無源壓電陶瓷發(fā)光二極管試電筆

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(tǒng)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(fā)光二極管閃爍、壓電陶瓷片發(fā)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(xiàn)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。這么小的電流不可能直接推動發(fā)光管發(fā)光及壓電陶瓷發(fā)聲，但從能量的角度看，氖管的起輝電壓|0">電壓在 100V 左右，起輝電流按 1 ¨ A 計，則其最小發(fā)光功率為 O ． 1mW 而發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓為 1 ． 6V ～ 2V ，最小發(fā)光電流可低至 0 ． 1mA 以下，其最小發(fā)光功率約 O ． 16mW ，與氖管的最小發(fā)光功率為同一數(shù)量級。若再加入聚能電路以提高脈沖功率，就完全能以氖管發(fā)光的電能去推動發(fā)光二極管發(fā)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(fā)聲，也無問題。

依上述分析，筆者設(shè)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(tǒng)測電筆結(jié)構(gòu)相似。二極管 VD1 ～ VD4 組成整流橋，壓電陶瓷片 YD 既作為發(fā)聲元件，又利用自身固有的電容起充電聚能、脈沖放電作用?？煽毓?VS 與觸發(fā)管 VS1 ～ VS4 構(gòu)成電子開關(guān)，控制 YD 電容的充電時間，其觸發(fā)電壓可通過改變觸發(fā)管的個數(shù)來調(diào)節(jié)，這樣就使該測電筆的“起輝”電壓可以調(diào)節(jié)。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 VSl ～ VS4 的觸發(fā)電壓時， VS 受其觸發(fā)而迅速導(dǎo)通， YD 就通過 VS 在極短時間內(nèi)向 LED 放電釋放能量， LED 就得到瞬間時強度遠超過其最小發(fā)光電流的脈沖電流，以較高的亮度閃光，同時 YD 也發(fā)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(xù)發(fā)聲，使該電筆具有聲光雙指示的功能。當然，可以不用 YD ，而用一只電容代之，此時試電筆只有發(fā)光指示功能，但亮度會提高一些；也可以取掉發(fā)光管，構(gòu)成單一功能的音響試電筆。

氖管測電筆的亮度隨使用環(huán)境變化很大，而該試電筆的閃光亮度和聲音大小只由電路決定，與使用環(huán)境無關(guān)，基本恒定。只是其閃爍及發(fā)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(fā)聲的速度就快一些，反之亦然。這便使得該測電筆閃爍、發(fā)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，電路處于微電流狀態(tài)，故具有很長的使用壽命。經(jīng)筆者一年多的試驗和測試，證明該電筆電氣參數(shù)完全符合電氣安全技術(shù)規(guī)程的要求，工作性能穩(wěn)定可靠。至于其外殼的設(shè)計及制作，在滿足技術(shù)規(guī)范的前提下，可靈活掌握。

本電路經(jīng) 1 kV 兆歐表測試，等效電阻 3 ～ 4M Ω；串接 20M Ω電阻后加 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(fā)光很微弱時，該測電筆仍以 3Hz 的頻率聲光雙閃爍。

測試結(jié)論，本測電筆綜合性能優(yōu)于氖管測電筆。