CN101368984A - 具有改进的旋转开关组件的数字万用表 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有改进的旋转开关组件的数字万用表。万用表包括具有选择万用表功能的旋转的选择器旋钮的壳体。形成多个开关接线端子的电路板位于该壳体中。旋转开关组件与该选择器旋钮工作联接。旋转开关组件具有多个触点对，所述触点对有选择地完成跨接预定对的开关接线端子的电流连接。旋转开关组件还包括在电路板的相应侧面上相反定位的第一开关件和第二开关件。每个开关件具有至少一个触点对。

Description

具有改进的旋转开关组件的数字万用表
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旋转开关组件的数字万用表。
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。
各种电子元件安装在位于DMM壳体内的印刷电路板上。具有多个触点对的旋转开关可以安装在印刷电路板上。当用户旋转选择器旋钮时，触点对移动与位于印刷电路板本身表面上的触点端子对接合或脱离接合。结果，在端子对之间形成所选功能所需要的电流连接。通过合适的印刷电路工艺，端子对形成为在印刷电路板上的导电垫片。
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，本发明提供一种万用表，其包括具有选择万用表功能的旋转的选择器旋钮的壳体。形成多个开关接线端子的电路板位于该壳体中。旋转开关组件与该选择器旋钮工作联接。旋转开关组件具有多个触点对，所述触点对有选择地完成跨接预定对的开关接线端子的电流连接。旋转开关组件还包括在电路板的相应侧面上相反定位的第一开关件和第二开关件。每个开关件具有至少一个触点对。
在当前优选的实施例中，旋转开关组件包括互相连接第一开关件和第二开关件的轴。轴构造成使第一开关件和第二开关件在预定的角取向上互相连接。
通常，第一开关件包括至少四个触点对是理想的。类似地，第二开关件可以包括至少三个触点对。此外，第二开关件还可具有在旋转过程中利于平衡的非功能性的清理器(sweeper)。例如，非功能性的清理器可包括一对平行的清理器元件。
示例性的实施例可包括位于壳体的内表面上的棘爪盘。在这些实施例中，棘爪盘可互相连接选择器旋钮和第一开关件，以围绕公共旋转轴旋转。为此，选择器旋钮可包括接合棘爪盘的联接结构，使得选择器旋钮和棘爪盘一起旋转。棘爪盘和第一开关件可经由多个偏离但平行于公共旋转轴的驱动销互相连接。优选地，棘爪盘和第一开关件均可包括可看见的对准部件，以利于组装。
根据示例性实施例，第一开关件和第二开关件均可包括载有触点对的支承盘。在这些实施例中，支承盘可由聚合物材料形成。至少一个冲出的孔口可以设置在支承盘中，相邻的触点对在该处分离。
根据其它方面，本发明提供一种形成用在万用表中的旋转开关件的方法。该方法的一个步骤包括提供形成多个触点对的整体金属件，其中相邻的触点对利用带互相连接。至少两个触点对在不同方向取向。另一步骤包括利用聚合物材料封装整体金属件的各部分，使得触点对的末端部分和每个带的至少一部分保持露出。该方法的再一个步骤包括除去每个所述带的一部分，以防止相邻的触点对之间的电流连接。
本发明的其它方面提供了一种用在电子测量装置中的旋转开关组件。组件包括选择器旋钮和大致平面形基片板，该基片板上具有确定多个开关接线端子的导电垫片。第一和第二开关件位于基片板的相应侧上。开关件与选择器旋钮工作连接，以围绕公共旋转轴旋转。开关件均构造成具有由聚合物材料形成的支承盘，该支承盘中载有多个触点对。触点对作用为完成跨接预定对开关接线端子的电流连接。
在当前优选的实施例中，第一和第二开关件经由沿着公共旋转轴穿过基片板延伸的轴互相连接。优选地，轴构造成使第一开关件和第二开关件在预定的角取向上互相连接。
本发明的其它方面通过一种用在电子测量装置中的旋转开关组件实现。该组件包括选择器旋钮和大致平面形的基片板，该基片板上具有形成多个开关接线端子的导电垫片。位于基片板上的第一开关件具有由聚合物材料形成的支承盘，该支承盘中载有多个触点对。第一开关件的触点对作用为完成跨接预定对开关接线端子的电流连接。棘爪盘互相连接选择器旋钮和第一开关件以围绕公共旋转轴旋转。棘爪盘和第一开关件均包括可看见的对准部件，以利于组装。
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为在图1的万用表中使用的旋转开关组件的各种元件的放大分解图；
图4为示出安装在电路板上的旋转开关组件的第一和第二旋转开关件的侧视图；
图5为电路板一部分的平面图，示出了其上的各种端子对；
图6为第二旋转开关件的平面图，示出了其外侧(即，离开电路板的侧)；
图7为第二旋转开关件的透视图，示出了其内侧(即，向着电路板安装的一侧)；
图8为用于生产第二旋转开关件的整体金属件的透视图；
图9为第一旋转开关件的平面图，示出了其外侧；
图10为第一旋转开关件的透视图，示出了其内侧；
图11为用于生产第一旋转开关件的整体金属件的透视图；
图12-14为示出根据本发明可以用在生产旋转开关件中的各个模制步骤的图解；和
图15为示出旋转开关件从图14的模具中显露时的透视图。
在本说明书和附图中重复使用标记是为了表示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示出根据本发明构造的数字万用表(DMM)10。万用表10包括壳体12形式的壳，其形成放置各种内部元件的内部空腔。通过位于壳体12顶表面的透明窗口14可以看见合适的显示器，例如液晶显示器(LCD)。多个键(统一用16表示)提供用户界面。如图所示，这些键可以包括导向铵钮18。还设置用于连接相应测试引线的多个插孔，该插孔统一用20表示。
旋转的选择器旋钮22允许用户选择具体的万用表功能。在该情况下，提供十个这种功能，用旋钮旋转的相应停止位置表示。本领域的技术人员将意识到为了表示相应的功能，通常在壳体12的顶表面上印制合适的图形。
参见图2，可以最容易地解释关于万用表10的结构的一些另外的细节。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，至少部分地以较软的聚合物材料二次注塑。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。可将不透明的“表皮”施加在顶部壳体件上，以覆盖应该不是透明的还未被二次注塑覆盖的区域。
在内部空腔内，万用表10工作所需的各种电子元件安装在电路板24上。电路板24的各部分由底部屏蔽件26和顶部屏蔽件28覆盖，以减少干扰对万用表10工作的影响。
万用表10包括旋转开关组件，利用该组件电路板24“知道”选择器旋钮22的位置。现参见图2-4，在该实施例中，开关组件30包括分别在电路板24的顶部和底部上彼此相对的第一开关件32和第二开关件34。在该情况下，开关件34包括穿过形成于电路板24中的孔口38延伸的轴36。轴36容纳在于开关件32的中心形成的对应孔40中。
优选地，轴36包括接纳在形成于孔40中的对应键槽中的键。结果，在组装过程中，开关件32和34角度取向正确。另外，轴36和孔40可以确定一系列平面(flats)，这些平面进一步防止开关件32和34之间的相对旋转。可以提供合适的锁紧部件，它具有在开关件32和34连接在一起后保持开关件32和34之间的互相连接的倾向。
利用棘爪机构将选择器旋钮22的旋转分成离散的增量。结果，选择器旋钮22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。在该实施例中，棘爪机构包括位于在壳体件12a的内表面上形成的凹部44中的棘爪盘42。围绕凹部44圆周形成一系列“齿”46。齿46与在作为棘爪盘42的整体延伸部形成的相应弹簧末端处的突起(例如弹簧48及其突起50)接合。本领域技术人员将意识到，弹簧推动相应突起进入相邻齿46之间的凹陷处。
优选设置挡件以限制旋钮22在顺时针方向和逆时针方向的旋转。在该情况下，挡件包括在壳中形成的弓形槽52(图2)。槽52容纳位于选择器旋钮22底部上的突起54(图3)。当突起54到达槽52的端面时，防止进一步旋转。
如图3所示，选择器旋钮22包括穿过在壳体件12a中形成的孔口58的悬垂的轴56。轴56使选择器旋钮22与棘爪盘42联接，使它们一起旋转。另外，棘爪盘42包括在第一开关件32的顶部中形成的相应的驱动孔62中容纳的一对驱动销60。作为这种配置的结果，用户旋转选择器旋钮22可旋转棘爪盘42，棘爪盘又旋转开关组件30。在该实施例中，所有的元件围绕公共旋转轴A旋转。根据屏蔽件28的结构，可能需要孔(例如圆孔64)以容纳驱动销60。
为了确保组装过程中正确取向，棘爪盘42和开关件32可以包括可看见的指示器。在该情况下，为此目的设置相应的箭头66和68(见图3)。组装者知道若箭头指向特定的方向，则所有旋转元件相对于彼此正确地取向。
参见图5，电路板24包括多个开关接线端子，这些端子根据开关件32和34的位置可以打开(不导电)或关闭(导电)。开关接线端子形成为电路板24的两个平表面上的导电垫片。例如，选择器旋钮22的一个位置可以提供跨接端子70a和70b的电流连接。选择器旋钮22的另一位置可提供跨接端子72a和72b的电流连接。结果，选择由万用表10执行的功能。
参见图6和7可以最容易地解释有关第二开关件34的构造的其它细节。如图所示，开关件34包括载有多个触点对76a、76b和76c的支承盘74。支承盘74优选由合适的聚合物材料如可接受的ABS/PC混合物形成。
触点对78a-c优选地由具有所希望的导电性和弹簧状品质的合适金属形成。例如，本发明的当前优选实施例利用镀镍的铍铜。如图所示，每个触点对78a-c包括一对弹簧状“指形物”，例如在近端(如80所示)连接在一起的指形物78a和b。当开关件旋转时，指形物将接触相应的接点。
在该实施例中，开关件34还包括“非功能性的(nonfunctional)”清理器(sweeper)82。清理器82在这个意义上是“非功能性的”，即它不作为开关衔铁，而是起到在旋转过程中提供与开关件34平衡的作用。具体地，清理器82抵消触点对76a的向上弹簧力，否则该弹簧力会使开关件34倾斜。如以下更详细地描述，触点对76a-c和非功能性的清理器82由整体金属件84形成会是有利的(图8)。
现参见图9和10，第一开关件32也优选地形成具有载入多个触点对88a-d的支承盘86。如同支承盘74一样，支承盘86可由ABS/PC混合物或其他合适的聚合物材料形成。触点对88a-d优选地由镀镍的铍铜或其他合适的导电材料制成。触点对88a-d可由整体金属件90形成(图11)。
现将参见剩余的附图描述根据本发明的用于生产开关件的一个示例性过程。为此，图12-14示意性地示出可以形成支承盘的模具。在该情况下该模具被构造成形成第一开关件32的支承盘74。现参见图12，整体金属件84放入模具的基体92中。基体92包括确保所述件84正确取向的合适夹具。例如所述件84可形成多个孔(如孔94)，用于容纳位于模具中的对准销。
如图13所示，在所述件84正确取向后，闭合该模具。将聚合物材料注入模具中，以至于包围整体金属件84的所选区域，从而形成支承盘86。如图14所示，一旦聚合物材料适当硬化，就可以从模具取出它。
现参见图15，本领域技术人员将意识到：当从模具取出开关件时，所有触点对互相连接。为了中断相应触点对之间的电流连接，支承盘设置有许多冲出的孔口，例如冲出的孔口96。这些孔口使相邻触点对之间的连接带露出，从而可以取出带的至少一部分98。结果，每个触点对在开关装置中起单个衔铁的作用。
由此可看出本发明提供一种具有改进的旋转开关组件的数字万用表。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 (21)

1.一种万用表，包括：
壳体，具有用于选择万用表功能的旋转的选择器旋钮；
位于所述壳体中的电路板，所述电路板上形成多个开关接线端子；
与所述选择器旋钮工作联接的旋转开关组件，所述旋转开关组件具有多个触点对，所述触点对有选择地完成跨接预定对所述开关接线端子的电流连接；和
所述旋转开关组件还包括在所述电路板的相应侧面上相反定位的第一开关件和第二开关件，每个所述开关件具有至少一个所述触点对。
2.如权利要求1所述的万用表，其中所述旋转开关组件包括互相连接所述第一开关件和第二开关件的轴。
3.如权利要求1所述的万用表，其中所述轴构造成使所述第一开关件和所述第二开关件在预定的角取向上互相连接。
4.如权利要求1所述的万用表，其中所述第一开关件包括至少四个所述触点对。
5.如权利要求1所述的万用表，其中所述第二开关件包括至少三个所述触点对。
6.如权利要求5所述的万用表，其中所述第二开关件还包括在旋转过程中利于平衡的非功能性的清理器。
7.如权利要求6所述的万用表，其中所述非功能性的清理器装置包括一对平行的清理器元件。
8.如权利要求1所述的万用表，还包括位于所述壳体的内表面上的棘爪盘，所述棘爪盘互相连接所述选择器旋钮和所述第一开关件，以围绕公共旋转轴旋转。
9.如权利要求8所述的万用表，其中所述选择器旋钮包括接合所述棘爪盘的联接结构，使得所述选择器旋钮和所述棘爪盘一起旋转。
10.如权利要求9所述的万用表，其中所述棘爪盘和所述第一开关件经由多个偏离但平行于所述公共旋转轴的驱动销互相连接。
11.如权利要求10所述的万用表，其中所述棘爪盘和所述第一开关件均包括可看见的对准部件，以利于组装。
12.如权利要求1所述的万用表，其中所述第一开关件和第二开关件均包括载有所述触点对的支承盘，所述支承盘由聚合物材料形成。
13.如权利要求12所述的万用表，其中每个所述支承盘形成至少一个冲出的孔口，相邻的触点对在该处分离。
14.一种形成用在万用表中的旋转开关件的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)提供形成多个触点对的整体金属件，其中相邻的触点对利用带互相连接，至少两个所述触点对在不同方向取向；
(b)利用聚合物材料封装所述整体金属件的各部分，使得所述触点对的末端部分和每个所述带的至少一部分保持露出；和
(c)除去每个所述带的一部分，以防止所述相邻的触点对之间的电流连接。
15.一种用在电子测量装置中的旋转开关组件，所述组件包括：
选择器旋钮；
大致平面形的基片板，其上具有形成多个开关接线端子的导电垫片；
位于所述基片板的相应侧上的第一和第二开关件，所述开关件与所述选择器旋钮工作连接，以围绕公共旋转轴旋转；和
所述开关件均构造成具有由聚合物材料形成的支承盘，该支承盘中载有多个触点对，所述触点对作用为完成跨接预定对所述开关接线端子的电流连接。
16.如权利要求15所述的旋转开关组件，其中所述第一和第二开关件经由沿着所述公共旋转轴穿过所述基片板延伸的轴互相连接。
17.如权利要求16所述的旋转开关组件，其中所述轴构造成使所述第一开关件和所述第二开关件在预定的角取向上互相连接。
18.如权利要求16所述的旋转开关组件，其中所述第二开关件还包括在旋转过程中利于平衡的非功能性的清理器。
19.如权利要求18所述的旋转开关组件，其中所述非功能性的清理器包括一对平行的清理器元件。
20.如权利要求15所述的旋转开关组件，还包括互相连接所述选择器旋钮和所述第一开关件以围绕公共旋转轴旋转的棘爪盘。
21.一种用在电子测量装置中的旋转开关组件，所述组件包括：
选择器旋钮；
大致平面形的基片板，其上具有形成多个开关接线端子的导电垫片；
位于所述基片板上的第一开关件，所述第一开关件具有由聚合物材料形成的支承盘，该支承盘中载有多个触点对；
所述第一开关件的所述触点对作用为完成跨接预定对所述开关接线端子的电流连接；
互相连接所述选择器旋钮和所述第一开关件以围绕公共旋转轴旋转的棘爪盘；和
其中所述棘爪盘和所述第一开关件均包括可看见的对准部件，以利于组装。
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