液晶顯示驗電筆─原理及修改

robotai

這是這一陣子上沒屋頂買東西時順便看到的35元驗電筆，看說明還有感應驗電功能，想說有時可以用一下，就買來看看，順便看一下到底是怎麼運作的。

上面有"直接測量"跟"感應測試"，說明書是說直接測量用來直流或交流電壓，感應測量用來可以用來找斷點。

先拆開來看看，正面，兩個電晶體，用來放大訊號，點亮LED的。


背面，怎麼一堆黑線？用電表量一下，竟然是開放式的"薄膜電阻"，這真是太厲害了。這到底是省成本，還是這工廠是做生產電阻的啊？平常只看過用來當按鍵接點的碳膜，還真是第一次看到這種電阻的。


那這東西是怎麼驗電的？這總要弄清楚才行，不要拿自己的生命來開玩笑。找了網路上的一些資料，也看了一些比較正規的產品的拆機照。終於弄清楚這隻筆的運作方式了。以下是這隻筆的電路，


但是我總和了網路上看得到各家的資料，其實電路應該是這樣才對，難怪有文件說不要管按鍵上印刷的字，反正離起子頭遠的鍵就是"直接測量"。紅箭頭指的是我有更改的部份。因為重點是用來驗110v跟220v的電，所以小於55v的直流測量部份的電阻就沒動它。


電路運作原理是這樣的，

直接測量：

這跟一般氖燈是同樣原理，筆頭接到火線，經電阻串、到Q2的BE極，經電池負極、正極，經人手、身體與地的電容，回到地，形成迴路。比較特殊的是LCD液晶只要約2v的AC電壓就可以顯示，而且由於LCD使用的電流只需nA等級，所以流經LCD的電流可以完全忽略不計。因此要測量電壓的話，只要調整電阻串，使在該電壓時相對應的液晶電壓達到2v，就可以大約顯示對應的電壓。LED則是只要有足夠的電壓，將流過的電流經Q1,Q2放大就能點亮LED了。比較起來，這筆的電阻比使用氖燈高多了，也就是說需要流經人體的電流相對低了很多，所以應該是更安全了。(人體接地的電容阻抗大約是5M至30M間應該都能正確顯示電壓)。

感應測量：

這跟直接測量是相似的，只不過直接把LCD的"閃電"符號直接串在電路上、不經過分壓。這是因為感應測量時，除了有人的對地電容的阻抗外，因為不直接接觸火線，所以還有火線與筆頭間的形成的高電容阻抗，所以LCD串在電路上可以對這非常微弱的電流做出感應。(人體接地阻抗+電線外皮至筆頭間的電容阻抗即使到100M，LCD應該都還能顯示)。

修改後，這驗電筆就可以正確運作了。這是修改後的樣子，再次利用銅箔膠帶來接線，



測量火線，LED燈亮且顯示110v


非接觸式測量，只有"閃電"符號出現，但LED不會亮，因為迴路上沒有提供Q2的BE極電流。


不裝電池，測量火線，照樣顯示電壓，但是LED不亮(因為沒電池啊)。這是因為LCD的顯示不需要電池供電，而Q1的BE極在uA等級的電流下，反向NP結會透過漏電流的方式穿過。所以即使沒用或沒裝電池，也照樣能用。


測量地線時，有可能會因為對地仍有小電壓差而使LED亮，但LCD沒電壓或小於12v顯示。要排除這情況，只要把Q2的BE間的4.5M電阻改成2200pF的電容就可以了。以上提供參考！

花栗鼠

版大真是厲害
研究精闢!!!n_116|

lsammy

哇..大大您真厲害.我都不知道這裡面學問這麼大.謝謝您的分析與分享3Q.

robotai

lsammy 發表於 2013-11-18 08:08 AM static/image/common/back.gif
哇..大大您真厲害.我都不知道這裡面學問這麼大.謝謝您的分析與分享3Q.

謝謝，這都是網路上各式資訊綜合出來的結果，可能有些地方不盡正確也說不定。但是有確認110v的偵測是正確顯示無誤，只是220v就沒得測了，因為家裡沒有三相電，沒有那麼高的電壓，呵呵！