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(shí)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(diǎn)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(diǎn)，實(shí)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(jí)。這么小的電流不可能直接推動(dòng)發(fā)光管發(fā)光及壓電陶瓷發(fā)聲，但從能量的角度看，氖管的起輝電壓在 100V 左右，起輝電流按 1 ¨ A 計(jì)，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(jí)。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(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光。此外，壓電陶瓷片工作時(shí)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(jì)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(shí)間，其觸發(fā)電壓可通過改變觸發(fā)管的個(gè)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(shí)，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(dāng)其兩端電壓升至 VSl ～ VS4 的觸發(fā)電壓時(shí)， VS 受其觸發(fā)而迅速導(dǎo)通， YD 就通過 VS 在極短時(shí)間內(nèi)向 LED 放電釋放能量， LED 就得到瞬間時(shí)強(qiáng)度遠(yuǎn)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(shí) 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?cái)嗬m(xù)發(fā)聲，使該電筆具有聲光雙指示的功能。當(dāng)然，可以不用 YD ，而用一只電容代之，此時(shí)試電筆只有發(fā)光指示功能，但亮度會(huì)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(duì)地電阻大小或測試電壓的高低，因這兩個(gè)因素決定測試電流的大小。 該測電筆工作時(shí)，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(yàn)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(jì)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(yàn)時(shí)，其聲光閃爍頻率 3 ～ 5Hz ；與氖管測電筆對(duì)比測試，在同一電壓下，當(dāng)氖管發(fā)光很微弱時(shí)，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。

基爾霍夫電流相關(guān)文章:基爾霍夫電流定律