Стенд для демонстрации опасности воздействия шагового напряжения на организм человека

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и предназначена для учебной демонстрации опасности воздействия шагового напряжения на организм человека.
Известны системы и стенды, предназначенные для демонстрации опасности воздействия шагового напряжения на организм человека, выполняющие сбор и предоставление данных о шаговом напряжении на конечные устройства (Описание полезной модели к патенту РФ: 121594 G01R 19/00, 2012, Описание полезной модели к патенту РФ 123168 G01R 1/40, 2012).
Известные системы используют только один способ предоставления информации: посредством сети передачи данных, либо посредством световой индикации, кроме того одновременное измерение шагового напряжения и напряжения прикосновения не производится.
Следовательно, недостатками известных технических решений являются ограниченные функциональные возможности в части предоставления данных пользователю.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является сигнализатор напряжения беспроводной стационарный, предназначенный для предупреждения работающего персонала о нахождении коммутационных аппаратов и токоведущих частей электроустановок под высоким напряжением, при котором измерительные модули передают данные на принимающее устройство, которое в свою очередь индицирует состояние каждого измерительного канала (Описание полезной модели к патенту РФ №123171, МПК G01R 19/155, 2012).
При реализации известного устройства, регистрация напряжения прикосновения не производится. При этом передача данных между измерительными модулями и конечными устройствами требует специализированного программного обеспечения, поддержка которого на различных операционных системах и конфигурациях конечных устройств (в том числе на планшетных компьютерах и смартфонах) не гарантируется.
Таким образом, недостатками известного технического решения являются: ограниченные функциональные возможности в части измерения параметров системы, низкая мобильность и высокие требования к конечным устройствам.
Цель предлагаемой полезной модели - повышение функциональных возможностей в части измерения параметров системы, повышение мобильности системы и наглядности предоставляемой информации.
1
2
1
2
1max
2max
1
2
Поставленная цель достигается тем, что в известный стенд для демонстрации опасности воздействия шагового напряжения U на организм человека, содержащий установленные на манекен датчики напряжения, согласующее устройство, модуль беспроводной передачи данных и автономный источник питания, дополнительно оснащают функцией измерения напряжения прикосновения U, световой индикацией превышения напряжения U и U, пороговых значений U и U, функцией передачи значений напряжения U, U и флага срабатывания световой индикации F через беспроводной канал связи WiFi.
По сравнению с наиболее близкими аналогичными техническими решениями предлагаемая система имеет следующие новые признаки:
- организует измерение напряжения прикосновения;
- организует световую индикацию превышения шагового напряжения и напряжения прикосновения пороговых значений с помощью одного светового индикатора;
- передает данные о значениях шагового напряжения, напряжения прикосновения и флага срабатывания световой индикации на конечное пользовательское устройство и центральный коммуникационный узел посредством WEB-протокола.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».
Операция измерения напряжения прикосновения возможна за счет использования:
- дополнительной обкладки датчика на левой руке манекена
- электрической цепи включающей в себя дифференциальный усилитель и комплект высоковольтных резисторов.
- модуля беспроводной связи позволяющего измерять одновременно два аналоговых сигнала.
Операция световой индикации превышения шагового напряжения и напряжения прикосновения пороговых значений с помощью светового индикатора (светодиода) возможна при использовании программируемого модуля беспроводной связи.
Операция передачи данных о значениях шагового напряжения, напряжения прикосновения и флага срабатывания световой индикации на центральный коммуникационный узел и конечное пользовательское устройство посредством WEB-протокола возможна при использовании специальных модулей беспроводной связи.
Выполнение вышеприведенных условий возможно, например, при использовании программируемого модуля беспроводной связи ESP-WROOM-32.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «промышленная применимость».
Пример выполнения полезной модели иллюстрируется чертежом фиг. 1, на котором, изображена функциональная схема стенда для демонстрации опасности шагового напряжения на организм человека передающего данные на конечное пользовательское устройство и центральный коммуникационный узел. На чертеже обозначено: 1 - обкладка датчика напряжения на левой руке манекена, 2 - обкладка датчика напряжения на левой ноге манекена, 3 - обкладка датчика напряжения на правой ноге манекена, 4-10 - высоковольтные резисторы, 11 - корпус манекена, 12 - дифференциальный усилитель, 13 - модуль беспроводной связи с функцией вольтметра, 14, 19, 21 - антенны WiFi, 15 - световой индикатор, 16 - блок питания, 17 - аккумулятор, 18 - центральный коммуникационный узел (например, роутер, программируемый логический контроллер или сервер хранения данных), 19 - конечное пользовательское устройство (например, персональный компьютер, планшетный компьютер или смартфон).
Работа системы разделена на три составляющие:
- подготовка аналоговых сигналов и их аналого-цифровое преобразование;
- световая индикация;
- передача данных на центральный коммуникационный узел и на конечное пользовательское устройство.
Подготовка аналоговых сигналов и их аналого-цифровое преобразование выполняется следующим образом:
- сигналы с обкладок датчиков 1-3 поступают на входы резистивных делителей и цепей подавления синфазной составляющей на основе резисторов 4-10, затем на дифференциальный усилитель 12;
- сигналы с выходов дифференциального усилителя 12 поступают на входы аналого-цифровых преобразователей встроенных в модуль беспроводной связи 13;
- питание дифференциального усилителя 12 и модуля беспроводной связи 13 осуществляется от аккумулятора 17 посредством блока питания 16.
1
2
1max
2max
Световая индикация выполняется следующим образом. При превышении сигналов U и U хранящихся в памяти модуля беспроводной связи 13 уровней пороговых напряжений U и U выполняется генерация флага F, при наличии которого на выходе беспроводного модуля 13, появляется сигнал, который передается на световой индикатор 15.
Передача данных на центральный коммуникационный узел и на конечное пользовательское устройство выполняется следующим образом:
1
2
- цифровые коды шагового напряжения U и напряжения прикосновения U, а также флаг F, хранящиеся в памяти модуля беспроводной связи 13 передаются посредством WEB-протокола на центральный коммуникационный узел 18 и конечное пользовательское устройство 20 посредством беспроводной сети передачи данных WiFi;
- центральный коммуникационный узел 18 и конечные пользовательские устройства 20 могут получить данные от модуля беспроводной связи 13 через WEB-браузер или специальный скрипт, содержащий программный код для получения данных по WEB-протоколу.