发光二极管试电笔的工作原理

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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1μA计,则其最小发光功率为0.1mw而发光二极管的导通电压为1.6V~2V,最小发光电流可低至0.1mA以下,其最小发光功率约0.16mW,与氖管的最小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,就完全能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本身的电容充电聚集能量,当其两端电压升至VS1~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最小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。

发光二极管

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1kv兆欧表测试,等效电阻3~4MΩ;串接20MΩ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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yzq219 2019-02-01
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