устройство для демонстрации влияния факторов электрического тока на биологическую ткань

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ТКАНЬ, содержащее генератор звуковой частоты, светодиод и блок регистрации реакций биологической ткани, отличающееся тем, что оно снабжено панелью с графически выполненным на ней изображением электрической сети, сопротивления изоляции сети, емкости сети и контура человека, установленными на обратной стороне панели переключателем, последовательно включенными первыми потенциометром и конденсатором, параллельно включенными, имитирующими сопротивление изоляции и емкость сети, вторыми потенциометром и конденсатором, контактными гнездами сети и контура человека и имитирующими сеть параллельно включенными проводниками, при этом светодиоды включены по мостовой схеме, в первую диагональ которой включен блок регистрации реакций биологической ткани, первый вывод второй диагонали мостовой схемы светодиодов соединен с гнездом контура человека, второй вывод второй диагонали мостовой схемы светодиодов подключен к выводу первого конденсатора, вывод первого потенциометра через последовательно соединенные переключатель и вторые потенциометр и конденсатор связан с первым выходом генератора звуковой частоты, второй выход которого подключен к проводникам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обучающим устройствам по технике и мерам безопасности и может быть использовано для демонстрации опасных факторов, влияющих на исход поражения электротоком.

Известен анализ опасности поражения током в различных электрических сетях (Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках, М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 158), где перечислены факторы, влияющие на исход поражения электротоком. Недостатком данного анализа является то, что не учитывается электропроводность биологической ткани.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению (прототипом) является устройство для демонстрации электропроводности клетки, содержащее сосуд, две пары светодиодов, генератор звуковой частоты, блок регистрации, три шаровых электрода.

Недостатком данного устройства являются низкие дидактические возможности при его использовании, а также громоздкость в исполнении.

Целью изобретения является повышение дидактических возможностей путем демонстрации влияния опасных факторов на исход поражения электротоком.

Данная цель достигается тем, что в демонстрационное устройство, содержащее генератор звуковой частоты, светодиоды введена вертикально установленная панель с графически выполненным на ней изображением электрической сети, сопротивлением изоляции сети, емкости сети, контуром человека с размещенным в нем имитатором биологической ткани, установленные на ней двухпозиционный переключатель, два потенциометра, два конденсатора, контактные гнезда сети, соединенные между собой три параллельные проводника, которые установлены с обратной стороны панели и соединены с контактными гнездами сети и первым выходом генератора звуковой частоты, при этом вход двухпозиционного переключателя соединен с выходом имитатора биологической ткани, а выход двухпозиционного переключателя через первый конденсатор и первый потенциометр соединен соответственно со вторым выходом генератора звуковой частоты.

На фиг. 1 показано демонстрационное устройство по электробезопасности, общий вид; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства.

Демонстрационное устройство по электробезопасности содержит панель 1 с графическим выполненным на ней изображением электрической сети 2, сопротивлением изоляции сети 3, емкостью сети 4, контуром человека 5 с размещенным в нем имитатором биологической ткани 6, установленные на панели 1 двухпозиционный переключатель 7, потенциометры 8, 9, конденсаторы 10, 11, контактные гнезда сети 12, 13, 14, соединенные между собой три параллельных проводника 15 , которые установлены с обратной стороны панели 1 и соединены с контактными гнездами сети 12, 13, 14, генератор звуковой частоты 16, первый выход которого соединен с тремя параллельными проводниками 15, а второй выход соединен с параллельно включенными конденсатором 11 и потенциометром 9, светодиоды 17, соединенные в мостовую схему, контактное гнездо контура человека 18, соединенное с верхним плечом моста, измерительный прибор 19, включенный в диагональ моста.

Демонстрационное устройство работает следующим образом.

От генератора звуковой частоты 16 в схему подается необходимое переменное напряжение. В исходном состоянии потенциометр 8 находится в крайнем правом положении, что соответствует наибольшему сопротивлению тела человека, переключатель 7 находится в положении R, что соответствует включенному сопротивлению изоляции сети, потенциометр 9 находится в среднем положении, что соответствует допустимому сопротивлению изоляции сети, переменный конденсатор 11 находится в крайнем левом положении, что соответствует наименьшей емкости сети и наибольшему емкостному сопротивлению сети. В исходном состоянии ток в цепи не протекает и измерительный прибор ничего не показывает.

Соединим перемычкой контактное гнездо 18 контура человека с любым из контактных гнезд сети 12, 13, 14 (имитируется прикосновение человека к электрической сети). Через имитатор биологической ткани протекает небольшой ток, ограниченный большим сопротивлением тела человека 8 и допустимым значением сопротивления изоляции сети 9. Светодиоды 17 слабо горят, измерительный прибор 19 показывает небольшой ток.

Уменьшаем потенциометром 8 сопротивление имитатора биологической ткани или тела человека. Сила тока в цепи возрастает, светодиоды 17 горят ярко, измерительный прибор 19 показывает смертельное значение тока. Таким образом демонстрируется зависимость тока, проходящего через тело человека, от сопротивления его тела. Потенциометр 8 ставим в среднее номинальное значение, например, 1000 Ом.

Уменьшаем потенциометром 9 сопротивление изоляции сети относительно земли до аварийного значения. Сила тока в цепи возрастает, светодиоды 17 загораются ярче, измерительный прибор 19 показывает смертельное значение тока. Таким образом демонстрируется зависимость тока, проходящего через тело человека в сетях изолированных от земли от сопротивления изоляции сети. Потенциометр 9 ставим в среднее, допустимое значение.

Постепенно увеличиваем частоту звукового генератора 16. Емкостное сопротивление конденсатора 10 имитатора биологической ткани уменьшается, сила тока в цепи возрастает, светодиоды 17 загораются ярко, измерительный прибор 19 показывает максимальное значение тока. Таким образом, поскольку биологическая ткань обладает определенной емкостью, конденсатор 10 моделирует емкостное сопротивление биологической ткани при прохождении через нее переменного тока различной частоты. Изменяя частоту звукового генератора 16, демонстрируют зависимость емкостного сопротивления биологической ткани от частоты проходящего через нее тока.

Переключатель 7 переводится в положение С, что соответствует включению в цепь емкости сети относительно земли. Постепенно увеличиваем конденсатором 11 емкость. Сила тока в цепи возрастает, светодиоды 17 горят ярко, измерительный прибор 19 показывает максимальный ток. Таким образом, демонстрируется зависимость тока, проходящего через тело человека в сетях, изолированных от земли, от емкости сети относительно земли.

Повышение дидактических возможностей в данном устройстве достигается за счет наглядной демонстрации ряда факторов, влияющих на исход поражения человека электротоком: сопротивления тела человека; частоты тока питающей сети; сопротивления изоляции сети; емкости сети относительно земли.

Использование в устройстве имитатора биологической ткани, размещенного в контуре человека, позволяют смоделировать сопротивление и емкость биологической ткани при прохождении через нее электрического тока. Размещенные в контуре человека светодиоды и измерительный прибор позволяют наглядно продемонстрировать путь тока через человека и величину этого тока, показать опасность влияния на человека вышеперечисленных факторов.

Использование данного демонстрационного устройства при обучении основам электробезопасности позволит выработать у обучаемых необходимые навыки при оценке опасных ситуаций в электроустановках, повысить дидактические возможности и эффективность обучения.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого демонстрационного устройства определяется потенциальной величиной стоимости предотвращенного ущерба от трудопотерь, вызванных различными степенями поражения электротоком людей, эксплуатирующих электроустановки.