无源压电陶瓷发光二极管试电笔

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|0">电压在 100V 左右，起辉电流按 1 ¨ A 计，则其最小发光功率为 O ． 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 O ． 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 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。 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。