Wie funktioniert ein berührungsloser Spannungsprüfer?

Wie erkennt ein berührungsloser Spannungsprüfstift Spannungen und / oder Ströme? Sind sie auf Spannungen eines bestimmten Bereichs oder Typs (AC oder DC) beschränkt?

Hier sind einige Experimente, die ich durchgeführt habe und die zu dieser Frage geführt haben: Mit einem billigen Stift, den ich für ein paar Dollar gekauft habe, kann ich die üblichen 120 V Wechselstrom in einer amerikanischen Steckdose erkennen, aber ich konnte auch die Spannung in einem USB-Kabel erkennen, das a verbindet Umschalten der Stromversorgung auf ein Smartphone (dieses Setup wird normalerweise als Aufladen des Telefons bezeichnet). Hierbei handelt es sich natürlich um Gleichspannung mit einer vernachlässigbaren Welligkeit. Ich habe auch festgestellt, dass der Detektor zwar die 5 V eines Telefonladekabels erkennen kann, jedoch nicht die Spannung in einem USB-Tastaturkabel. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Szenarien ist der aktuelle Pegel und möglicherweise einige geringfügige Signalisierungsunterschiede.

Eine letzte Frage: In welchem ​​Spannungs- / Stromszenario müssten Sie einen Stromklemmensensor und keinen berührungslosen Spannungsdetektor verwenden, um lediglich das Vorhandensein von Strom nicht aufdringlich zu erfassen?

Sie arbeiten durch kapazitive Erfassung der Wechselspannung am stromführenden Leiter. Sie arbeiten nur mit AC.

Es reagiert offensichtlich auf ein unterschiedliches Signal auf dem USB-Kabel (möglicherweise "Erdungssprung" aufgrund der unterschiedlichen Stromaufnahme des Schaltreglers im Telefon). (USB-Kabel sind normalerweise gut abgeschirmt, das ist also ungefähr alles, was wahrscheinlich vorhanden ist.

Da der Tonabnehmer kapazitiv ist, ist er umso empfindlicher, je höher die Frequenz ist (bis zur Frequenzgrenze, wenn der Verstärker verwendet wird). 100 V bei 60 Hz erzeugen also die gleiche Ausgangssignalamplitude wie 10 mV bei 600 kHz

Wenn das Ladegerät über ein unverlierbares Kabel verfügt (kein abnehmbares USB-Kabel verwendet), ist es wahrscheinlich nicht abgeschirmt und das Signal stammt möglicherweise vom Netzteil selbst.

Stromklemmen dienen zum Messen, wie viel elektrischer Strom durch einen einzelnen Leiter fließt (z. B. um einen Hinweis darauf zu erhalten, dass der Stromkreis nicht nur unter Spannung steht, sondern auch in Betrieb ist), da Sie die einzelnen Leiter des Kabels trennen müssen. Sie verwenden sie normalerweise an einer Anschlussdose oder an einem anderen Ort, an dem das Kabel geöffnet ist. Wenn Sie eine Stromklemme an einem gebündelten Kabel verwenden, erhalten Sie normalerweise einen Nullwert (es sei denn, es liegt ein elektrischer Fehler vor).

Sie müssen erkennen, dass es zwei verschiedene Dinge gibt: Spannung und Strom. In einer Steckdose liegt Spannung an, auch wenn nichts daran angeschlossen ist (daher können Sie eine Spannung und keinen Strom haben). Alternativ liegt der Neutralleiter auf 0 V Erdpotential, es kann jedoch ein großer Strom durch ihn fließen.

Eine Spannung erzeugt ein elektrisches Feld, während ein Strom ein Magnetfeld erzeugt. Je nach Aufbau können daher Geräte vorhanden sein, die für statische elektrische Felder empfindlich sind (daher ein Gleichstromdetektor), und Geräte, die nur für alternative elektrische Felder empfindlich sind (ein Wechselstromdetektor). Gleiches gilt für Magnetfelddetektoren wie die in einem Stromklemmensensor.

Wenn Sie daher nur das Vorhandensein einer schädlichen Spannung messen müssen, verwenden Sie einen Spannungsdetektor und keine Stromzange (dies zeigt 0 A an, wenn zu diesem Zeitpunkt kein Gerät Strom aus dem Netz zieht). Wenn Sie beispielsweise einen Draht abschneiden, sollten Sie zunächst beides messen: dass er keine schädliche Spannung in Bezug auf die Erde aufweist und dass kein Strom durch ihn fließt.

Wie erkennt ein berührungsloser Spannungsprüfstift Spannungen und / oder Ströme? Sind sie auf Spannungen eines bestimmten Bereichs oder Typs (AC oder DC) beschränkt?

Sie basieren auf einer kapazitiven Kopplung, die sie auf Wechselstrom begrenzt, und sind im Allgemeinen für Netzspannungen ausgelegt. Ihr Körper ist ein großes Objekt und hat eine gewisse Kapazität zur Erde. Dies führt zu einem (sehr schwachen) Stromkreis aus dem Gegenstand mit Wechselspannung, durch den Tester, durch Ihren Körper und durch die Kapazität zur Erde.

Ich habe auch festgestellt, dass der Detektor zwar die 5 V eines Telefonladekabels erkennen kann, jedoch nicht die Spannung in einem USB-Tastaturkabel. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Szenarien ist der aktuelle Pegel und möglicherweise einige geringfügige Signalisierungsunterschiede.

Falsch!

Um elektromagnetische Störungen durch Schaltnetzteile zu unterdrücken, muss die Kapazität zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite platziert werden.

Bei einem (geerdeten) Netzteil der Klasse 1 wird die Erde als Barriere zwischen Eingang und Ausgang verwendet, indem entweder der Ausgang mit der Netzerde verbunden wird oder indem die Kapazität in zwei Teile in Reihe aufgeteilt wird, einen Teil zwischen Ausgang und Netzerde und einen Teil dazwischen Netzerde und Netzstrom / Neutralleiter.

Bei einem (nicht geerdeten) Netzteil der Klasse 2 ist die Netzerde nicht verfügbar und kann daher nicht als Barriere verwendet werden. Das Ergebnis ist, dass der Ausgang häufig eine signifikante Spannung relativ zur Erde aufweist (die Hälfte der Netzspannung ist üblich). Dies sollte kein Sicherheitsrisiko darstellen, wenn die Stromversorgung ordnungsgemäß ausgelegt ist, da die Kondensatoren eine hohe Impedanz (niedrige Kapazität) haben und daher der "Berührungsstrom" trotz der hohen Leerlaufspannung niedrig ist. Bei den Kondensatoren handelt es sich um spezielle Sicherheitsarten, so dass ein Kurzschlussausfall der Kondensatoren äußerst unwahrscheinlich ist.

In der Regel sind PC-Netzteile Klasse 1, während Smartphone-Netzteile Klasse 2 sind. Aus diesem Grund leuchtet Ihr Tester am Kabel zum Aufladen Ihres Telefons, nicht jedoch am Kabel Ihrer Tastatur.

Eine letzte Frage: In welchem ​​Spannungs- / Stromszenario müssten Sie einen Stromklemmensensor und keinen berührungslosen Spannungsdetektor verwenden, um lediglich das Vorhandensein von Strom nicht aufdringlich zu erfassen?

Es gibt keine todsichere Möglichkeit, Elektrizität nicht aufdringlich zu erkennen. Besonders beim Umgang mit mehradrigen Kabeln und nicht mit einzelnen Drähten.

In Bezug auf die letzte Frage aus Gründen, warum Stromklemmensensoren verwendet werden sollen:
Stromklemmen ermöglichen die Messung des Stroms in einem Leiter, der minimal invasiv ist. Sie verwenden sie nicht, um zu überprüfen, ob ein Kabel unter Spannung steht, sondern um beispielsweise den aktuellen Verbrauch einer Last zu ermitteln.
Wenn eine Klemme das Transformatorprinzip verwendet, können Sie nur Wechselstrom messen.
Eine auf einem Hall-Effekt basierende Klemme ermöglicht die Messung von AC und DC. Es gibt Klemmen mit einer üblichen Maximalfrequenz um 500 kHz, die für den Anschluss an ein Oszilloskop ausgelegt sind. Auf diese Weise kann das Verhalten einer Last oder Quelle detailliert analysiert werden.

Beachten Sie, dass ein berührungsloser Spannungsdetektor eine unzuverlässige Methode zur Suche nach stromführenden Kabeln ist. Es misst weder die tatsächliche Spannung noch ermöglicht es Ihnen, verschiedene Phasen zu unterscheiden.