工程師吳畏 發表於 2018-09-28 09:53:00
本文介紹一種新穎的低壓測電筆，其功能和使用方法與傳統的氖管測電筆完全相同，它在試電時不需工作電源，只靠微弱的測試電流就能使發光二極體閃爍、壓電陶瓷片發聲，以聲光雙指示的形式顯示測試點帶電與否，既使試電顯示更醒目，又克服了氖管漏氣失效等缺點，實現了無源試電顯示器件的固體化。
眾所周知，測電筆允許通過的測試電流一般為微安級。這麼小的電流不可能直接推動發光管發光及壓電陶瓷發聲，但從能量的角度看，氖管的起輝電壓在100V左右，起輝電流按1μA計，則其最小發光功率為0.1mw而發光二極體的導通電壓為1.6V～2V，最小發光電流可低至0.1mA以下，其最小發光功率約0.16mW，與氖管的最小發光功率為同一數量級。若再加入聚能電路以提高脈衝功率，就完全能以氖管發光的電能去推動發光二極體發光。此外，壓電陶瓷片工作時所需電流極微，依靠氖管的測試電壓促其發聲，也無問題。
依上述分析，筆者設計出如附圖所示的電筆原理電路。分壓限流電阻R、測試端CS、觸摸端CM等與傳統測電筆結構相似。二極體VD1～VD4組成整流橋，壓電陶瓷片YD既作為發聲元件，又利用自身固有的電容起充電聚能、脈衝放電作用。可控矽VS與觸發管VS1～VS4構成電子開關，控制YD電容的充電時間，其觸發電壓可通過改變觸發管的個數來調節，這樣就使該測電筆的」起輝」電壓可以調節。試電時，整流橋把-微弱的交流測試電流變成直流電，給YD本身的電容充電聚集能量，當其兩端電壓升至VS1～VS4的觸發電壓時，VS受其觸發而迅速導通，YD就通過VS在極短時間內向LED放電釋放能量，LED就得到瞬間時強度遠超過其最小發光電流的脈衝電流，以較高的亮度閃光，同時YD也發出人耳足以聽到的聲音。隨著YD電容不斷的充電、放電，LED就不停地閃爍，YD也不停地斷續發聲，使該電筆具有聲光雙指示的功能。當然，可以不用YD，而用一隻電容代之，此時試電筆只有發光指示功能，但亮度會提高一些；也可以取掉發光管，構成單一功能的音響試電筆。
氖管測電筆的亮度隨使用環境變化很大，而該試電筆的閃光亮度和聲音大小隻由電路決定，與使用環境無關，基本恆定。只是其閃爍及發聲速度的快慢隨測試電流的大小而變化，測試電流大一些，閃爍和發聲的速度就快一些，反之亦然。這便使得該測電筆閃爍、發聲速度的快慢能大致反映操作者對地電阻大小或測試電壓的高低，因這兩個因素決定測試電流的大小。
該測電筆工作時，電路處於微電流狀態，故具有很長的使用壽命。經筆者一年多的試驗和測試，證明該電筆電氣參數完全符合電氣安全技術規程的要求，工作性能穩定可靠。至於其外殼的設計及製作，在滿足技術規範的前提下，可靈活掌握。
本電路經1kv兆歐表測試，等效電阻3～4MΩ；串接20MΩ電阻後加120V直流電壓試驗時，其聲光閃爍頻率3～5Hz；與氖管測電筆對比測試，在同一電壓下，當氖管發光很微弱時，該測電筆仍以3Hz的
頻率聲光雙閃爍。
測試結論，本測電筆綜合性能優於氖管測電筆。
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