ИНДИКАТОР КОММУТАЦИИ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ
POWER CABLE SWITCHING INDICATOR

Изобретение относится к индикатору коммутации силового кабеля.
Уровень техники
Зимой в странах с холодным климатом широко используются салонные обогреватели и обогреватели двигателей. Обычно обогреватели работают от электричества. Электричество подают в эти обогреватели от электрической сети через специальный силовой кабель. На стороне электрической сети силовой кабель подключают к розетке с заземлением, так называемой розетке Schuko, посредством вилки Schuko. Силовой кабель содержит три проводника: фазный проводник, нейтральный проводник и защитный (заземляющий) проводник (желто-зеленый проводник). Защитное заземление электрической сети в розетке Schuko и защитный проводник вилки Schuko выполнены с возможностью соединения вместе таким образом, что, когда вилка Schuko вставлена в розетку Schuko, защитное заземление электрической сети всегда оказывается соединено с защитным заземляющим проводником силового силового кабеля. Поскольку в некоторых странах вилка Schuko может быть вставлена в розетку Schuko двумя различными способами, фазный проводник и нейтральный проводник силового кабеля могут быть соединены либо с соответствующими проводниками электрической сети, либо наоборот. Различные способы соединения не влияют на электроснабжение обогревателя.
Транспортное средство оснащено специальной коммутационной коробкой для подключения силового кабеля, необходимого для питания обогревателя. Она, как правило, находится в передней части, например в бампере, транспортного средства, такого как автомобиль. Как правило, коммутационная коробка выполнена таким образом, что силовой кабель может быть подключен к коммутационной коробке только одним способом. Таким образом, гарантируется, что защитный проводник силового кабеля всегда соединен с металлическим корпусом транспортного средства. От коммутационной коробки отходят электрические провода, по меньшей мере, к обогревателю двигателя. Часто от коммутационной коробки также отходит кабель в сторону внутренней части корпуса автомобиля, где установлена розетка Schuko для подключения внутреннего обогревателя.
Присоединение и отсоединение силовых кабелей, используемых с обогревателями для соединения транспортного средства и электрической сети, является обязанностью пользователя. Иногда при выходе из автомобиля забывают отсоединить силовой кабель. При этом могут быть повреждены розетка Schuko электрической сети, силовой кабель и механические части транспортного средства, расположенные в месте установки коммутационной коробки.
Одно из решений этой проблемы раскрыто в патенте FI91951. В соответствии с раскрытым в этом документе решением, в коммутационной коробке дополнительно содержится отдельный механический переключатель, причем этот переключатель, при подключении вилки силового кабеля со стороны транспортного средства к коммутационной коробке, включает описанное сигнализирующее устройство. В соответствии с патентом FI91951, если переключатель в коммутационной коробке находится во включенном положении, при соединении цепи зажигания осуществляется также включение питания сигнализирующего устройства. При подключении цепи питания сигнализирующего устройства зуммер сигнализирующего устройства подает звуковой сигнал о ситуации. Для функционирования решения, раскрытого в патенте FI91951, требуется монтаж специальной коммутационной коробки, раскрытой в патенте, а также дополнительный монтаж в моторном пространстве транспортного средства. Для работ по монтажу раскрытого сигнализирующего устройства требуется профессиональный работник, осуществляющий монтаж.
Цели изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставить индикатор коммутации силового кабеля, причем индикатор осуществляет индикацию подключения силового кабеля в любое время, когда силовой кабель подключен либо к транспортному средству и розетке Schuko, либо только к транспортному средству. Индикатор коммутации осуществляет индикацию подключения силового кабеля при подсоединении к электрической сети защитного заземления силового кабеля и любого одного или обоих фазных проводников силового кабеля. Индикатор коммутации также осуществляет индикацию подсоединения специального силового кабеля при его подсоединении к транспортному средству.
Поскольку индикатор коммутации силового кабеля не требует специальной коммутационной коробки, оснащенной переключателем, он может быть, в предпочтительном варианте, подключен пользователем транспортного средства простым и безопасным способом в салоне транспортного средства.
Цели настоящего изобретения достигнуты посредством индикатора коммутации силового кабеля, причем индикатор, в предпочтительном варианте, может быть подключен к розетке Schuko обогревателя салона в транспортном средстве. Когда двигатель или салон транспортного средства нагревают посредством электричества, индикатор коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением, предпочтительно, получает энергию от электрической сети через розетку Schuko обогревателя салона, установленного в транспортном средстве. В качестве альтернативы, необходимая индикатору коммутации электрическая энергия также может быть получена от аккумулятора транспортного средства, например, через выключатель зажигания.
Когда индикатор коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением находится в контакте с электрической сетью через фазный и/или нейтральный проводник и защитное заземление силового кабеля, подключенного к розетке Schuko, с опорной точки напряжения индикатора коммутации может быть подано напряжение между любым одним из проводников силового кабеля и точкой заземления электрической сети. Под действием создаваемой при этом нагрузки, опорное напряжение, подаваемое на кабель, приложено к потенциалу земли индикатора коммутации, поскольку находится в гальваническом контакте с точкой заземления электрической сети через защитный заземляющий проводник силового кабеля. Осуществляется индикация и отображение в виде предупреждения для пользователя транспортного средства о наличии этой нагрузки в точке опорного напряжения индикатора коммутации.
Индикатор коммутации в соответствии с изобретением может быть также использован совместно со специальным силовым кабелем, который генерирует предупреждающий сигнал также в том случае, если силовой кабель подключен только к коммутационной коробке транспортного средства.
Преимущество индикатора коммутации в соответствии с изобретением в том, что индикатор коммутации осуществляет индикацию соединения силового кабеля в любое время, когда силовой кабель соединяет как защитные заземления индикатора коммутации и электрической сети, так и их фазные проводники. Таким образом, индикатор коммутации выдает данные о коммутации, относящиеся к подсоединению, по меньшей мере, одного из электрических проводников силового кабеля к электрической сети. Посредством суммирования (операции логического ИЛИ) данных о коммутации обоих фазовых проводников силового кабеля, может быть получена информация о том, подключены ли к электрической сети один или оба фазных проводника силового кабеля. Таким образом, пользователь транспортного средства может быть проинформирован о ситуации еще до запуска транспортного средства.
Дополнительным преимуществом изобретения является то, что индикатор коммутации может быть установлен пользователем транспортного средства путем подключения индикатора коммутации к розетке Schuko, предназначенной для внутреннего обогревателя транспортного средства (по способу "подключи и работай" (Plug and Play)).
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что пользователь транспортного средства может подключить индикатор коммутации без использования нежелательных кабелей.
Дополнительным преимуществом изобретения является то, что положение присоединяемой вилки Schuko в розетке Schuko на стороне электрической сети не влияет на работу индикатора коммутации.
Индикатор коммутации для силового кабеля устройства, в соответствии с настоящим изобретением, содержащий источник напряжения, усилитель и индикаторную цепь, отличается тем, что индикатор коммутации выполнен с возможностью измерения опорного напряжения нагрузки в точке опорного напряжения, приложенного относительно защитного заземления в индикаторе коммутации, по крайней мере, между нейтральным проводником силового кабеля и защитным заземлением, причем индикатор коммутации выполнен с возможностью индикации подключения силового кабеля к устройству на основе результата такого измерения.
Основная идея изобретения заключается в следующем: в индикаторе коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением использован тот факт, что на стороне электрической сети нейтральный проводник, фазный проводник и защитное заземление электрической сети не являются гальванически развязанными (проводник PEN), то есть между ними может быть измерено сопротивление или напряжение. Может быть измерено сопротивление между нейтральным проводником и защитным проводником и напряжение между фазным проводником и защитным проводником.
Индикатор коммутации силового кабеля в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью преобразования измерения сопротивления в измерение нагрузки при помощи источника напряжения в индикаторе коммутации. Индикатор коммутации определяет, есть ли нагрузка в точке опорного напряжения индикаторной цепи индикатора коммутации. Наличие нагрузки в точке опорного напряжения указывает на то, что один или оба фазных проводника силового кабеля подключены к электрической сети. Перегрузка на выходе индикаторной цепи из-за напряжения сети ограничена посредством защитных диодов, таким образом, чтобы не препятствовать нагрузке в точке опорного напряжения индикатора. В индикаторе коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением использована индикация данных о коммутации нейтрального и фазного проводников и, предпочтительно, также их суммирование. Индикатор коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением выполнен с возможностью изменения амплитуды тока, проходящего через индикаторную цепь между точкой опорного напряжения и защитным заземлением. Упомянутый ток управляет выходом усилителя, относящегося к индикатору коммутации. Измерение нагрузки происходит либо путем измерения тока, вытекающего из точки опорного напряжения, либо путем измерения напряжения на последовательном сопротивлении в точке опорного напряжения.
В предпочтительном варианте осуществления рабочее напряжение индикатора коммутации выполняет роль опорного напряжения при измерении нагрузки. В этом варианте осуществления от точки опорного напряжения ток подают через резистор к силовому кабелю и одновременно к усилителю, входящему в состав индикатора коммутации. В варианте осуществления роль усилителя выполняет один каскад на транзисторе, к базе которого подают ток. Когда силовой кабель не подключен, напряжение силового кабеля таково, что транзистор находится в проводящем состоянии.
Когда индикаторная цепь индикатора коммутации соединена через нейтральный проводник силового кабеля с электрической сетью, напряжение, подаваемое на силовой кабель от индикаторной цепи, уменьшается, и одновременно с этим изменяется состояние транзисторного усилителя.
Когда индикаторная цепь индикатора коммутации соединена с электрической сетью через фазный проводник, диоды, входящие в состав индикаторной цепи, ограничивают напряжение, измеренное в индикаторной цепи, которое, будучи поданным на усилитель, предназначено для индикации подключения силового кабеля. Если, например, транзисторный усилитель используют в качестве усилителя, то ток нагрузки, создаваемой напряжением в точке опорного напряжения индикаторной цепи, вызывает изменение напряжения смещения на базе транзистора, и в результате этого изменяется состояние выхода транзисторного усилителя. Изменение состояния выхода транзисторного усилителя, в соответствии с конфигурацией, указывает, например, пользователю транспортного средства, на то, что силовой кабель подключен.
В предпочтительном варианте осуществления напряжение переменного тока приложено в точке опорного напряжения индикатора коммутации, причем это напряжение переменного тока создает нагрузку в силовом кабеле, подключенном к устройству.
В устройстве в соответствии с изобретением положение, в котором вилка силового кабеля вставлена в розетку Schuko, не влияет на работу индикатора, поскольку любой проводник силового кабеля может вызывать возникновение нагрузки в точке опорного напряжения, по меньшей мере, в течение одного из полупериодов фазового напряжения.
Некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно. В описании приводятся ссылки на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1а представлена в качестве примера установка индикатора коммутации в соответствии с изобретением в транспортном средстве.
На фиг. 1b представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1с представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1d представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2а представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2b представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2с представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2d представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3а представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с восьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3b представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с девятым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3с представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с десятым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3d представлена в качестве примера принципиальная электрическая схема индикатора коммутации в соответствии с одиннадцатым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Варианты осуществления, представленные в последующем описании, предназначены только для примера, и специалисты в данной области техники могут реализовать основную идею изобретения, помимо представленного в описании способа, какими-либо другими способами. Несмотря на то, что описание в некоторых местах может ссылаться на конкретные варианты осуществления, это не означает, что ссылка направлена только на один раскрытый вариант осуществления, или что описываемый признак может быть использован только в одном раскрытом варианте осуществления. Индивидуальные признаки двух или более вариантов осуществления могут быть объединены и, таким образом, могут быть образованы новые варианты осуществления изобретения.
В дальнейшем, структура и функционирование индикатора коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением описаны на примерах, в которых силовой кабель используют для подключения электрических нагревательных элементов транспортного средства к внешней электрической сети. Специалисту в данной области техники очевидно, что изобретение может быть применено для индикации коммутации любых таких силовых кабелей электрических устройств, если электрическое устройство может быть подключено посредством силового кабеля к внешней электрической сети. Усилитель, связанный с работой индикатора коммутации, в упомянутых примерах реализован с применением, для примера, транзисторных усилителей или операционных усилителей. Специалисту в данной области техники очевидно, что, например, вместо транзисторного усилителя может быть использован компаратор, что не влияет на принципы работы индикатора коммутации в соответствии с изобретением.
На фиг. 1а представлен пример установки индикатора 10 коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением в транспортном средстве 100, например, в автомобиле. Силовой кабель, который содержит фазный, нейтральный и защитный проводники, подсоединен к коммутационной коробке 101, например, в бампере автомобиля 100. Коммутационная коробка 101 содержит три разъема. Разъем 3 в этом примере является разъемом для защитного проводника, этот разъем соединен с металлическими частями кузова транспортного средства и с защитным проводником кабеля 102, идущего от коммутационной коробки 101 к розетке 103 салонного обогревателя транспортного средства. Два других разъема 1 и 2 коммутационной коробки 101 могут быть, например, разъемами фазного проводника 1 и нейтрального проводники 2. То, какой проводник на практике является фазным проводником, и какой нейтральным проводником, зависит от положения, в котором вилка Schuko силового кабеля вставлена в розетку Schuko электрической сети.
Также, в предпочтительном варианте, предусмотрено кабельное соединение 104 между коммутационной коробкой 101 и обогревателем 105 двигателя.
Розетка 103 Schuko в автомобиле, соответственно, содержит разъемы 1, 2 и 3, причем разъем 3 всегда является разъемом защитного проводника. Индикатор 10 коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением, предпочтительно, подсоединен посредством вилки Schuko к розетке 103 Schuko внутри транспортного средства. Индикатор 10 коммутации силового кабеля, в предпочтительном варианте, может также содержать розетку Schuko для салонного обогревателя 107. Розетка 103 электрически соединена, по меньшей мере, с индикаторной цепью (например, позицией 11 на фиг. 1b) в соответствии с изобретением а также, в предпочтительном варианте, с источником питания индикатора 10 коммутации. В предпочтительном варианте осуществления источник (позиция 12 на фиг. 1b) питания обеспечивает преобразование напряжения питания в рабочее напряжение для индикаторной цепи, усилителя, логической схемы, индикатора зажигания и сигнализирующих средств, причем это рабочее напряжение, в предпочтительном варианте, составляет приблизительно 5,1 Вольт. В этом варианте в качестве источника питания предпочтительно используют напряжение постоянного тока, которое вырабатывают от напряжения питания посредством выпрямителя и регулируют.
В другом предпочтительном варианте осуществления в качестве источника питания (например, соответствующего позиции 12а на фиг. 1с) используют напряжение постоянного тока, получаемое от электрической системы транспортного средства, например, через выключатель зажигания транспортного средства. Таким образом, амплитуда напряжения, в предпочтительном варианте, составляет 12 В или 24 В постоянного тока.
Источник питания индикатора коммутации, в предпочтительном варианте, может получать необходимую электрическую энергию от электрической сети в любой момент времени, когда доступно сетевое напряжение. Это относится к ситуации, когда силовой кабель подключен к разъемам транспортного средства и электрической сети. Когда силовой кабель не подключен к электрической сети, находящейся под напряжением, источник (например, позиция 12 на фиг. 1b) питания индикатора коммутации в соответствии с изобретением, в предпочтительном варианте, может получать питание от аккумулятора / суперконденсатора или элемента питания.
Если напряжение сети не используют, то напряжение постоянного тока, в предпочтительном варианте, могут подавать на индикатор 10 коммутации силового кабеля через выключатель зажигания транспортного средства. В этом предпочтительном варианте индикатор 10 коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением соединен в режиме эксплуатационной готовности, когда ключ зажигания в замке зажигания транспортного средства повернут, и одновременно к индикатору (например, 10а на фиг. 1с) коммутации в соответствии с изобретением подведено напряжение аккумулятора, при этом отдельные данные, касающиеся запуска автомобиля, не требуются, и на индикаторе коммутации незамедлительно доступна информация о ситуации опасности. Ситуацию опасности, обозначаемую индикатором коммутации, регистрируют и, в предпочтительном варианте, информацию о ней распространяют, например, посредством зуммера.
В предпочтительном варианте осуществления индикатор коммутации силового кабеля содержит световой сигнал, сигнализирующий о доступности сетевого напряжения.
В другом варианте осуществления изобретения индикатор 10 коммутации силового кабеля может дополнительно содержать отдельную беспроводную пару передатчик-приемник, выполняющую роль индикатора зажигания. В одном из вариантов осуществления изобретения информация о событии зажигания может быть получена индикатором зажигания от выключателя зажигания по проводному или беспроводному соединению.
Индикатором зажигания может быть, например, датчик ускорения. В этом варианте осуществления в качестве источника питания для индикатора коммутации может быть, предпочтительно, использован элемент питания, или аккумулятор, заряжаемый напряжением питания, или суперконденсатор. Таким образом, индикатор коммутации в соответствии с изобретением может быть использован даже при отсутствии его подключения к электрической системе транспортного средства. При запуске двигателя транспортного средства 100 возникающая в результате этого вибрация двигателя транспортного средства передается на кузов транспортного средства. Таким образом, датчик ускорения может показывать вибрацию кузова, вызываемую работой двигателя. Сигнал, полученный от датчика ускорения, в предпочтительном варианте, получает логический блок индикатора коммутации, причем далее этот блок, в предпочтительном варианте, управляет работой фактического сигнализирующего устройства на основе сигнала от датчика ускорения.
В предпочтительном варианте осуществления индикатор коммутации в соответствии с изобретением регулирует рабочее напряжение индикатора зажигания. Когда индикатор зажигания получает рабочее напряжение, кабель подключен, и на основе этого выдается сигнал тревоги.
Индикатор коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением обеспечивает возможность получения информации о ситуации опасности при начале движения. Ситуация опасна, например, если силовой кабель электрического обогрева транспортного средства или системы зарядки подключен и перемещение транспортного средства, по меньшей мере, планируется.
На фиг. 1а индикатор коммутации в соответствии с изобретением показан в виде отдельного устройства, которое подлежит встраиванию. Индикатор коммутации в соответствии с изобретением также может быть интегрирован в виде части салонного обогревателя или розетки Schuko салонного обогревателя.
В предпочтительном варианте осуществления индикатор коммутации в соответствии с настоящим изобретением является либо частью комплекта кабелей обогревателя двигателя, либо частью комплекта кабелей салонного обогревателя. На этапе производства транспортного средства индикатор коммутации силового кабеля может быть интегрирован в виде части электрической схемы транспортного средства, при этом индикатор коммутации является частью электрической схемы автомобиля и, в предпочтительном варианте, может не допускать запуск автомобиля.
На фиг. 1b представлены необходимые для работы элементы индикатора коммутации силового кабеля, относящиеся к предпочтительному варианту 10 осуществления. На фиг. 1b представлен предпочтительный вариант осуществления индикаторной цепи 11, аналоговый усилитель 13, цепь 14 ограничителя напряжения и цепь 12 регулятора. На фиг. 1b нумерация и назначение разъемов 1, 2 и 3 соответствуют обозначениям, связанным с фиг. 1а.
На фиг. 1b не показаны логические блоки, представленные на фиг. 1а, и фактические средства сигнализации, которые могут быть реализованы каким-либо подходящим способом существующего уровня техники. Выходной сигнал 141 на фиг. 1b, в предпочтительном варианте, может быть подан на логическую схему индикатора 10 коммутации силового кабеля, или на используемое устройство звуковой или световой сигнализации.
Индикатор 10 коммутации содержит резисторы R30 и R2, через которые индикаторная цепь 11 индикатора 10 коммутации находится в контакте с электрической сетью. В предпочтительном варианте величина их сопротивления составляет, по меньшей мере, 1.5 МОм. Таким образом, точка 120 рабочего напряжения индикатора 10 коммутации и выход 132 индикаторной цепи 11 являются безопасными для касания. Величина сопротивления резистора R10, входящего в состав цепи 12 регулятора, составляет 38 кОм. Ток, выдаваемый индикатором 10 коммутации через цепь регулятора в электрическую сеть, по своей амплитуде всегда ниже величины обычной уставки порогового значения тока автоматического выключателя электрической сети, которая составляет 30 мА.
Когда доступно сетевое напряжение, рабочее напряжение индикатора 10 коммутации, в предпочтительном варианте, преобразуется в цепи 12 регулятора. Рабочее напряжение, в предпочтительном варианте, получают посредством однополупериодного выпрямления фазного напряжения 230 Вольт сети переменного тока на диодах V9 и V10 в напряжение постоянного тока, например, 5,1 В. Фазное напряжение получают с разъемов 1 и 2 фазного проводника и нейтрального проводника силового кабеля, с которыми соединены диоды V9 и V10. Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с потенциалом земли транспортного средства 100 в точке 31. Выпрямленное напряжение подают через резистор R10 на суперконденсатор С2, один из полюсов которого соединен с потенциалом земли. Полупроводниковый стабилитрон V11, подсоединенный рядом с конденсатором С2, ограничивает напряжение на конденсаторе С2 относительно потенциала земли до требуемой величины (5,1 В).
Напряжение 120 постоянного тока, предпочтительно 5,1 В, используемое в индикаторе 10 коммутации, в связи с неидеальностью транзистора V4, подают от точки 122 через резистор R30 на базу этого транзистора. Таким образом, напряжение смещения является достаточным для того, чтобы транзистор V4 находился в непроводящем состоянии. Индикацию нагрузки, которую должен осуществлять индикатор коммутации, осуществляют на основе измерения тока. На практике ток, проходящий через выход индикаторной цепи 11, точку 132 опорного напряжения, определяет амплитуду тока, проходящего из эмиттера транзистора V4 в коллектор, и в то же время определяет рабочее состояние этого транзистора.
В примере, показанном на фиг. 1b, в усилителе 13, в предпочтительном варианте, использован PNP-транзистор V4. Эмиттер транзистора V4 соединен с точкой 122 для подачи рабочего напряжения. Конденсатор С1 и резистор R3, величина сопротивления которого составляет приблизительно 1,5 МОм, соединены последовательно между эмиттером и базой транзистора V4.
Если силовой кабель между транспортным средством и электрической сетью не подключен, то ток от эмиттера к коллектору транзистора в V4 не протекает, так как напряжение смещения между базой и эмиттером достаточно для того, чтобы транзистор V4 в находился в непроводящем состоянии.
Когда к индикатору 10 коммутации подведено рабочее напряжение, резисторы R30 и R2 высокого полного сопротивления, которые соединены последовательно и имеют сопротивление около 1,5 МОм, способствуют увеличению потенциала в точке МР1 измерения, принадлежащей индикаторной цепи 11, и, в то же время, напряжения на выходе индикаторной цепи 11, в точке 132 опорного напряжения, до уровня рабочего напряжения, подаваемого в точке 122 подачи питания. В связи с этим напряжение базы транзистора V4 также повышается до рабочего напряжения, и PNP-транзистор V4, представленный в данном примере, находится в непроводящем состоянии.
В примере, показанном на фиг. 1b, данные о коммутации нейтрального и фазного проводников суммируют, в качестве примера, после одного специального компонента для каждого проводника, диода V1 или V2, в точке МР1 измерения. Суммирование данных о коммутации может быть осуществлено в других точках коммутации индикаторной цепи или, самое позднее, в логической части, посредством добавления компонентов, специальных для каждого из проводников.
Транзистор V4 усилителя 13 переходит в проводящее состояние, когда за счет подсоединения фазного проводника 1, либо нейтрального проводника 2 силового кабеля к электрической сети, появляется напряжение нагрузки в точке МР1 измерения и, в то же время, на выходе индикаторной цепи 11, в точке 132 опорного напряжения, относительно потенциала земли электрической сети. Таким образом, напряжение смещения транзистора V4 между базой и эмиттером изменяется так, что ток базы транзистора V4 начинает протекать через резисторы R3 и R2, диод V1 и/или V2 и, по меньшей мере, один из проводников 1 или 2 силового кабеля, в точку заземления электрической сети. Протекание тока базы к точке заземления открывает PNP-транзистор V4, в результате чего основная часть тока эмиттера направляется в коллектор, а оттуда далее через выход 137 усилителя 13 в транзистор V5 цепи 14 ограничителя напряжения.
Ограничитель 14 напряжения, в предпочтительном варианте, содержит NPN-транзистор V5, который усиливает ток, проходящий через резистор R4 от транзистора V4, и подводит напряжение на потенциальный выход 141 через PNP-транзистор V6. Полупроводниковый стабилитрон V7 и резисторы R8 и R9 ограничивают ток, проходящий через NPN-транзистор V8 и резистор R7 к базе NPN-транзистора V5. За счет ограничения тока базы NPN-транзистора V5 также ограничено напряжение на потенциальном выходе. Представленная цепь ограничителя напряжения показана в качестве примера. Специалист в данной области техники может применить и некоторые другие подходящие схемы реализации потенциального выхода 141 при осуществлении цепи ограничителя напряжения.
Потенциальный выход 141, в предпочтительном варианте, может быть питающим напряжением блока обнаружения движения логической схемы, который, при обнаружении работы двигателя, включает устройства звуковой или визуальной сигнализации. Ограничение напряжения может быть выгодно реализовано посредством схем логического блока, причем рабочее напряжение логического блока, подключенного к точке 141, отличается от рабочего напряжения индикатора 10 коммутации, например, составляет 3.3 В.
В ситуациях, когда нейтральный проводник силового кабеля "оборван", но фазный проводник соединен с электрической сетью, индикатор 10 коммутации в соответствии с изобретением работает следующим образом. В этой ситуации напряжение в точке МР1 измерений индикаторной цепи 11, как максимум, составляет -325 В в течение отрицательного полупериода. Однако, второй резистор R2 и обратносмещенного диод V3 ограничивают напряжение в точке МР2 измерений до уровня -0.6 В, порогового напряжения диода V3. Ток базы транзистора, создаваемый под действием этого напряжения, проходит через резистор R3. Конденсатор С1 в течение отрицательного полупериода заряжается до уровня -0.6 В порогового напряжения диода V3. В течение положительного полупериода заряд конденсатора С1 разряжается через резисторы R3, R30 и R2. Заряд конденсатора С1 гарантирует, что PNP-транзистор V4 находится в проводящем состоянии также во время положительного полупериода.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения сигнал тревоги также может быть получен, когда силовой кабель подключен только к розетке для обогревателя в автомобиле, но не подключен к розетке электрической сети. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения силовым кабелем является специальный кабель, который снабжен резисторами высокого полного сопротивления (приблизительно 1,5 МОм) между фазным проводником и/или нейтральным проводником и защитным проводником, либо в самом кабеле, либо в качестве дополнительной части, добавленной к кабелю. В этом варианте осуществления может быть обеспечено протекание описанного выше тока базы транзистора, по меньшей мере, от проводника, функционирующего в качестве нейтрального проводника силового кабеля, к защитному проводнику, и из защитного проводника 3 через точку 31 коммутации в точку заземления транспортного средства. Точка 31 коммутации расположена между анодом диода V3 и точкой заземления транспортного средства. Протекание тока базы через точку 31 коммутации к потенциалу земли открывает PNP-транзистор V4, в результате чего большая часть тока эмиттера направляется в коллектор, а оттуда далее в транзистор V5 цепи 14 ограничителя напряжения описанным выше способом.
На фиг. 1с представлены значимые для работы элементы второго предпочтительного варианта 10а осуществления индикатора коммутации силового кабеля. Подключение индикаторной цепи 11 на фиг. 1с соответствует подключению индикаторной цепи на фиг. 1b. Источник питания, который, в предпочтительном варианте, подключен к индикатору коммутации при пуске транспортного средства, не показан, но показана точка 12а питания для рабочего напряжения. Например, в качестве источника питания может быть использован аккумулятор, батарея, суперконденсатор или батарея транспортного средства (12 В или 24 В), либо как таковые, либо отделенные защитой. Поскольку выход 120 источника рабочего напряжения соединен с точкой 122 питания, напряжение постоянного тока точки 122 питания зависит от используемого источника напряжения постоянного тока.
Позицией 13а обозначен предпочтительный вариант комбинированной цепи усилителя и зуммера. В примере, показанном на фиг. 1с, усилитель 13а, в предпочтительном варианте, использует PNP-транзистор V4. Эмиттер транзистора V4 для соединен с точкой 122 подачи рабочего напряжения. Конденсатор С1 и резистор R3, величина сопротивления которого составляет приблизительно 1,5 МОм, соединены последовательно между эмиттером и базой транзистора V4.
Если между транспортным средством и электрической сетью не подключен силовой кабель, то в транзисторе V4 ток от эмиттера к коллектору не протекает, так как напряжение смещения между базой и эмиттером достаточно для того, чтобы транзистор V4 находился в непроводящем состоянии.
Транзистор V4 усилителя 13а переходит в проводящее состояние в случае, если либо по фазному проводнику 1, либо по нейтральному проводнику 2 силового кабеля опорное напряжение приложено к базе транзистора V4, причем это напряжение ниже напряжения питания на величину порогового напряжения в точке 132 опорного напряжения. В результате напряжение смещения между базой и эмиттером изменяется таким образом, что ток базы транзистора V4 начинает протекать через резисторы R3 и R2, диоды V1 и V2 и любой из проводников 1 или 2 силового кабеля, выполняющего роль нейтрального проводника, в точку заземления электрической сети. Ток базы, протекающий к точке заземления, открывает PNP-транзистор V4, в результате чего большая часть тока эмиттера направляется в коллектор, а оттуда далее через резисторы R4 и R11 к заземлению. Деление напряжения, обеспечиваемое резисторами R4 и R11 на выходе усилителя 13а, изменяет напряжение смещения на базе транзистора V5, в результате чего транзистор V5 открывается. Как следствие, через зуммер Х1 может проходить ток, который обеспечивает генерацию зуммером звукового сигнала тревоги.
На фиг. 1d представлены значимые для работы элементы третьего предпочтительного варианта 10b индикатора коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением. На фиг. 1d представлен предпочтительный вариант осуществления индикаторной цепи 11а, которая содержит первый резистор R1, подводящий опорное напряжение к точке МР1 измерений, аналоговый усилитель и зуммер 13b и источник питания 12а. На фиг. 1d нумерация и обозначение разъемов 1, 2 и 3 соответствуют обозначениям, используемым на фиг. 1а. При запуске транспортного средства автоматически подключается источник питания, который представлен точкой 12а питания рабочим напряжением. Например, в качестве источника питания может быть использован аккумулятор, батарея, суперконденсатор или батарея транспортного средства (12 В или 24 В), либо как таковые, либо отделенные защитой. Напряжение постоянного тока, используемое в качестве опорного напряжения на входе индикаторной цепи 11а, в точке 123 опорного напряжения, зависит от источника напряжения постоянного тока, используемого в индикаторе 10b коммутации.
Позиция 13b соответствует предпочтительному варианту комбинированной цепи усилителя и зуммера. В примере, показанном на фиг. 1d, усилитель 13b, в предпочтительном варианте, использует NPN-транзистор V9. Коллектор транзистора V9 соединен с точкой 120 питания рабочим напряжением через резистор R12. База транзистора V9 соединена с выходом 131 индикаторной цепи 11а через резистор R22.
В этом предпочтительном варианте осуществления индикацию режима нагрузки индикатора коммутации производят на основе напряжения в точке МР1 измерения после первого резистора R1, с которого подают опорное напряжение.
Если силовой кабель между устройством и электрической сетью не подключен, то напряжение, полученное в точке МР1 измерения, которое зависит от нагрузки, настолько высоко, что напряжение смещения между базой и эмиттером достаточно для того, чтобы транзистор V9 находился в проводящем состоянии. Выход 131 индикаторной цепи 11а представляет собой источник напряжения, напряжением которого является напряжение в точке МР1 измерения, и полным выходным сопротивлением которого является R2. Соответственно, напряжение в точке МР1 измерения и резистор R22 определяют ток базы транзистора V9. Резистор R2 также выполняет функцию сопротивления смещения диода V3, ограничивающего измеряемое напряжение.
Транзистор V9 усилителя 13b переходит в непроводящее состояние в том случае, если либо фазный проводник 1, либо нейтральный проводник 2 силового кабеля соединен с потенциалом земли электрической сети и создает нагрузку опорным напряжением точки МР1 измерений, подтягивая ее к потенциалу земли.
Если состояние выхода 137 NPN-транзистора V9 13b изменяется как описано выше, напряжение смещения на базе транзистора V5 изменяется так, что NPN-транзистор V5 открывается. Как следствие, через зуммер Х1 может проходить ток, который обеспечивает генерацию зуммером звукового сигнала тревоги.
Принципиальные схемы представленных далее примеров индикаторов коммутации показывают подсоединение к индикатору коммутации различных индикаторов. В качестве усилителя, для ясности описания принципов работы, использован "идеальный" операционный усилитель. Цифрами дополнительно в качестве примеров показано суммирование данных о коммутации и подключения резисторов / диодов для ограничения напряжения и тока, которые не влияют на принципы работы индикатора. На принципы работы индикатора не влияет, производится суммирование или нет. Принципиальная схема компаратора, управляемого выходным напряжением операционного усилителя, в точке 137 коммутации, не показана.
На фиг. 2а-2d индикацию состояния нагрузки в точке опорного напряжения осуществляют на основе тока, который проходит через резистор R3, входящий в состав индикатора коммутации, причем этот ток в показанной схеме включения операционного усилителя управляет выходным напряжением 137 операционного усилителя. Величина тока изменяется при подключении силового кабеля к электрической сети. Изменение величины тока обеспечивает изменение состояния выхода цепи операционного усилителя, которое указывает на изменение состояния подключения силового кабеля.
На фиг. 2a-2d и 3a-3d цепи усилителей содержат пример операционного усилителя 200. Рабочее напряжение операционного усилителя указано позициями 122 или 122а, и соединение операционного усилителя с потенциалом земли показано символом заземления.
На фиг. 2а показан четвертый предпочтительный вариант 20 осуществления индикатора коммутации. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, производят на основе измерений тока нагрузки, создаваемого в индикаторной цепи 11 опорным напряжением. Опорное напряжение 121 приложено к неинвертирующему входу операционного усилителя 200, входящего в состав цепи 23 усилителя, через первый резистор R135 питания. За счет тока, протекающего через резистор R137 из выхода 137 операционного усилителя, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 200, в точке 132 опорного напряжения, становится той же амплитуды, что и опорное напряжение 121. Ток, протекающий через резистор R137, равен току, протекающему через резистор R3 к потенциалу земли электрической сети, которая обеспечивает нагрузку в точке опорного напряжения 132.
Ток, протекающий через резистор R3, определяется разностью потенциалов между опорным напряжением, точкой 132 опорного напряжения, и точкой МР2 измерения. Напряжение в точке МР2 измерения, в свою очередь, зависит от того, есть ли нагрузка на силовом кабеле, т.е. подключен ли к электрической сети проводник 1 и/или проводник 2 силового кабеля.
Токовый выход индикаторной цепи 11, точка 132 опорного напряжения, соединен через резистор R3 с точкой МР2 измерения и далее с катодом обратносмещенного диода V3, и выполнен с возможностью соединения через резистор R2 с анодом прямосмещенного диода V2, а также, в предпочтительном варианте, с анодом второго прямосмещенного диода V1.
Катод первого диода V1, в предпочтительном варианте, выполнен с возможностью соединения с первым проводником (например, фазным проводником 1) силового кабеля, и катод второго диода V2 выполнен с возможностью соединения со вторым проводником (например, нейтральным проводником 2) силового кабеля. Точка МР2 измерения индикаторной цепи выполнена с возможностью соединения с инвертирующим входом операционного усилителя 200 посредством резистора R3 через точку 132 опорного напряжения. Точка МР2 измерения также соединена с катодом обратносмещенного третьего диода V3, анод которого соединен с потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства. Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с точкой 31 между анодом третьего обратносмещенного диода V3 и потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства.
На фиг. 2b показан пятый предпочтительный вариант 20а осуществления индикатора коммутации. Особенность фиг. 2b в том, что рабочее напряжение / опорное напряжение 121а индикатора 20а коммутации отрицательно по отношению к потенциалу земли. Кроме того, порядок коммутации резистора R202 и диода V2a отличается от представленного на фиг. 2а. Более того, точка суммирования данных о коммутации отличается от варианта осуществления фиг. 2а и находится в точке МР2 измерения. Показанный порядок компонентов и точки суммирования не меняет принципы работы индикатора. В этом варианте осуществления индикация состояния нагрузки опорного напряжения также производится на основе измерения тока нагрузки, создаваемого опорным напряжением. Опорное напряжение 121а приложено через первый резистор R135 питания к неинвертирующему входу операционного усилителя 200, входящего в состав цепи 23а усилителя. За счет тока, протекающего через резистор R137 из выхода 137 операционного усилителя, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 200, в точке 132 опорного напряжения, становится той же амплитуды, что и опорное напряжение 121а. Ток, протекающий через резистор R137, равен току, проходящему через резистор R3 из потенциала земли электрической сети, которая обеспечивает нагрузку в точке опорного напряжения 132.
Ток, протекающий через резистор R3, определяется разностью потенциалов между точкой 132 опорного напряжения и точкой МР2 измерения. Напряжение в точке МР2 измерения, в свою очередь, зависит от того, есть ли нагрузка через силовой кабель, т.е. подключен ли к электрической сети проводник 1 и/или проводник 2 силового кабеля.
Токовый вход индикаторной цепи 21, точка 132 опорного напряжения, соединен через резистор R3 с точкой МР2 измерения и далее с анодом прямосмещенного диода V3a, и выполнен с возможностью соединения с катодами обратносмещенных диодов V1a и V2a. Анод диода V1a соединен с резистором R201. Анод диода V2a соединен с резистором R202.
Анод первого диода V1a, в предпочтительном варианте, выполнен с возможностью соединения через резистор R201 с первым проводником (например, фазным проводником 1) силового кабеля, и анод второго диода V2a выполнен с возможностью соединения через резистор R202 со вторым проводником (например, нейтральным проводником 2) силового кабеля. Точка МР2 измерения индикаторной цепи выполнена с возможностью соединения с инвертирующим входом операционного усилителя 200 посредством резистора R3 через точку 132 опорного напряжения. Точка МР2 измерения также соединена с анодом прямосмещенного третьего диода V3a, причем катод упомянутого третьего диода V3 соединен с потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства. Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с точкой 31 между катодом третьего прямосмещенного диода V3a и потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства.
На фиг. 2с показан шестой предпочтительный вариант 20а осуществления индикатора коммутации. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки в точке 132 опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, производят на основе измерения тока нагрузки, генерируемого в индикаторной цепи 21а опорным напряжением. Опорное напряжение 121 приложено через первый резистор R135 питания к неинвертирующему входу операционного усилителя 200, входящего в состав цепи 23b усилителя. За счет тока, протекающего через резистор R137 из выхода 137 операционного усилителя, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 200, в точке 132 опорного напряжения, становится той же амплитуды, что и опорное напряжение 121. Ток, протекающий через резистор R137, равен току, проходящему через резистор R3, который обеспечивает нагрузку в точке опорного напряжения 132.
Ток, протекающий через резистор R3, определяется разностью потенциалов между точкой 132 опорного напряжения и точкой МР2 измерения. Напряжение в точке МР2 измерения, в свою очередь, зависит от того, есть ли нагрузка на силовом кабеле, т.е. подключен ли к электрической сети проводник 1 и/или проводник 2 силового кабеля.
Токовый выход индикаторной цепи 21а, точка 132 опорного напряжения, соединен через третий резистор R3 с точкой МР2 измерения и с катодом обратносмещенного диода V3, резисторам R201, R202, и выполнен с возможностью соединения с анодом прямосмещенного диода V20, и далее, в предпочтительном варианте, с точкой рабочего напряжения 122 индикатора 20а коммутации. Диоды, показанные в цепях для ограничения напряжения, также могут быть интегрированы в операционный усилитель.
Точка МР2 измерения, в предпочтительном варианте, выполнена с возможностью соединения через резистор R201 с первым проводником (например, фазным проводником 1) силового кабеля, и, через второй резистор R202, со вторым проводником (например, нейтральным проводником 2) силового кабеля. Точка измерения МР2 индикаторной цепи 21а выполнена с возможностью соединения с резистором R3 и далее с инвертирующим входом операционного усилителя, точкой 132 опорного напряжения, и с катодом обратносмещенного второго диода V3, причем анод упомянутого второго диода V3 соединен с потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства. Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с точкой 31 между анодом второго обратносмещенного диода V3 и потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства.
На фиг. 2d показан седьмой предпочтительный вариант 20а осуществления индикатора коммутации. В соответствии с фиг. 2d, рабочее напряжение 122 индикатора 20с коммутации может быть как положительным, так и отрицательным. Этот вариант используют для силовых кабелей, положение вилки Schuko которых в розетке Schuko не может быть повернуто. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки в точке 132 опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, также производят на основе измерений тока нагрузки, создаваемого в индикаторной цепи 21b опорным напряжением. Опорное напряжение 121 приложено к неинвертирующему входу операционного усилителя 200, входящего в состав цепи 23 усилителя, через первый резистор R135 питания. За счет тока, протекающего через резистор R137 из выхода 137 операционного усилителя, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 200, в точке 132 опорного напряжения, становится той же амплитуды, что и опорное напряжение 121. Ток, протекающий через резистор R137, равен току, проходящему через резистор R3, который обеспечивает нагрузку в точке опорного напряжения 132.
Ток, протекающий через резистор R3, определяется разностью потенциалов между опорным напряжением 121, точкой 132 опорного напряжения, и точкой МР2 измерения. Напряжение в точке МР2 измерения, в свою очередь, зависит от того, есть ли нагрузка через силовой кабель, т.е. подключен ли к электрической сети проводник 1 и/или проводник 2 силового кабеля.
Токовый выход индикаторной цепи 21b, точка 132 опорного напряжения, соединен через резистор R3 с точкой МР2 измерения, которая выполнена с возможностью соединения с нейтральным проводником 2 силового кабеля.
На фиг. 3а-3d индикацию состояния нагрузки в точке опорного напряжения 123, 123а осуществляют на основе напряжения, измеренного от точки измерения 131 на первом резисторе R1 подачи опорного напряжения, причем это измеренное от точки измерения напряжение в показанных цепях операционного усилителя регулирует напряжение на выходе 137 операционного усилителя 200. Состояние выхода операционного усилителя 200 зависит от того, подключен силовой кабель к электрической сети или нет.
На фиг. 3а показан восьмой предпочтительный вариант 20d осуществления индикатора коммутации. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки в точке 123 опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, производят на основе измерения падения напряжения на первом резисторе R1, с которого подают опорное напряжение на силовой кабель. Точка опорного напряжения 123 соединена через первый резистор R1 либо с потенциальным выходом индикаторной цепи 21с, точкой 131 коммутации, либо с точкой МР1 измерения, входящей в состав индикаторной цепи 21с. Потенциальный выход 131 индикаторной цепи 21с соединен через резистор R135 с неинвертирующим входом операционного усилителя 200, входящего в состав цепи 24 усилителя. Операционный усилитель 200 выполняет функцию неинвертирующего усилителя, и его выходом является точка 137 коммутации. Опорное напряжение усиливается до выходного напряжения цепью операционного усилителя, и индикацию нагрузки, вызванной силовым кабелем под действием опорного напряжения, производят на основе состояния выхода усилителя.
Катод первого диода V1, в предпочтительном варианте, выполнен с возможностью соединения с первым проводником (например, фазным проводником 1) силового кабеля, и катод второго диода V2 выполнен с возможностью соединения со вторым проводником (например, нейтральным проводником 2) силового кабеля. Аноды диодов V1 и V2 соединены вместе для суммирования данных о коммутации в точке МР1 измерения. Диод V1, либо V2, в зависимости от положения, в котором присоединен силовой кабель, предотвращает воздействие на измерение положительного полупериода возможного фазового проводника. Точка МР1 измерения дополнительно соединена с ограничителем напряжения, который содержит резистор R2 и диод V3, ограничивающие влияние отрицательного полупериода на измерение. При такой схеме измерения амплитуда напряжения, соответствующая нейтральному проводнику, достаточна для индикации подключения силового кабеля.
Потенциальный выход 131 индикатора 21с соединен с катодом обратносмещенного третьего диода V3, анод которого соединен с потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства. Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с точкой 31 между анодом третьего обратносмещенного диода V3 и потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства.
На фиг. 3b представлен девятый предпочтительный вариант 20е осуществления индикатора коммутации. В соответствии с фиг. 3b, рабочее напряжение 122а индикатора коммутации и напряжение в точке 123а опорного напряжения являются отрицательными по отношению к потенциалу земли. Кроме того, порядок коммутации резистора R202 и диода V2a отличается от представленного на фиг. 3а. Кроме того, точка суммирования данных о коммутации отличается от варианта осуществления фиг. 3а и находится на потенциальном выходе 131 индикатора 21d. Порядок компонентов и точка суммирования не меняют принцип работы индикатора. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки в точке 123а опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, также производят на основе измерений падения напряжения на первом резисторе R1, с которого подается опорное напряжение на силовой кабель. Точка 123а опорного напряжения соединена через резистор R1 с потенциальным выходом 131 индикаторной цепи 21d. Операционный усилитель 200 усиливает напряжение в точке 131, в соответствии с описанием фиг. 3а.
Анод диода V1a, в предпочтительном варианте, выполнен с возможностью соединения через резистор R201 с первым проводником (например, фазным проводником 1) силового кабеля, и анод второго диода V2a выполнен с возможностью соединения через резистор R202 со вторым проводником (например, нейтральным проводником 2) силового кабеля. Катоды диодов V1a и V2a соединены для суммирования данных о коммутации на потенциальном выходе 131 индикаторной цепи 21d. Диод V1a, либо V2a, в зависимости от положения, в котором присоединен силовой кабель, предотвращает воздействие отрицательного полупериода возможного фазового проводника на измерение. Резисторы R201 и R202 и диод V3a выполняют функцию ограничителей положительного напряжения, которые ограничивают влияние возможного положительного полупериода на измерение, когда амплитуда напряжения, соответствующая нейтральному проводнику, достаточна для индикации коммутации силового кабеля.
Точка коммутации, потенциальный выход 131 индикаторной цепи, соединена с анодом прямосмещенного третьего диода V3a, катод которого соединен с потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства. Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с точкой 31 между катодом третьего прямосмещенного диода V3a и потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства.
На фиг. 3с представлен десятый предпочтительный вариант 20f осуществления индикатора коммутации. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки в точке 123 опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, также производят на основе измерений падения напряжения на первом резисторе R1, с которого подают опорное напряжение на силовой кабель. Точка 123 опорного напряжения соединена через первый резистор R1 с потенциальным выходом 131 индикаторной цепи 21е. Потенциальный выход 131 индикаторной цепи 21е соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 200. Операционный усилитель усиливает напряжение в точке 131 коммутации, в соответствии с описанием фиг. 3а.
Потенциальный выход 131 индикаторной цепи 21е, в предпочтительном варианте, выполнен с возможностью соединения через резистор R201 с первым проводником (например, фазным проводником 1) силового кабеля, и, через второй резистор R202, со вторым проводником (например, нейтральным проводником 2) силового кабеля. Резисторы R201 и R202 и диоды V3 и V20 выполняют функцию ограничителей напряжения, которые ограничивают влияние возможного фазного проводника на измерение, когда амплитуда напряжения, соответствующая нейтральному проводнику, достаточна для индикации коммутации силового кабеля. Диоды, показанные в цепях для ограничения напряжения, также могут быть интегрированы в операционном усилителе.
Потенциальный выход 131 индикаторной цепи, таким образом, соединен как с катодом обратносмещенного первого диода V3, анод которого соединен с потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства, так и с анодом прямосмещенного второго диода V20, причем к аноду упомянутого второго диода V20, в предпочтительном варианте, подведено рабочее напряжение 122 индикатора коммутации.
Защитный проводник 3 силового кабеля соединен с точкой 31 между анодом первого обратносмещенного диода V3 и потенциалом земли транспортного средства или электрического устройства.
На фиг. 3d представлен одиннадцатый предпочтительный вариант 20g осуществления индикатора коммутации. В соответствии с фиг. 3d, рабочее напряжение 122 индикатора коммутации может быть как положительным, так и отрицательным. Этот вариант подходит для силовых кабелей, положение вилки Schuko которых в розетке Schuko не может быть повернуто. В этом варианте осуществления индикацию состояния нагрузки в точке 123 опорного напряжения, вызванной подключением силового кабеля, производят на основе измерений падения напряжения на первом резисторе R1, посредством которого подают опорное напряжение на нейтральный проводник 2 силового кабеля с потенциального выхода 131 индикаторной цепи 21f.
Точка 123 опорного напряжения индикатора коммутации 20g соединена через первый резистор R1 с потенциальным выходом 131 индикаторной цепи 21f. С другой стороны, потенциальный выход 131 индикаторной цепи 21f соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 200 через резистор R135. Операционный усилитель 200 усиливает напряжение на потенциальном выходе 131 индикаторной цепи 21f, в соответствии с описанием фиг. 3а.
Выше описаны некоторые примеры индикаторов коммутации силового кабеля, в которых усилитель, входящий в состав индикатора коммутации, реализован на основе транзисторных усилителей или операционных усилителей. Специалисту в данной области техники очевидно, что описанные усилители могут быть частично или полностью заменены на компаратор без изменения принципов работы изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения измерение напряжения производят, предпочтительно, посредством измерения понижения интенсивности гармоник, отличных от частоты сети, подаваемых на вход опорного напряжения индикаторной цепи. Частоту в индикаторе коммутации, в предпочтительном варианте, измеряют, например, в точке 131 или 132 измерения.
Выше раскрыты некоторые предпочтительные варианты осуществления индикатора коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением. Индикатор коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением может быть использован, например, в обычных автомобилях, электромобилях, тракторах и катерах. Данные о состоянии, относящиеся к индикатору коммутации силового кабеля в соответствии с изобретением, могут быть использованы также с другими устройствами, которые могут быть подсоединены посредством силового кабеля к электрической сети через розетку Schuko. Посредством индикатора коммутации в соответствии с настоящим изобретением можно, например, обнаружить с помощью удаленного доступа, подключен ли силовой кабель устройства к электрической сети или нет. Изобретение не ограничено только раскрытыми вариантами решений, напротив, замысел изобретения может быть реализован в пределах объема формулы изобретения несколькими способами.