無源壓電陶瓷發(fā)光二極管試電筆
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(dāng)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(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 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(dāng)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(dāng)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。
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