Como um testador de tensão sem contato funciona?

Como uma caneta testadora de tensão sem contato detecta tensões e / ou correntes? Eles estão limitados a tensões de um determinado intervalo ou tipo (CA ou CC)?

Eis algumas experiências que conduzi que levaram a essa pergunta: Usando uma caneta barata que comprei por alguns dólares, posso detectar a CA normal de 120V em uma tomada americana, mas também consegui detectar a tensão em um cabo USB que conecta um alternar a fonte de alimentação para um smartphone (essa configuração geralmente é chamada de carregar o telefone). Aqui, é claro, a tensão em questão é CC com uma ondulação insignificante. Também notei que, embora o detector possa detectar os 5V de um cabo do carregador de telefone, ele não pode detectar a tensão em um cabo do teclado USB. A única diferença entre esses dois cenários é o nível atual e talvez algumas pequenas diferenças de sinalização.

Uma pergunta final: em que cenário de tensão / corrente você teria que usar um sensor de pinça de corrente e não um detector de tensão sem contato para apenas detectar a presença de energia de maneira não intrusiva?

eles funcionam através da detecção capacitiva da tensão CA no condutor ativo. eles só trabalham com AC.

Obviamente, está respondendo a algum sinal variável no cabo USB, (possivelmente "rebote no solo" devido à variação da corrente do regulador de comutação no telefone. (Os cabos USB geralmente são bem blindados, é quase tudo isso que existe).

Como o captador é capacitivo, quanto maior a frequência, mais sensível ela é (até o limite de frequência, se usar o amplificador), então 100V a 60Hz produz o mesmo sinal de saída amplificado que 10mV a 600Khz

se o carregador tiver um cabo em cativeiro (não usa um cabo USB removível), provavelmente não está blindado e o sinal pode ser da própria fonte de alimentação.

Os grampos de corrente servem para medir a quantidade de corrente elétrica que flui através de um único condutor (por exemplo, para obter uma indicação de que o circuito não está apenas ativo, mas também está em uso), pois é necessário separar os condutores individuais do cabo, você normalmente os usa em uma caixa de derivação ou em outro local onde o cabo é aberto. o uso de um grampo de corrente em um cabo incluído geralmente fornece uma leitura zero (a menos que haja algum tipo de falha elétrica)

Você precisa perceber que existem duas coisas diferentes: tensão e corrente. A tensão está presente em uma tomada, mesmo que nada esteja conectado a ela (portanto, você pode ter uma tensão e sem corrente). Alternativamente, o fio neutro tem potencial de terra de 0V, mas você pode ter uma grande corrente fluindo através dele.

Uma tensão cria um campo elétrico, enquanto uma corrente cria um campo magnético. Portanto, dependendo de sua construção, você pode ter dispositivos sensíveis a campos elétricos estáticos (portanto, um detector de corrente contínua) e dispositivos que são sensíveis apenas a campos elétricos alternativos (um detector de corrente alternada). O mesmo se aplica aos detectores de campo magnético, como os de um sensor de pinça de corrente.

Portanto, se você precisar apenas medir a presença de uma voltagem prejudicial, usaria um detector de voltagem e não um grampo de corrente (que indicará 0 A se nenhum equipamento estiver consumindo corrente da rede neste momento). Na verdade, se você cortou um fio, por exemplo, primeiro deve medir ambos: que ele não possui voltagem prejudicial em relação à terra e que não há corrente fluindo através dele.

Como uma caneta testadora de tensão sem contato detecta tensões e / ou correntes? Eles estão limitados a tensões de um determinado intervalo ou tipo (CA ou CC)?

Eles contam com acoplamento capacitivo que os limita a CA e geralmente são projetados para tensões de rede. Seu corpo, sendo um objeto grande, possui alguma capacidade de aterrar. Isso cria um circuito (muito fraco) do item com tensão CA, através do testador, através do seu corpo e através da capacitância para o terra.

Também notei que, embora o detector possa detectar os 5V de um cabo do carregador de telefone, ele não pode detectar a tensão em um cabo do teclado USB. A única diferença entre esses dois cenários é o nível atual e talvez algumas pequenas diferenças de sinalização.

Errado!

Para suprimir a interferência eletromagnética das fontes de alimentação comutadas, a capacitância deve ser colocada entre os lados de entrada e saída.

Em uma fonte de alimentação de classe 1 (aterrada), o terra é usado como uma barreira entre a entrada e a saída, conectando a saída à terra principal ou dividindo a capacitância em duas partes em série, uma parte entre a saída e a terra principal e uma parte entre rede terra e rede viva / neutra.

Em uma fonte de alimentação de classe 2 (não aterrada), a rede elétrica principal não está disponível e, portanto, não pode ser usada como barreira. O resultado é que a saída geralmente está com uma tensão significativa em relação à terra (metade da tensão da rede é comum). Isso não deve ser um risco de segurança se a fonte de alimentação for projetada adequadamente, pois os capacitores têm uma alta impedância (baixa capacitância) e, portanto, a "corrente de toque" é baixa, apesar da alta tensão do circuito aberto. Os capacitores serão do tipo especial de segurança, pelo que a falha de curto-circuito dos capacitores é extremamente improvável.

Como regra geral, as fontes de alimentação para PC são da classe 1, enquanto as barras de energia do smartphone são da classe 2. É por isso que o testador acendeu o cabo para carregar o telefone, mas não o cabo do teclado.

Uma pergunta final: em que cenário de tensão / corrente você teria que usar um sensor de pinça de corrente e não um detector de tensão sem contato para apenas detectar a presença de energia de maneira não intrusiva?

Não existe uma maneira infalível de detectar eletricidade de maneira não intrusiva. Especialmente quando se lida com cabos multicore, e não com fios individuais.

Com relação à pergunta final, por razões de quando usar sensores de pinça de corrente:
As pinças de corrente permitem medir a corrente em um condutor minimamente invasivo. Você não os utiliza para verificar se um cabo está ativo, mas para ver o consumo atual de uma carga, por exemplo.
Se um grampo usar o princípio do transformador, você poderá medir apenas a CA.
Um grampo baseado em um efeito hall permite medir CA e CC. Existem grampos, com uma frequência máxima usual em torno de 500 kHz, projetados para conectar a um osciloscópio. Isso permite analisar o comportamento de uma carga ou fonte em detalhes.

Esteja ciente de que um detector de tensão sem contato é uma maneira não confiável de procurar fios elétricos. Ele não mede a tensão real nem permite distinguir diferentes fases.