1.9　多功能测电笔

电工用的普通测电笔又叫验电笔、试电笔，它有螺丝刀（也称改锥或旋凿）式和钢笔式两种外形，其结构如图1-73所示。测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。

测电笔的检测原理可通过图1-74所示来说明：当使用者手持测电笔触及带电体时，就在带电体与大地（包括人体）之间提供了一条通路，电流I经电阻器、氖管到地（人体）。由于氖管的阻抗极高，电阻器的阻值也达兆欧级，因此电流I极微小，对人体是安全的，带电体的电压基本上都降落在电阻器和氖管上。当带电体存在60V以上电压时，氖管两端的电压超过其启辉电压，氖管发光，指示出被测物体带电。通常一般测电笔可以检测60～500V的电压。

读者如果按照下面介绍的方法去做，可以将传统的氖管测电笔改造升级为多功能测电笔，它不但具有普通氖管测电笔所具备的一般验电功能，还具有隔着绝缘层测试导线通电与否及判断零线与相线、测线圈和电阻器等的通断，判断晶体二极管的极性，估测小容量电容器的容量并判断其是否断路和短路，区别直流电的正极与负极等许多功能，实为取代传统氖管测电笔的新一代产品。

这种多功能测电笔不仅保留了普通氖管测电笔所具有的体积小巧、携带方便、使用简单等优点，而且克服了以往的氖管测电笔发光亮度不够、在测量弱电或在强光下使用时很难看清氖泡亮灭的弊端，使用起来显示醒目、灵敏度高、功能齐全，在室外和野外使用均感方便自如。

1.9.1　工作原理

多功能测电笔的电路如图1-75所示。平时，探测极无电流或感应信号输入，晶体三极管VT1、VT2均截止，发光二极管VD不发光；当探测极有微弱电流输入或感应到电场信号时，由于晶体三极管VT1、VT2的高倍放大作用，因此在晶体三极管VT2上产生了较大的集电极电流，推动发光二极管VD发光指示。

电路中，由于晶体三极管VT1的发射极输出电流直接作为晶体三极管VT2的基极电流，故由晶体三极管VT1、VT2构成的放大电路放大能力很强，电路的探测灵敏度也很高。R为人体保安电阻器，可防止人手在接触手摸极时，由探测极引入的36V（一般场所安全电压最大值）以上电压造成触电事故。

综上所述，读者可以自己归纳出多功能测电笔与普通测电笔的区别所在：普通测电笔是直接利用所检测到的微弱电信号启辉氖管发光的，发光亮度低是其“先天不足”；而多功能测电笔则是利用检测信号作为信号源，经晶体三极管VT1、VT2高倍放大后，由专用电池G提供充足电能，驱动发光二极管VD发出明亮的指示光。晶体三极管VT1、VT2的放大作用，使得多功能测电笔的检测灵敏度也很高。不仅由探测极引入的微弱电信号能够可靠触动发光二极管VD发光，而且探测极感应到的微弱电信号也能够触动发光二极管VD发光。后面介绍的隔着交流电线绝缘外皮等进行测电，就是利用了这一新功能。

1.9.2　元器件选择

本制作所用全部电子元器件的实物外形如图1-76所示，各元器件具体说明如下。

晶体管VT1、VT2均选用9014（集电极最大允许电流ICM=100mA，集电极最大允许功耗PCM=310mW）或3DG8型硅NPN小功率三极管，要求电流放大系数b＞100。VD用5mm×2mm方形普通红色发光二极管，如用塑料外壳是黄色或白色、但发红光的高亮度发光二极管，则效果更佳。

R为欲改造升级的氖管测电笔原有电阻器，不另外选配。

G采用两粒AG3（ϕ7.9mm×3.6mm）或SR41、XY-03型氧化银纽扣式电池串联而成，电压3V。因整个电路平时耗电甚微（实测＜1μA），故不必设电源开关。

1.9.3　动手制作

图1-77（a）所示为该多功能测电笔的印制电路板接线图；图1-77（b）所示是焊接好元器件的印制电路板实物照片。印制电路板可用刀刻法制作，实际尺寸仅为17mm×7mm。

焊接时，按图1-77所示把发光二极管VD紧焊在电路板左边的铜箔面，把晶体三极管VT1、VT2的引脚均齐根弯成90°，插焊在电路板上，焊接后的多余部分应剪掉。注意：晶体三极管VT1的基极不要剪短，把它引至发光二极管VD的顶端，稍弯一下以便和测电笔内原有的电阻器可靠接触；晶体三极管VT2的发射极也不要剪短，按图弯过后作为电池G的负极接线。另外，在电路板上晶体三极管VT1的集电极端焊一根稍硬些的塑料外皮电线，取适当长度（约25mm），使它和电池G的正极扣在一起。

为了帮助读者顺利完成焊接，图1-78给出了已焊接好的印制电路板正面和背面照片，供焊接时对照参考。组装好的电子电路，其整体长度和体积与氖管测电笔内部的氖管相差无几，为下一步顺利改造普通氖管测电笔奠定了基础。

多功能测电笔的装配参照图1-79所示进行，图1-79（a）为内部结构剖面图；图1-79（b）为实物装配图。所用普通氖管测电笔既可以是螺丝刀式的，也可以是钢笔式的，只要能够放入图1-78所示的电子电路就行。具体装配方法：打开欲改造的普通测电笔的后盖，取出里面的弹簧、氖管（不再用），放入电路板和电池，注意使晶体三极管VT1的基极和测电笔内的电阻器R接触，并使电池G也接触良好，然后放入弹簧、拧上后盖，多功能测电笔便装配好了。图1-80是制作成功的两种多功能测电笔实物外形图。

制成的多功能测电笔，可采用“双手检测法”检验工作是否正常，具体方法是：按照图1-81（a）所示，用两手分别去接触多功能测电笔的探测极和尾部的手摸极，如果发光二极管VD亮，则表示测电笔工作正常；否则，应检查各部件是否接触良好、焊接是否有错误、元器件是否有问题。还可采用“静电检测法”判断多功能测电笔的灵敏度，具体方法是：按照图1-81（b）所示，手持多功能测电笔（注意手指要接触手摸极），让探测极在干燥的化纤布料上来回摩擦，所产生的静电会使发光二极管VD闪亮。其亮度越大，说明多功能测电笔的测电灵敏度越高。

图1-81（a）所示的“双手检测法”，是检验多功能测电笔工作是否正常的最基本、最有效的方法。每次使用多功能测电笔前，都应采用“双手检测法”检验多功能测电笔的性能。如果发现发光二极管VD亮度变暗，应及时更换新的同规格氧化银纽扣式电池。

1.9.4　投入使用

该多功能测电笔除了可以像普通氖管测电笔一样使用外，还具有以下比较典型的用途及使用方法。

（1）检测电灯泡、日光灯管的灯丝是否烧断

家里的普通磨砂玻璃或有色白炽灯、日光灯管不能正常发光时，无法凭眼睛直接看清里面的灯丝（钨丝）是否已经被烧断，只能通过万用表测试等方法才能作出判断。若按照图1-82所示，一只手捏住白炽灯（或日光灯）的其中一个电极端；另一只手持着测电笔（注意手指要接触手摸极）通过探测极去触及白炽灯（或日光灯）的另外一个电极端。如果测电笔内发光二极管亮，说明灯丝没有被烧断，被测白炽灯（或日光灯）是好的；如果测电笔内发光二极管不亮，说明被测白炽灯（或日光灯）内部灯丝已经烧断，只能报废换新了。这种检测灯丝是否烧断的方法，既简便，又快捷，在检修照明电路故障时很有用。

（2）检测用电器外壳是否漏电

用电器的金属外壳必须与电源插头的两电极保持良好的绝缘，否则人体触及通电工作的用电器时，就会发生触电事故。图1-83给出了用测电笔检测电烙铁外壳是否漏电的方法：一只手捏住电烙铁电源插头的电极；另一只手持着测电笔（注意手指要接触手摸极），并通过探测极去触及电烙铁的金属外壳。如果测电笔内发光二极管不亮，说明电烙铁的金属外壳与内部电路之间的绝缘性能良好；如果测电笔内发光二极管亮，说明电烙铁内部电路与金属外壳之间存在严重的漏电现象，必须在排除电烙铁故障后方可使用。其他用电器的检测方法是完全一样的。

（3）检测电感器、变压器等线圈的通断

如图1-84所示，一手持测电笔（注意手指要接触手摸极），用测电笔的探测极去触及电感器、变压器等线圈的一端；另一只手捏住线圈的另一端。如果测电笔内部发光二极管亮，说明线圈是通的；如果测电笔内部发光二极管不亮，说明线圈内部已经开路。

（4）判断晶体二极管的极性

如图1-85所示，直接用一只手捏住晶体二极管的一端；另一只手接触测电笔的手摸极，并同时用探测极去接触晶体二极管的另一端。如果测电笔内部发光二极管发光，说明手捏一端是晶体二极管的正极，测电笔探测极接触的一端是负极；如果发光二极管不发光，说明情况正好相反。这里捏住晶体二极管一端的人手，相当于用指针式万用表欧姆挡判断晶体二极管极性时的黑表笔，而测电笔的探测极相当于红表笔。

掌握了这一规律，还可用这个测电笔判断电阻器是否开路，晶体三极管、晶闸管等的极性等。具体方法读者可动脑、动手总结，这里不再赘述。由于用两手代替了平常测量常用的表笔，因此操作起来比万用表还要方便。

（5）估测小容量电容器

此测电笔可粗略估计从十几皮法到零点几微法的电容器，方法如图1-86所示，一开始可看到测电笔内部发光二极管发光并逐渐熄灭的电容充电过程，通过观察发光亮度及所亮时间的长短，来判断电容器容量的大小。容量越大，亮度越高，所亮时间越长；反之亦然。如果测电笔内部发光二极管常亮不灭，可判断为电容器内部击穿短路或漏电；如果测电笔内部发光二极管始终不亮，可先短路一下电容器两脚（放电）或调换电容器引脚再测试，如仍然不亮则可判断为电容器内部开路。由于测电笔电路的放大倍数非常高，因此用它测小电容器比使用万用表“R×1kΩ”挡灵敏得多。另外，电容器稍有漏电，测电笔内部发光二极管便会一直发光。但注意，不能用它来测试电解电容器。

（6）区别直流电的正、负极

如果不清楚1.5～24V的直流电源或单个电池、电池组的输出端（线）的正、负极性，可按照图1-87所示，直接用一只手捏住其中的一端；另一只手接触测电笔的手摸极，并同时用探测极去接触另一端。如果测电笔内部发光二极管发光，说明测电笔探测极接触的一端是正极，手捏的一端是负极；如果发光二极管不发光（1.5V时有微光），说明情况正好相反。

用这一方法还可以判断低压（＜24V）直流电路中任意两点间的电压高低。具体方法读者可动脑、动手总结，这里不再赘述。

（7）感应法测220V交流电

不用把测电笔的探测极接触到交流电源的金属部分，只要像图1-88所示的那样，将探测极靠到电线绝缘外皮、电器塑料外壳等上面，就可以通过观察测电笔内部发光二极管的亮灭，判断出被测对象是否带市电，甚至还能够分辨出单根通电的电线是相线（火线）还是零线（地线）来。

读者在摸索和总结出了经验后，利用这一方法还可隔着电热毯的布层，顺着电热丝的走向移动测电笔的探测极，尽快查找到电热毯内部的断丝位置，以及隔着塑料外皮找出通电电线中的断点位置来。

（8）检测用电器是否接上保护接地线

对于金属外壳与供电电路之间绝缘性能良好的用电器（可按前面的方法二进行检测），在接通220V交流电正常工作时，按照图1-89所示测量金属外壳。如果测电笔内部发光二极管不发光，说明用电器的外壳接有良好的保护接地线（或接零线）；如果测电笔内部发光二极管发光，说明用电器的外壳没有接上保护接地线，或者接线已经开路。为了确保人身安全，应按照要求给用电器的外壳接上良好的保护接地线。

这里需要指出的是，在检测用电器的金属外壳时，测电笔内部发光二极管发光了，并不是说用电器的外壳已经漏电带上了220V交流电，而是由于用电器的外壳没有接上大地线，因此所产生的极微弱的感应电压使测电笔内部的发光二极管发出了亮光。同理，按照图1-90所示，将测电笔的探测极插入220V三孔电源插座的保护接地线（或保护接零线）插孔内，如果测电笔内部发光二极管不发光，说明保护接地线（或接零线）良好；如果发光二极管发光，说明插座的保护接地线插孔形同虚设，可能是保护接地线已经开路，也可能是根本就没有接上保护接地线。