1.9　多功能測電筆

電工用的普通測電筆又叫驗電筆、試電筆，它有螺絲刀（也稱改錐或旋鑿）式和鋼筆式兩種外形，其結構如圖1-73所示。測電筆是用來測試電線、用電器以及其他電氣設備等是否帶電的一種最常用簡單工具。

測電筆的檢測原理可通過圖1-74所示來說明：當使用者手持測電筆觸及帶電體時，就在帶電體與大地（包括人體）之間提供了一條通路，電流I經電阻器、氖管到地（人體）。由于氖管的阻抗極高，電阻器的阻值也達兆歐級，因此電流I極微小，對人體是安全的，帶電體的電壓基本上都降落在電阻器和氖管上。當帶電體存在60V以上電壓時，氖管兩端的電壓超過其啟輝電壓，氖管發光，指示出被測物體帶電。通常一般測電筆可以檢測60～500V的電壓。

讀者如果按照下面介紹的方法去做，可以將傳統的氖管測電筆改造升級為多功能測電筆，它不但具有普通氖管測電筆所具備的一般驗電功能，還具有隔著絕緣層測試導線通電與否及判斷零線與相線、測線圈和電阻器等的通斷，判斷晶體二極管的極性，估測小容量電容器的容量并判斷其是否斷路和短路，區別直流電的正極與負極等許多功能，實為取代傳統氖管測電筆的新一代產品。

這種多功能測電筆不僅保留了普通氖管測電筆所具有的體積小巧、攜帶方便、使用簡單等優點，而且克服了以往的氖管測電筆發光亮度不夠、在測量弱電或在強光下使用時很難看清氖泡亮滅的弊端，使用起來顯示醒目、靈敏度高、功能齊全，在室外和野外使用均感方便自如。

1.9.1　工作原理

多功能測電筆的電路如圖1-75所示。平時，探測極無電流或感應信號輸入，晶體三極管VT1、VT2均截止，發光二極管VD不發光；當探測極有微弱電流輸入或感應到電場信號時，由于晶體三極管VT1、VT2的高倍放大作用，因此在晶體三極管VT2上產生了較大的集電極電流，推動發光二極管VD發光指示。

電路中，由于晶體三極管VT1的發射極輸出電流直接作為晶體三極管VT2的基極電流，故由晶體三極管VT1、VT2構成的放大電路放大能力很強，電路的探測靈敏度也很高。R為人體保安電阻器，可防止人手在接觸手摸極時，由探測極引入的36V（一般場所安全電壓最大值）以上電壓造成觸電事故。

綜上所述，讀者可以自己歸納出多功能測電筆與普通測電筆的區別所在：普通測電筆是直接利用所檢測到的微弱電信號啟輝氖管發光的，發光亮度低是其“先天不足”；而多功能測電筆則是利用檢測信號作為信號源，經晶體三極管VT1、VT2高倍放大后，由專用電池G提供充足電能，驅動發光二極管VD發出明亮的指示光。晶體三極管VT1、VT2的放大作用，使得多功能測電筆的檢測靈敏度也很高。不僅由探測極引入的微弱電信號能夠可靠觸動發光二極管VD發光，而且探測極感應到的微弱電信號也能夠觸動發光二極管VD發光。后面介紹的隔著交流電線絕緣外皮等進行測電，就是利用了這一新功能。

1.9.2　元器件選擇

本制作所用全部電子元器件的實物外形如圖1-76所示，各元器件具體說明如下。

晶體管VT1、VT2均選用9014（集電極最大允許電流ICM=100mA，集電極最大允許功耗PCM=310mW）或3DG8型硅NPN小功率三極管，要求電流放大系數b＞100。VD用5mm×2mm方形普通紅色發光二極管，如用塑料外殼是黃色或白色、但發紅光的高亮度發光二極管，則效果更佳。

R為欲改造升級的氖管測電筆原有電阻器，不另外選配。

G采用兩粒AG3（?7.9mm×3.6mm）或SR41、XY-03型氧化銀紐扣式電池串聯而成，電壓3V。因整個電路平時耗電甚微（實測＜1μA），故不必設電源開關。

1.9.3　動手制作

圖1-77（a）所示為該多功能測電筆的印制電路板接線圖；圖1-77（b）所示是焊接好元器件的印制電路板實物照片。印制電路板可用刀刻法制作，實際尺寸僅為17mm×7mm。

焊接時，按圖1-77所示把發光二極管VD緊焊在電路板左邊的銅箔面，把晶體三極管VT1、VT2的引腳均齊根彎成90°，插焊在電路板上，焊接后的多余部分應剪掉。注意：晶體三極管VT1的基極不要剪短，把它引至發光二極管VD的頂端，稍彎一下以便和測電筆內原有的電阻器可靠接觸；晶體三極管VT2的發射極也不要剪短，按圖彎過后作為電池G的負極接線。另外，在電路板上晶體三極管VT1的集電極端焊一根稍硬些的塑料外皮電線，取適當長度（約25mm），使它和電池G的正極扣在一起。

為了幫助讀者順利完成焊接，圖1-78給出了已焊接好的印制電路板正面和背面照片，供焊接時對照參考。組裝好的電子電路，其整體長度和體積與氖管測電筆內部的氖管相差無幾，為下一步順利改造普通氖管測電筆奠定了基礎。

多功能測電筆的裝配參照圖1-79所示進行，圖1-79（a）為內部結構剖面圖；圖1-79（b）為實物裝配圖。所用普通氖管測電筆既可以是螺絲刀式的，也可以是鋼筆式的，只要能夠放入圖1-78所示的電子電路就行。具體裝配方法：打開欲改造的普通測電筆的后蓋，取出里面的彈簧、氖管（不再用），放入電路板和電池，注意使晶體三極管VT1的基極和測電筆內的電阻器R接觸，并使電池G也接觸良好，然后放入彈簧、擰上后蓋，多功能測電筆便裝配好了。圖1-80是制作成功的兩種多功能測電筆實物外形圖。

制成的多功能測電筆，可采用“雙手檢測法”檢驗工作是否正常，具體方法是：按照圖1-81（a）所示，用兩手分別去接觸多功能測電筆的探測極和尾部的手摸極，如果發光二極管VD亮，則表示測電筆工作正常；否則，應檢查各部件是否接觸良好、焊接是否有錯誤、元器件是否有問題。還可采用“靜電檢測法”判斷多功能測電筆的靈敏度，具體方法是：按照圖1-81（b）所示，手持多功能測電筆（注意手指要接觸手摸極），讓探測極在干燥的化纖布料上來回摩擦，所產生的靜電會使發光二極管VD閃亮。其亮度越大，說明多功能測電筆的測電靈敏度越高。

圖1-81（a）所示的“雙手檢測法”，是檢驗多功能測電筆工作是否正常的最基本、最有效的方法。每次使用多功能測電筆前，都應采用“雙手檢測法”檢驗多功能測電筆的性能。如果發現發光二極管VD亮度變暗，應及時更換新的同規格氧化銀紐扣式電池。

1.9.4　投入使用

該多功能測電筆除了可以像普通氖管測電筆一樣使用外，還具有以下比較典型的用途及使用方法。

（1）檢測電燈泡、日光燈管的燈絲是否燒斷

家里的普通磨砂玻璃或有色白熾燈、日光燈管不能正常發光時，無法憑眼睛直接看清里面的燈絲（鎢絲）是否已經被燒斷，只能通過萬用表測試等方法才能作出判斷。若按照圖1-82所示，一只手捏住白熾燈（或日光燈）的其中一個電極端；另一只手持著測電筆（注意手指要接觸手摸極）通過探測極去觸及白熾燈（或日光燈）的另外一個電極端。如果測電筆內發光二極管亮，說明燈絲沒有被燒斷，被測白熾燈（或日光燈）是好的；如果測電筆內發光二極管不亮，說明被測白熾燈（或日光燈）內部燈絲已經燒斷，只能報廢換新了。這種檢測燈絲是否燒斷的方法，既簡便，又快捷，在檢修照明電路故障時很有用。

（2）檢測用電器外殼是否漏電

用電器的金屬外殼必須與電源插頭的兩電極保持良好的絕緣，否則人體觸及通電工作的用電器時，就會發生觸電事故。圖1-83給出了用測電筆檢測電烙鐵外殼是否漏電的方法：一只手捏住電烙鐵電源插頭的電極；另一只手持著測電筆（注意手指要接觸手摸極），并通過探測極去觸及電烙鐵的金屬外殼。如果測電筆內發光二極管不亮，說明電烙鐵的金屬外殼與內部電路之間的絕緣性能良好；如果測電筆內發光二極管亮，說明電烙鐵內部電路與金屬外殼之間存在嚴重的漏電現象，必須在排除電烙鐵故障后方可使用。其他用電器的檢測方法是完全一樣的。

（3）檢測電感器、變壓器等線圈的通斷

如圖1-84所示，一手持測電筆（注意手指要接觸手摸極），用測電筆的探測極去觸及電感器、變壓器等線圈的一端；另一只手捏住線圈的另一端。如果測電筆內部發光二極管亮，說明線圈是通的；如果測電筆內部發光二極管不亮，說明線圈內部已經開路。

（4）判斷晶體二極管的極性

如圖1-85所示，直接用一只手捏住晶體二極管的一端；另一只手接觸測電筆的手摸極，并同時用探測極去接觸晶體二極管的另一端。如果測電筆內部發光二極管發光，說明手捏一端是晶體二極管的正極，測電筆探測極接觸的一端是負極；如果發光二極管不發光，說明情況正好相反。這里捏住晶體二極管一端的人手，相當于用指針式萬用表歐姆擋判斷晶體二極管極性時的黑表筆，而測電筆的探測極相當于紅表筆。

掌握了這一規律，還可用這個測電筆判斷電阻器是否開路，晶體三極管、晶閘管等的極性等。具體方法讀者可動腦、動手總結，這里不再贅述。由于用兩手代替了平常測量常用的表筆，因此操作起來比萬用表還要方便。

（5）估測小容量電容器

此測電筆可粗略估計從十幾皮法到零點幾微法的電容器，方法如圖1-86所示，一開始可看到測電筆內部發光二極管發光并逐漸熄滅的電容充電過程，通過觀察發光亮度及所亮時間的長短，來判斷電容器容量的大小。容量越大，亮度越高，所亮時間越長；反之亦然。如果測電筆內部發光二極管常亮不滅，可判斷為電容器內部擊穿短路或漏電；如果測電筆內部發光二極管始終不亮，可先短路一下電容器兩腳（放電）或調換電容器引腳再測試，如仍然不亮則可判斷為電容器內部開路。由于測電筆電路的放大倍數非常高，因此用它測小電容器比使用萬用表“R×1kΩ”擋靈敏得多。另外，電容器稍有漏電，測電筆內部發光二極管便會一直發光。但注意，不能用它來測試電解電容器。

（6）區別直流電的正、負極

如果不清楚1.5～24V的直流電源或單個電池、電池組的輸出端（線）的正、負極性，可按照圖1-87所示，直接用一只手捏住其中的一端；另一只手接觸測電筆的手摸極，并同時用探測極去接觸另一端。如果測電筆內部發光二極管發光，說明測電筆探測極接觸的一端是正極，手捏的一端是負極；如果發光二極管不發光（1.5V時有微光），說明情況正好相反。

用這一方法還可以判斷低壓（＜24V）直流電路中任意兩點間的電壓高低。具體方法讀者可動腦、動手總結，這里不再贅述。

（7）感應法測220V交流電

不用把測電筆的探測極接觸到交流電源的金屬部分，只要像圖1-88所示的那樣，將探測極靠到電線絕緣外皮、電器塑料外殼等上面，就可以通過觀察測電筆內部發光二極管的亮滅，判斷出被測對象是否帶市電，甚至還能夠分辨出單根通電的電線是相線（火線）還是零線（地線）來。

讀者在摸索和總結出了經驗后，利用這一方法還可隔著電熱毯的布層，順著電熱絲的走向移動測電筆的探測極，盡快查找到電熱毯內部的斷絲位置，以及隔著塑料外皮找出通電電線中的斷點位置來。

（8）檢測用電器是否接上保護接地線

對于金屬外殼與供電電路之間絕緣性能良好的用電器（可按前面的方法二進行檢測），在接通220V交流電正常工作時，按照圖1-89所示測量金屬外殼。如果測電筆內部發光二極管不發光，說明用電器的外殼接有良好的保護接地線（或接零線）；如果測電筆內部發光二極管發光，說明用電器的外殼沒有接上保護接地線，或者接線已經開路。為了確保人身安全，應按照要求給用電器的外殼接上良好的保護接地線。

這里需要指出的是，在檢測用電器的金屬外殼時，測電筆內部發光二極管發光了，并不是說用電器的外殼已經漏電帶上了220V交流電，而是由于用電器的外殼沒有接上大地線，因此所產生的極微弱的感應電壓使測電筆內部的發光二極管發出了亮光。同理，按照圖1-90所示，將測電筆的探測極插入220V三孔電源插座的保護接地線（或保護接零線）插孔內，如果測電筆內部發光二極管不發光，說明保護接地線（或接零線）良好；如果發光二極管發光，說明插座的保護接地線插孔形同虛設，可能是保護接地線已經開路，也可能是根本就沒有接上保護接地線。