választva elérhető, hogy a készülék a rajta átfolyó feszültségtől függően ellenállását olyan mértékben változtassa, hogy a kimenetén megjelenő feszültség már nem tudja a ki3 jelző elemeket károsítani. Ha a feszültség egy adott értéket várhatóan nem lép túl (például a szokványos 220 V-os hálózati feszültséget), célszerű lehet áramkorlátozó ellenállásként egyszerű, hagyományos felépítésű ellenállást választani. A félvezetős oszcillátort előnyösen relaxációs oszcillátorként alakítjuk ki, amelynek félvezető eleme szükség szerint diódával párhuzamosan kapcsolt triggerdióda (DIAC) vagy SBS (Silicon Bidirectional Switch) kapcsolóelem. Ez a választás egyszerű felépítést tesz lehetővé. Előnyös az a megoldás is, amikor a félvezetős oszcillátort égyszerő tranzisztorral alakítjuk ki, áramkorlátozó ellenállásként PTK-ellenállást alkalmazunk és a félvezetős oszcillátort és a piezoelektromos hangadó egységet visszaesatolásos áramkörben csatlakoztatjuk egymáshoz. A javasolt visszacsatolás különösen előnyösen hozható létre, ha a piezoelektromos hangadó egység egyik fegyverzetét osztottan alakítjuk ki, az osztott fegyverzet egyik részét vezérlő elektródként alakítjuk ki, és ezt a félvezetős oszcillátor tranzisztorának bázisára vezetjük. Ez a megoldás az előzőkhöz viszonyítva felépítésében valamivel bonyolultabb, de olcsó, mindenütt jól hozzáférhető áramköri elemekből hozható létre. Vizuális kijelzés céljára az áramkorlátozó ellenállás és a félvezetős oszcillátor között megfelelő fénykibocsátó elemek, különösen LED-diódák helyezhetők el. A kis hőtehetetlenségű PTK-ellenállás alkalmazása révén, mivel az egy anyagára jellemző hőmérsékleten az ún. Curie-pontban ellenállását több nagyságrenddel megváltoztatja, a méréstartomány 4...400 V-ra terjeszthető ki. A találmány szerinti készülékben lehetőség van optikai és akusztikus kijelzésre, anélkül, hogy külön tápfeszültségigény lépne fel. A találmány tárgyát a továbbiakban példaként! kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti készülék relaxációs oszcillátorral kialakított változatának kapcsolási elrendezése a félvezető elemmel párhuzamosan kötött diódával, a 2. ábra az 1. ábra szerinti készülék dióda nélkül, a 3. ábra az 1. ábra szerinti készülék külön hangszóróval ellátva, a 4. ábra a találmány szerinti készülék csengőként használható változata, míg az 5. ábra a találmány szerinti készülék egyszerű tranzisztorral kialakított változata. A találmány szerinti készülék 1 bemeneti és 6 kimeneti pont között sorbakapcsolva (I. ábra) áramkorlátozó ellenállást, előnyöse 2 PTK (pozitív hőmérsékleti együtthatójú) ellenállást, 3 és 4 LED-diódával kialakított vizuális kijelzőt, valamint félvezetős oszcillátort tartalmaz. A félvezetős oszcillátor például relaxációs oszcillátorként (1—4. ábra) vagy egyszerű 9 tranzisztorral visszacsatolt kapcsolásként (5. ábra) hozható létre. A relaxációs oszcillátorban előnyösen 5 triggerdiódát (DIAC) vagy SBS kapcsolóelemet használunk, 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
