¿Por qué los detectores de voltaje sin contacto son sensibles a las vibraciones?

Este dispositivo funciona con un acoplamiento capacitivo, no un acoplamiento inductivo, como sugiere el inductor que ha etiquetado como "cable R2". El acoplamiento capacitivo tiene la ventaja de funcionar igual de bien independientemente de cuánta corriente fluya en el cable. Probablemente quieras saber que el cable está encendido aunque la luz esté apagada en este momento, así que esto es bueno.

Esto probablemente también explica por qué el cable R2 está doblado. Esto sirve para aumentar el área de superficie efectiva de esa placa del capacitor, aumentando la capacitancia. Mi probador (Klein Tools NCVT-1) tiene una sonda sólida y plana en la punta.

Más bien, la ventaja de R2 es una placa del condensador, y tu mano es la otra:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Recuerde que la capacitancia es la relación de carga a voltaje:

$$ C = \ frac {Q} {V} $$

Pero puedes reorganizar eso como:

$$ V = \ frac {Q} {C} $$

No sabemos qué es \ $ Q \ $, pero sabemos que es aproximadamente constante, debido a la alta impedancia de entrada de U1A.

Además, sabemos que la capacitancia es una función de la separación entre las placas, por lo que su mano se mueve hacia o lejos de la sonda, C está cambiando. Entonces, si Q no está cambiando lo suficientemente rápido como para ser significativo, y C cambia rápidamente a medida que mueve su mano (una placa) más cerca o más lejos de la otra placa (el cable del resistor), entonces \ $ V \ $ debe cambiar. ¡Bip!

De hecho, puede obtener este efecto moviendo la sonda rápidamente hacia cualquier objeto conductor o alejándolo de él. Muchas veces he observado brevemente el sonido de mi sonda cuando lo acerco a un circuito que he desconectado en el interruptor.

Para validar esta explicación, intente este experimento: toque la sonda contra su mano, rápida y vigorosamente, hasta que suene con frecuencia. Luego, reduzca sus golpecitos a contactos todavía algo rápidos, pero suaves, o incluso no muy delgados, con su mano. Deberías encontrarlo bastante sensible. Ahora, sostenlo tocando tu mano por un momento. Diez segundos es suficiente con mi probador. Ahora prueba el mismo patrón suave de contactos. Deberías encontrarlo mucho menos sensible.

Esto es lo que espero que esté ocurriendo: cuando pasas por la ronda inicial de golpes, aumentas la carga en el capacitor inyectando mucho ruido a través de efectos triboeléctricos, variando la capacitancia de tu mano, las corrientes de RF recogidas por tu cuerpo, acoplado a través de esa capacitancia, efectos microfónicos, sacudiendo la batería, y así sucesivamente. El punto es que, cuando haya terminado, es muy probable que \ $ Q \ $ no sea cero. Esto aumenta la variación de voltaje a medida que varía la capacitancia entre la sonda y su mano, y por lo tanto, la sensibilidad.

Cuando sostiene la sonda cerca de su mano, la separación de carga que estableció inicialmente tiene la posibilidad de ecualizar a través de las vías de fuga que pasan por el condensador. Ya que estamos hablando de una impedancia muy alta y una carga baja, no es necesario que haya muchas fugas para ser importantes.

Intenté reproducir tus pruebas de caída, pero no pude, de manera confiable. No quería sacrificar mi probador para soldar los contactos, así que lo probé con un comprobador no modificado. Si golpeo la sonda contra mi mano, puedo hacer que suene. Pero si golpeo el extremo opuesto del dispositivo y tengo cuidado de no sostenerlo de ninguna manera para estar cerca del extremo de la sonda, no emite ningún pitido. Supongo que el rebote de los contactos de la batería aún podría explicar este comportamiento, y al golpear el otro extremo simplemente no estoy sacudiendo la batería tan efectivamente. Sin embargo, la sacudida de la batería no explica el experimento que describí anteriormente. Quizás ambos mecanismos sean significativos.

Bofetear, sacudir o dejar caer un dispositivo con una batería puede dañar la batería, desconectando temporalmente los circuitos internos de la fuente de alimentación. Esto obliga al dispositivo a funcionar durante el arranque hasta que la fuente de alimentación sea lo suficientemente confiable. Esto puede causar un comportamiento extraño del circuito, ya que los nodos internos pueden entrar en estados inusuales durante el encendido.

La respuesta puede ser diferente entre diferentes dispositivos debido a los diferentes mecanismos que aseguran la batería. Algunas baterías son más seguras que otras, y no se sacuden tanto cuando se las golpea.

Para probar si este efecto está causando una falla en un dispositivo, hay algunas pruebas que se pueden realizar:

1) Haga que la carcasa de la batería y los contactos sean más robustos contra los golpes mecánicos y vuelva a realizar el estímulo mecánico. Si ya no se observa el comportamiento extraño, es probable que se deba al efecto descrito anteriormente.

2) Conecte un osciloscopio para monitorear la fuente de alimentación interna a bordo. Esto debe hacerse sin afectar demasiado la configuración de la prueba. Es decir, desea mantener el dispositivo lo más similar posible al estado en el que se observó el fallo o el comportamiento extraño. Aplique un choque mecánico y observe si ocurren fluctuaciones en la fuente de alimentación usando el osciloscopio. Si aún se observa el comportamiento extraño en el circuito, pero la fuente de alimentación no se ve afectada, debe haber algún otro efecto que cause el comportamiento extraño. Si se observa un comportamiento extraño y la fuente de alimentación tiene fluctuaciones significativas, es probable que el modo de falla sea como se describe anteriormente. Si el comportamiento extraño no se observa durante la prueba, los resultados no son concluyentes.

No puedo decirlo con seguridad, pero el dispositivo está conectado a tierra a través de la capacidad parásita de su cuerpo a tierra. Golpearlo cambiará esta capacitancia, y tal vez le haga algo al circuito. Intente tocarlo contra una mesa u otra superficie no conductora para descartar una fuente piezoeléctrica.