无源压电陶瓷发光二极管试电笔
出处:李冬发 发布于:2009-11-10 13:52:38
本文介绍一种新颖的低压测电笔,其功能和使用方法与传统的氖管测电笔完全相同,它在试电时不需工作电源,只靠微弱的测试电流就能使发光二极管闪烁、压电陶瓷片发声,以声光双指示的形式显示测试点带电与否,既使试电显示更醒目,又克服了氖管漏气失效等缺点,实现了无源试电显示器件的固体化。
众所周知,测电笔允许通过的测试电流一般为微安级。这么小的电流不可能直接推动发光管发光及压电陶瓷发声,但从能量的角度看,氖管的起辉电压在 100V 左右,起辉电流按 1 ¨ A 计,则其发光功率为 O . 1mW 而发光二极管的导通电压为 1 . 6V ~ 2V ,发光电流可低至 0 . 1mA 以下,其发光功率约 O . 16mW ,与氖管的发光功率为同一数量级。若再加入聚能电路以提高脉冲功率,就完以氖管发光的电能去推动发光二极管发光。此外,压电陶瓷片工作时所需电流极微,依靠氖管的测试电压促其发声,也无问题。
依上述分析,笔者设计出如附图所示的电笔原理电路。分压限流电阻 R 、测试端 CS 、触摸端 CM 等与传统测电笔结构相似。二极管 VD1 ~ VD4 组成整流桥,压电陶瓷片 YD 既作为发声元件,又利用自身固有的电容起充电聚能、脉冲放电作用。可控硅 VS 与触发管 VS1 ~ VS4 构成电子开关,控制 YD 电容的充电时间,其触发电压可通过改变触发管的个数来调节,这样就使该测电笔的“起辉”电压可以调节。试电时,整流桥把微弱的交流测试电流变成直流电,给 YD 本身的电容充电*能量,当其两端电压升至 VSl ~ VS4 的触发电压时, VS 受其触发而迅速导通, YD 就通过 VS 在极短时间内向 LED 放电释放能量, LED 就得到瞬间时强度远超过其发光电流的脉冲电流,以较高的亮度闪光,同时 YD 也发出人耳足以听到的声音。随着 YD 电容不断的充电、放电, LED 就不停地闪烁; YD 也不停地断续发声,使该电笔具有声光双指示的功能。当然,可以不用 YD ,而用一只电容代之,此时试电笔只有发光指示功能,但亮度会提高一些;也可以取掉发光管,构成单一功能的音响试电笔。
氖管测电笔的亮度随使用环境变化很大,而该试电笔的闪光亮度和声音大小只由电路决定,与使用环境无关,基本恒定。只是其闪烁及发声速度的快慢随测试电流的大小而变化,测试电流大一些,闪烁和发声的速度就快一些,反之亦然。这便使得该测电笔闪烁、发声速度的快慢能大致反映操作者对地电阻大小或测试电压的高低,因这两个因素决定测试电流的大小。 该测电笔工作时,电路处于微电流状态,故具有很长的使用寿命。经笔者一年多的试验和测试,证明该电笔电气参数完全符合电气安全技术规程的要求,工作性能稳定可靠。至于其外壳的设计及制作,在满足技术规范的前提下,可灵活掌握。
本电路经 1 kV 兆欧表测试,等效电阻 3 ~ 4M Ω;串接 20M Ω电阻后加 120V 直流电压试验时,其声光闪烁频率 3 ~ 5Hz ;与氖管测电笔对比测试,在同一电压下,当氖管发光很微弱时,该测电笔仍以 3Hz 的频率声光双闪烁。
测试结论,本测电笔综合性能优于氖管测电笔。
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