CN101368983A - 具有密封的输入插孔检测装置的数字万用表 - Google Patents

Abstract

本发明提供了具有密封的输入插孔检测装置的数字万用表。用于测试多个电参数的万用表包括具有多个测试引线插孔的壳体。每个测试引线插孔包括整体的导电管座。优选地，该管座由金属如黄铜制成。位于壳体中的电路板具有与每个管座电连通的插孔导体。插孔检测装置适于根据电气特性的改变而自动确定插头是否插入相应的其中一个管座中。例如，插孔检测装置可以包括光子发射器和光子检测器，使得它们之间的光束路径被插入插头中断。该壳体还可以具有用于选择万用表功能的旋转的选择器旋钮。

Description

具有密封的输入插孔检测装置的数字万用表

技术领域

本发明总体上涉及数字万用表。更具体地说，本发明涉及具有改进的插孔检测装置的数字万用表。

背景技术

数字万用表(DMM)可测量维修、故障排除和维护所需要的多个电参数。这些参数可以包括交流电压和电流，直流电压和电流，电阻和连续性。在一些情况下，DMM可以测量例如电容和温度一类的其他参数。

通常，DMM构造成手持的装置，它具有旋钮，利用该旋钮选择各种功能。在装置的壳体(即壳)中设有多个与测试引线连接的引线插孔。使用的具体插孔可取决于选择的功能。LCD显示器提供测试参数的读数。

对于至少一些插孔，万用表希望“知道”插头是否插入。这是因为如果用户利用旋钮选择某些功能，在插孔中有插头就可能产生问题。过去利用各种装置检测插头的存在。例如，在一种这类装置中，在具体的插孔中的管座分离成两个单独的一半。跨过该两个一半的连续性检查揭示插头存在。虽然这个装置工作得相当好，但技术上对于另外新的装置仍有余地。

关于万用表的结构和工作的详细情况从美国专利No.7,034,517，6,466,003和6,043,640可以了解，这里引入这些专利以供参考。

发明内容

根据一个方面，本发明提供了一种万用表，包括具有多个测试引线插孔的壳体，每个插孔包括整体的导电管座。优选地，管座由金属如黄铜制成。位于壳体中的电路板具有与每个管座电气连通的插孔导体。插孔检测装置适于根据电特性的改变而自动确定插头是否插入相应的其中一个管座中。壳体还可以具有用于选择万用表功能的旋转的选择器旋钮。

优选地，每个管座的内部与壳体的内部隔离。例如，管座可以模制在壳体中。此外，每个管座可以在其底部形成用于接纳连接螺钉的螺纹孔。在这些实施例中的管座经由连接螺钉与插孔导体连接。印刷电路板优选地形成多个容纳相应测试引线插孔的插孔孔口。插孔导体可以通过与每个插孔孔口相联的相应导电带形成。

在当前的优选实施例中，插孔检测装置可以包括作用为监控插孔电特性改变的电路。例如，可以安装光子发射器(photonic emitter)和光子检测器(photonic detector)，使得它们之间的光束路径被插头的插入中断。在一些实施例中，光子发射器和光子检测器位于管座的相反侧上，管座形成光束路径的侧向开口。优选地，光子发射器和光子检测器可以安装在电路板上。

还构想这样的实施例，其中每个管座模制在壳体的透明部分中。优选地，电路对于相邻一对插孔使用单一一个光子发射器。光子发射器可以包括红外线发射二极管。

根据另一方面，本发明提供了一种万用表，包括壳体，该壳体具有用于选择万用表功能的旋转的选择器旋钮。壳体还具有多个测试引线插孔，每个测试引线插孔包括与壳体内部隔离的整体导电管座。插孔检测装置包括光子发射器和光子检测器，使得它们之间的光束路径被插头插入其中一个管座中而中断。

本发明的再一方面提供了一种检测插入管座中的插头存在的方法。该方法的一个步骤包括提供具有一对对准的侧向开口的金属管座。根据另一步骤，放置光子发射器，使得通过侧向开口形成横跨管座内部的光子能量束。光子检测器位于适当位置，以检测光子能量束。另一步骤包括根据光子检测器上的信号，确定插头是否插入管座中。优选地，光子发射器可以作用为周期性地发射光子能量。

本发明的另一方面提供了一种用于电子装置的插孔检测装置。该插孔检测装置包括至少一个插孔，其包括具有一对对准的侧向开口的金属管座。光子发射器位于管座的一侧上。光子检测器位于管座的相反一侧上，可以检测通过管座的对准的侧向开口的光束路径。与光子发射器和光子检测器电气连通的电路作用为确定插头是否插入管座中。

本发明的其他目的、特征和方面由所公开的元件的各种组合和次级组合，以及实现该组合的方法提供，下面将更详细地讨论。

附图说明

在说明书的其余部分，参见附图，向本领域的技术人员更具体地阐述本发明的包括最佳方式的充分且被允许的公开内容，附图中：

图1为根据本发明构造的数字万用表的透视图；

图2为示出图1的万用表的各种元件的分解图；

图3为沿着图1的3-3线的横截面图，示出输入插孔的结构；

图4为与图3相似的但放大示出三个输入插孔的横截面图；

图5为示出图2的印刷电路板一部分的放大的平面图；

图6为图5所示的印刷电路板的底部的透视图；

图7为与图6相似的但输入插孔模制在顶部壳体件中的视图，该顶部壳体件插入印刷电路板中的相应孔口中；和

图8和9为示出根据本发明的检测插头插入的方式的简化的示意图。

在本说明书和附图中重复使用标记是为了示出本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

本领域的技术人员可以理解该论述只是示例性实施例的说明，不用作对本发明的更广方面的限制，更广方面体现在示例性结构中。

图1表示根据本发明构造的数字万用表(DMM)10。万用表10包括具有形成内部空腔的壳体12的壳，各种内部元件位于该内部空腔中。在该实施例中，壳体12优选形成具有一起确定内部空腔的顶部和底部壳体件12a和12b。优选地，每个壳体件12a和12b可由高冲击强度的硬质塑料的模制外壳形成，至少部分地二次注塑较软的聚合物材料。

较软的材料提供理想的握持表面。底部壳体件的模制外壳可以是不透明的，但也可构想顶部壳体件的模制外壳是透明的实施例。顶部壳体件12a的透明的材料形成窗口14，通过该窗口可以看见适当的显示器，例如液晶显示器(LCD)。优选地，一单独的前面板(或“表皮”)16容纳于在顶部壳体件12a中所形成的相应凹部18中。优选由不透明的刚性聚合物材料形成的面板16形成各种孔以及具体型号万用表所需要的其他部件。

多个键(统一用18表示)提供用户界面。如图所示，这些键可以包括导向铵钮20。还设有多个用于连接相应测试引线的插孔22a-d。如下文更详细描述的，该插孔22a-d优选通过在模制过程中将导电性的管座埋入顶部壳体件12a中形成。

旋转的选择器旋钮24允许用户选择具体的万用表功能。在该情况下，十个这种功能用旋钮旋转的相应停止位置表示。如本领域的技术人员意识到的，为了表示相应的功能，通常在面板16的顶表面上印制合适的图形。

参见图2可以最容易地解释有关万用表10的结构的一些其它细节。在壳体12的内部空腔内，万用表10工作所需的各种电子元件安装在电路板26上。电路板26的各部分由底部屏蔽件28和顶部屏蔽件30覆盖，以减少干扰对万用表10工作的影响。

选择器旋钮24包括悬垂的轴，借助该轴与安装在电路板24上的旋转开关组件连接。优选地，适当的棘爪机构32将选择器旋钮24的旋转分成离散的增量。结果，选择器旋钮24将保持在选择的位置，直至用户有意地将旋钮运动至新的位置。棘爪机构32又连接到位于电路板26上的旋转开关件34上。开口36可以形成在顶部屏蔽件30中以允许棘爪机构32和旋转开关件34之间所需的互相连接。

优选设置挡件以限制旋钮24在顺时针方向和逆时针方向的旋转。在该实施例中，挡件包括在面板16的表面上形成的弓形槽38。槽38容纳位于选择器旋钮24底部上的突起54。当突起接合槽38的端面时，防止进一步旋转。

现参见图3和4，插孔22a-d优选包括模制在顶部壳体件12a中的相应整体管座40a-d。在当前的优选实施例中，形成管座，使得相应管座的内部与壳体12的内部隔离。换句话说，管座的底部封闭(如图4中的42所示)，使得周围环境中的湿气或其他污染物在这个位置不能渗透。在当前的优选实施例中，管座可由适当的金属如黄铜制成。为了表示插孔的极性，在模制前，可在相应管座40a-d上压制彩色护套44a-d。例如，护套44a-d可以用按需要涂上红色或黑色的非导电性聚合物形成。

模制之后，管座40a-d(及其相应的护套44a-d)安装在作为顶部壳体件12a的整体部分形成的相应凸台46a-d上。如上所述，在本发明的许多优选实施例中，顶部壳体件12a的内壳优选由透明塑料材料制成。这样，理想的是凸台46a-d是透明的。面板16形成分别与凸台46a-d对准的插孔孔口48a-d。

现参见图5-7，电路板26形成一系列容纳相应凸台46a-d的凸台孔50a-d。相应的导电带52a-d与各凸台孔50a-d相联。为了使相联的插孔和电路板26上合适的电路电气连通，每个导电带与相应管座40a-d连接。在该实施例中，例如，每个导电带52a-d具有一孔，相应的螺钉54a-d(图7)可以借助该孔拧入相联管座的底部中。

万用表10适于自动检测在至少一些插孔22a-d中插头的存在。例如，在所示的实施例中，自动检测插孔22a和22b中插头的存在。如图4所示，光子发射器56位于插孔22a和22b之间的电路板26上。相应的光子检测器58和60位于从发射器56看的每个插孔22a和22b的另一侧上。在该情况下，发射器66和检测器58、60在电磁光谱的红外范围内工作。这样，发射器56可以为适当的红外线发射二极管(IR-LED)。然而，本领域的技术人员意识到本发明的原理也适用于其他适当的波长。

参见图8和9可以最容易地描述在所示实施例中插孔检测装置的工作。在该实施例中，至少管座40a-b及其相应的护套44a-b具有横过管座内部互相对准的一对侧向孔62。孔62定位成提供发射器56和相联的检测器58、60之间的光束路径。结果，当没有插头插入插孔中时，光子能量不受阻碍地从发射器56通过至检测器58、60。如图9所示，当将插头64插入插孔中时，光束路径中断，因此检测器接收不到(或至少显著地衰减)所期望的信号。

如上所述，所示的实施例对相邻的插孔22a和22b使用单个发射器56。这样，优选将顶部壳体件12a形成具有光管结构66，该结构将从发射器56发射的光子能量成直角地分离到期望的光束路径。可以看出，在所示的实施例中，光管结构66的形状好象砂漏的一半。因为顶部壳体件12a的外壳为透明的，因此在模制过程中可以容易地形成光管结构66。一部分光子能量将向着插孔22a行进，而其余部分将向着插孔22b行进。因为插孔凸台也是透明的，因此光子能量通过相应的插孔凸台行进(至少在所关注的频率下)。面板16的不透明性质趋于减小来自周围的干扰。

利用位于印刷电路板26上的适当电路68驱动发射器56以及检测检测器58、60的输出。可以利用各种方法区别所希望的信号(表示有或没有插头)和各种干扰源。在一些示例性实施例中，例如，电路68可被构造成以预定的周期速度在发射器56上产生脉冲。然后，电路68“知道”除非插入插头，在检测器58、60上应该接收到相应的信号。结果，电路68可以不考虑背景干扰。

虽然以上描述了用于检测有或没有插头的光学技术，但本领域的技术人员将意识到，根据本发明可以利用其他技术。例如，可以提供电路来检测当插入插头时产生的电容改变。这可以使用振荡电路完成，在该电路中，振荡频率随着插头的插入改变。

因此可以看出本发明提供了一种具有新颖的插孔检测装置的数字万用表。虽然已经示出并描述了本发明优选实施例，但本领域的普通技术人员在不偏离本发明的精神和范围的条件下可对其作改进和变化。另外应当了解各实施例的各方面可全部或部分地互换。另外本领域的普通技术人员将意识到，前述说明只是举例而不是限制所附权利要求书进一步描述的发明。

Claims (33)

1.一种万用表，包括：

具有多个测试引线插孔的壳体，每个所述测试引线插孔包括整体的导电管座；

位于所述壳体中的电路板，所述电路板具有与每个所述管座电气连通的插孔导体；和

插孔检测装置，其适于根据电特性的改变而自动确定插头是否插入相应的其中一个所述管座中。

2.如权利要求1所述的万用表，其中每个所述整体管座的内部密封从而与所述壳体的内部隔离。

3.如权利要求2所述的万用表，其中每个所述整体管座模制在所述壳体中。

4.如权利要求2所述的万用表，其中每个所述管座在其底部形成用于接纳连接螺钉的螺纹孔，每个所述管座经由所述连接螺钉与所述插孔导体连接。

5.如权利要求4所述的万用表，其中所述印刷电路板形成多个容纳相应测试引线插孔的插孔孔口，所述插孔导体通过与每个所述插孔孔口相联的相应导电带形成。

6.如权利要求2所述的万用表，其中每个所述整体管座由金属形成。

7.如权利要求6所述的万用表，其中所述金属为黄铜。

8.如权利要求1所述的万用表，其中所述壳体还具有用于选择万用表功能的旋转的选择器旋钮。

9.如权利要求1所述的万用表，其中所述插孔检测装置包括作用为监控所述插孔所述电特性改变的电路。

10.如权利要求9所述的万用表，其中所述电路包括光子发射器和光子检测器，使得它们之间的光束路径被所述插头的插入中断。

11.如权利要求10所述的万用表，其中所述光子发射器和所述光子检测器位于所述管座的相反侧上，所述管座上形成所述光束路径的侧向开口。

12.如权利要求11所述的万用表，其中所述光子发射器和所述光子检测器安装在所述电路板上。

13.如权利要求12所述的万用表，其中每个所述整体管座模制在所述壳体的透明部分中。

14.如权利要求13所述的万用表，其中所述电路对于相邻一对所述插孔使用单一一个所述光子发射器。

15.如权利要求10所述的万用表，其中所述光子发射器包括红外线发射二极管。

16.一种万用表，包括：

壳体，具有用于选择万用表功能的旋转的选择器旋钮；

所述壳体还具有多个测试引线插孔，每个所述测试引线插孔包括与所述壳体内部隔离的整体导电管座；和

插孔检测装置，其包括光子发射器和光子检测器，使得它们之间的光束路径被插头插入其中一个所述管座中而中断。

17.如权利要求16所述的万用表，其中每个所述整体管座模制在所述壳体的透明部分中。

18.如权利要求17所述的万用表，其中所述光子发射器和所述光子检测器位于所述插头的相反侧上，所述管座形成所述光束路径的侧向开口。

19.如权利要求18所述的万用表，其中所述电路对于相邻一对所述插孔使用单一一个所述光子发射器。

20.如权利要求16所述的万用表，其中每个所述管座在其底部形成用于接纳连接螺钉的螺纹孔。

21.如权利要求16所述的万用表，还包括形成多个容纳相应测试引线插孔的插孔孔口的印刷电路板，所述相应测试引线插孔的所述管座与相应导电带连接，所述相应导电带与每个所述插孔孔口相联。

22.如权利要求21所述的万用表，其中所述光子发射器和所述光子检测器安装在所述电路板上。

23.如权利要求22所述的万用表，其中所述光子发射器包括红外线发射二极管。

24.一种检测插入管座中的插头存在的方法，所述方法包括下列步骤：

(a)提供具有一对对准的侧向开口的金属管座；

(b)放置光子发射器，使得通过所述侧向开口形成横跨所述管座内部的光子能量束；

(c)将光子检测器放置在适当位置，以检测所述光子能量束；和

(d)根据所述光子检测器上的信号，确定所述插头是否插入所述管座中。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述光子发射器作用为周期性地发射光子能量。

26.如权利要求24所述的方法，其中所述金属管座安装在透明的硬质塑料中。

27.如权利要求26所述的方法，其中所述光子发射器安装成相对于通过所述对准的侧向开口的所述光束路径成直角。

28.如权利要求27所述的方法，其中如权利要求10所述，其中所述光子发射器包括红外线发射二极管。

29.一种用于电子装置的插孔检测装置，包括：

至少一个插孔，其包括具有一对对准的侧向开口的金属管座；

位于所述管座的一侧上的光子发射器；

位于所述管座的相反一侧上的光子检测器，可以检测通过所述管座的所述对准的侧向开口的光束路径；和

电路，其与所述光子发射器和所述光子检测器电气连通，并且作用为确定插头是否插入所述管座中。

30.如权利要求29所述的插孔检测装置，其中所述金属管座安装在透明的硬质塑料中。

31.如权利要求30所述的插孔检测装置，还包括第二插孔和第二光子检测器。

32.如权利要求31所述的插孔检测装置，其中所述光子发射器为两个所述光子检测器提供光子能量。

33.如权利要求32所述的插孔检测装置，其中所述光子发射器包括红外线发射二极管。

Images