测电笔又叫验电笔、试电笔,是用来测试电线、用电器以及其他电气设备等是否带电的一种最常用简单工具。但一般测电笔所能指示的电压值都在100V以上,低于100V的电压,测电笔往往不能够反应。随着微电子技术的不断发展,电子爱好者和高电压接触的机会少了,而和低电压打交道却越来越多,普通的测电笔除了在检验家用电器和电子装置对地是否存在高电压、以确保使用安全这一重要用途之外,在检查一般电路中是否存在低电压方面就没有用武之地了。
下面介绍一种和普通测电笔使用同样方便的小工具——低压测电笔。虽然它和普通测电笔一样不能定量地测出电压值,可是却能很方便地检验出被测试对象是否存在电压,是交流电压还是直流电压,以及电压的极性等。由于它制作简单、使用方便、体积小巧,是青少年电子爱好者的检测小工具。
低压测电笔的电路如图1所示,虚线框表示测电笔的壳体。晶体二极管VD1~VD4接成的桥式整流电路和恒流二极管VD5(也叫稳流二极管),构成了一个正、反向恒流值完全相同和交流恒流源;两只发光二极管VD6、VD7反向并联后,串入交流恒流源回路,用作发光显示。

如被测电压是直流电,当探头接正极、鳄鱼夹接负极时,红色发光二极管VD6发光;反之,探头接负极、鳄鱼夹接正极时,绿色发光二极管VD7发光。如果是交流电压,则VD6、VD7同时发光。使用者根据VD6、VD7是否同时发光,可区分出交流电和直流电;根据VD6或VD7发光,可区分出直流电的极性。
该测电笔的测压范围主要由VD5的饱和电压V\(_{s}\)和击穿电压U\(_{B}\)来确定,一般直流电压范围约为4.5~30V,交流电压有效值为3~21V。测电笔耗电低,在测压范围内,工作电流始终等于VD5的恒定电流I\(_{H}\)(这里取2mA左右);正因如此,VD6、VD7的发光亮度不会随着测试电压的不同而改变。
VD5用2DH2B型恒流二极管,其他恒定电流I\(_{H}\)在2mA左右、击穿电压UB大于30V的恒流二极管,也可直接代用;如果读者手头无该管,也可用一只3DJ型普通结型场效应管来代替,其接线方法参见图2所示。由于结型场效应管漏极D的特性曲线与恒流二极管的特性曲线很类似,所以这种代用品使用效果与恒流二极管十分相近,其恒流值I\(_{H}\)等于所用场效应管的饱和漏源电流I\(_{DSS}\),击穿电压U\(_{B}\)等于场效应管漏极D和源极S间的最大耐压B\(_{UDS}\),饱和电压U\(_{S}\)实测一般≤1.5V。

VD1~VD4均用1N4148型硅开关二极管,亦可用1N4001型硅整流二极管来代替。VD6用3mm高亮度红色发光二极管,VD7用3mm高亮度绿色发光二极管。
探头用一段2mm×40mm左右的黄铜丝加工而成,要求外套一段长度略短于探头的红色塑料绝缘管。鳄鱼夹应选用市售小号产品,夹柄绝缘塑料颜色应选用黑色。
图3所示为该低压测电笔的印制电路板接线图,印制电路板实际尺寸约为45mm×8mm。

焊接好的电路板参照图4所示,直接装入一段尺寸约为12mm×50mm的塑料管内。要求在管体适当位置处事先开出两个3mm的小圆孔,以便伸出VD6、VD7的发光管帽;管的两端可用橡皮塞封住,也可用塑料圆片粘封。探头也可用废圆珠笔铜笔头和长约35mm的一段油管芯来代替(铜笔头通过油管芯内的红色塑料外皮电线与电路板相接);小型鳄鱼夹通过长约30cm左右的黑色软塑料电线接到管内电路板即成。

也可借用普通氖管式测电笔的笔壳进行安装。具体方法是:打开普通氖管式测电笔,去掉里面的小氖管和高阻电阻器不用,在腾出的空间装入电路板。要求电路板接探头的一端与测电笔原有的笔头金属体相接(可在电路板接笔头金属体的板沿处包上一小块铜皮,并与电路板上的铜箔焊牢),另一端通过长约30cm左右的黑色软塑料电线,从笔的尾部引接出小型鳄鱼夹;电路板上发光二极管VD6、VD7的管帽,应正好处在测电笔原有氖管发光窗口的位置,以便使用者观察其发光情况。
制作成的低压测电笔,只要元器件质量保证,焊接无误,电路不须任何调试,便可投入使用。
使用时将小型鳄鱼夹夹在被测试对象的公共地线端上,手持测电笔,用金属探头去接触各有关测试点。如果红色发光二极管VD6点亮,则说明探头接触点对地存在正电压;反之,如果绿色发光二极管VD7点亮,则说明探头接触点对地存在负电压。如果两只发光二极管都点亮,则说明被测点上存在交流电压。如果VD6、VD7均不发光,则说明被测点无电压或电压低于4.5V。
(张晓东)