CN101650380B

CN101650380B - 自动选择量测功能的智能型量测装置

Info

Publication number: CN101650380B
Application number: CN2008102109592A
Authority: CN
Inventors: 黎俊良
Original assignee: Cyrustek Co
Current assignee: Cyrustek Co
Priority date: 2008-08-15
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-08-15
Also published as: CN101650380A

Abstract

一种具有自动判断待测物种类并选择量测功能的量测装置，包括：一个用来依序提供多个侦测阶段的控制单元；一个输入端连接并用来保护量测装置的保护电路；一个由多个测试电路所组成的切换单元，与控制单元连接并依序将多个测试电路与保护电路的输出端点连接；多个侦测单元，与切换单元连接并由多个比较电路依序对输入端的电压进行比较，并将比较的结果送回控制单元来判断待测物的种类；及一个量测单元，与控制单元连接并依据控制单元的判断结果经由量测单元对待测物进行量测，并将量测的结果显示于一显示装置。

Description

自动选择量测功能的智能型量测装置

技术领域

本发明是有关于一种多功能的待测物测试装置及其测试的方法，尤其是有关于一种无需选择开关而能具有自动判断待测物种类的量测装置及其测试的方法，例如一种自动判断待测物种类的万用电表(Multi-meter)。

背景技术

目前各种自动测试的多功能万用电表(Automatic functionselecting multi-meter)皆能够将量测的结果以数字方式显示量测值，例如显示直流电压值或交流电压值，电阻值或电容值、二极管或电路通路测试结果等。上述的功能一般是通过转盘(rotation knob)或按键来做切换，使用者必须自行判断并选择量测功能，并手动切换至其所要执行的量测功能。

虽然也已经有些万用电表宣称已具有智能型的自动测试功能，然其所称的智能型自动测试功能是在人工调整万用电表上的功能选择开关至一待测物的位置，例如待测物为一电阻时，则在进行量测前，需要先将万用电表上的功能选择开关调整(或是称为切换)至量测电阻的位置，然后使用输入端的探针对所要测试的电阻进行量测，此时的智能型自动测试功能的万用电表会自动选择适当的电阻量测范围进行量测，而不需要测试者自己要从最高阻值处(例如：100M欧姆)逐步地进行测试一直到有适当的电阻值；又例如当要对待测物进行开/短路测试时，也只要将万用电表上的功能选择开关至开短路测试的位置，然后万用电表会自动测试及显示待测物是开路或短路。

此外，由于万用电表的功能众多，对于一个对电性不是很熟悉的使用者而言，仅有上述自动选择量测范围的功能是不够的，因为在量测的过程中，使用者可能无法正确地切换至其所要量测的功能，而导致量测的错误。例如，若一待测物为一个交流的电压源，若使用者切换至直流电压的功能对此信号源进行量测，此时可能量到一个趋近于零的数值，如此不仅造成量测错误，也会让使用者误以为该待测物没有电压而忽略被电伤的危险；又例如，在电路元件中，二极管与电阻的外观往往很相近，对一个初学者而言有时候会分不清楚，若使用者误将二极管当作电阻量量测，往往又可以得到一个合理的数值，如此便有可能会让使用者用错电子元件而不自知。

目前已经有万用电表增加自动选择待测物的功能，可帮助使用者选择正确的待测物种类，如美国专利号第5142221、5557197、6646562所揭露。但是上述专利所揭露的自动选择功能皆无法完全涵盖：直流电压/交流电压/直流电流/交流电流/电阻/电容/二极管/短路测试等常用的功能。本发明提供了一个快速的侦测流程，侦测的范围涵盖上述电表的所有功能，能在短时间内侦测出待测物种类，并进行量测，如此可大幅提升操作的方便性与量测的正确性。

目前的万用电表已经可以简单地操作，但对实际要对一个复杂的电路进行检测时，其仍然需要先判断出待测物为何种类别，然后经由手动将万用电表上的功能选择开关调整至适当的位置后，方可由万用电表上的自动测试功能量测到所要的结果。此外，当输入为一个高压信号时，若量测功能选择错误，除了会使量测装置中的电路受到损害外，也有可能会造成量测者的伤害。如此的过程会降低工作的效益及不方便，尤其是选择错误时，除了会产生的疑虑时间外，也有可能伤害到量测装置及量测人员。

有见于已知技术的万用电表在操作方便性上，仍有改善的空间。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，为了解决上述万用电表在操作方便性以及量测的正确性的问题，本发明提供了一个快速的侦测流程，能在45ms以内侦测出常用的电路元件或信号的种类。当输入端没有接任何待测物时，控制器会将输入端判断成开路状态，此时不会进入量测模式，而是反复地执行侦测流程，因此，本发明的一主要目的在提供一种具有自动判断待测物种类的装置，用以解决上述传统的万用电表在操作时，需由功能选择开关来对切换待测物的种类后，方能进行适当的量测。

本发明的另一主要目的在提供一种具有自动判断待测物种类的量测装置，使得本发明的量测装置可以由多个电路组态来自动判断待测物的种类，因此本发明的量测装置上不需要使用功能选择开关。

本发明的再一主要目的在提供一种具有自动判断待测物种类的量测装置，因本发明的判断程序可以判断出待测物为电压、电流、二极管、大电容/大电阻或小电容/小电阻，并且可以自动选择适当的量测范围进行量测，因此可达到快速量测的目的。

依据上述的目的，本发明首先提出一种具有自动判断待测物种类的量测装置，包括：一个用来依序提供多个侦测阶段的控制单元；一个用来保护量测装置的保护电路，是与输入端连接；一个由多个测试电路所组成的切换单元，其与控制单元连接并依据多个侦测阶段依序执行切换动作，用以依序将该多个测试电路与保护电路的输出端点连接；多个侦测单元，其与切换单元连接并由多个比较电路依序对输入端的电压进行比较，并将比较的结果送回至控制单元，以使控制单元依据该比较结果来判断待测物的种类；及一个量测单元，是与控制单元连接并依据控制单元的判断结果经由量测单元对待测物进行量测，并将量测的结果显示于显示装置。

本发明接着再提出一种智能型的多功能万用电表，设有一显示装置，用以显示多个量测模式及量测的数值，以及一组输入端子，其特征在于多个量测模式至少包括一自动扫描侦测模式(SCAN mode)，可自动判断与该对输入端子连接的该待测物的类别，并于完成该待测物的类别判断后，可以选择性地自动对该待测物进行数值量测。

本发明接着再提出一种种智能型的多功能万用电表的量测方法，包括：执行侦测程序，是一控制单元依序提供多个侦测阶段；执行切换程序，是由多个测试电路组态所组成的切换单元来依据多个侦测阶段依序执行切换动作，用以依序将多个测试电路组态连接至与输入端相连接的保护电路；执行比较程序，是经由侦测单元中的比较电路依序对待测物的电压进行比较，以产生比较结果；执行判断程序，是由控制单元依据比较结果来判断该待测物的种类；及当判断输入端为开路时，即继续执行该扫瞄程序，否则即执行量测程序，是依据控制单元的判断结果经由量测单元对待测物进行量测，并将量测的结果显示于显示装置。

本发明在此所探讨的方向为一种自动判断待测物种类的装置，特别是一种具有自动判断待测物种类的量测装置。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的判断步骤及其判断电路的组成。显然地，本发明的施行并未限定于自动判断待测物种类的量测装置的技术者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的自动判断待测物种类的量测装置或量测步骤等，并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以本发明的权利要求范围为准。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1是本发明的电路的功能方块图；

图2是本发明的保护电路图；

图3是本发明的侦测与量测的流程；

图4是本发明的电压检测的电路组态；

图5是本发明的P型二极管检测的电路组态；

图6是本发明的N型二极管检测的电路组态；

图7是本发明的电容充电检测的电路组态；

图8是本发明的电容放电检测的电路组态；

图9是本发明的开路检测的电路组态；

图10是本发明的输入端的电位在电容充电检测与电容放电检测随时间变化的情形；

图11是本发明的具有自动判断待测物种类的量测装置；

Table 1.是本发明的不同待测物分别在P型二极管与N P型二极管的输入端的电压值区间。

具体实施方式

请参考图1，是本发明的自动判断待测物种类的量测装置的电路功能方块图，包括控制单元(CONTROLLER)10、切换单元(SWITCH)20、侦测单元(DUT TYPE DETECTOR)30、模拟/数字转换电路(AD/DA CONVERTER)40、数据处理电路(DATA PROCESSING CIRCUIT)50、显示装置(DISPLAY)60、短路侦测单元(SHORT DETECTOR)70、蜂鸣器(BUZZER)80、档位控制电路(RANGECONTROL CIRCUIT)90、保护电路(PROTECTION CIRCUIT)100、大电压侦测单元(LARGE VOLTAGE DETECTOR)110以及电流侦测单元(CURRENTDETECTOR)120等等所组成。另外，V_in与I_in则分别为电压与电流的输入端，而GND则表示为一接地点(ground)。

量测的流程主要分为侦测模式(scan mode)与量测模式(measuremode)，其中侦测模式包含七个侦测阶段(checking phases)。上述的流程主要是由控制单元10所控制。在不同的侦测阶段时，控制单元10会控制切换单元20，切换至不同的电路组态(circuit configuration)至保护电路100的输出端点(terminal)：T1、T2、T3，之后侦测单元30会将各个侦测阶段的侦测结果送回控制单元10，然后控制单元10会判断出待测物的种类，之后再进入量测模式。此时控制单元10会控制切换单元20，依据待测物种类由量测单元进行量测，并将量测的结果送到数据处理电路50，以便将量测结果转换为数值，其中，在本发明中的量测单元是由模拟/数字转换电路40、一数据处理电路50以及一档位控制电路90所组成；最后，再由显示装置60显示量测结果。在上述过程中，电流侦测单元120主要是用来侦测I_in输入端是否有电流，侦测的方式是将电流信号流经一个电阻，以转换成电压信号，然后再判断电压信号是否超过默认值。大电压侦测单元110则是用来侦测V_in输入端是否有大电压信号。短路侦测单元70则是用来侦测输入端V_in与接地端GND之间是否有短路的情形，若有短路，则通过蜂鸣器80鸣叫，以警告使用者。档位控制电路90则在下一次进入侦测模式之前，根据数据处理电路50转换的数值来判断要不要切换量测的范围。然后一直重复着侦测与量测的动作。

接下来请参考图2，是本发明的保护电路的电路图标意图。保护电路100主要的目的是为保护与端点T1/T2/T3所连接的电路，以避免当输入为一个高压信号时，使得量测装置中的电路受到损害。保护电路主要由两个耐高压的电子开关SW101/SW103、电阻R1/R2/R_PTC以及两个箝制二极管(clamping diode)D1/D2所组成。在本实施例中，电阻R1的阻值为10MΩ，电阻R2的阻值为100KΩ，而电阻R_PTC可以为一个热敏电阻(PositiveTemperature Coefficient thermistor)，其阻值约为2KΩ。因为电阻R1是设计为一个大电阻，因此可保护T1端点避免被输入端的大电压所损害。而电阻R2及电阻R_PTC则设计为较小的阻值，故当输入端接上一个高压信号时，与T2、T3端点连接的电路容易受到损害，因此电阻R2及电阻R_PTC与输入端之间需要加入两个电子开关SW101/SW103。在此要强调的是，电子开关SW101/SW103除了在进行电压与电流的量测模式之外，在其它量测模式与侦测模式是处在导通(on)的状态。当电子开关SW101/SW103为导通状态时，大电压侦测单元110会持续对T1端点的电位做侦测，当侦测到T1端点的电位高于默认值时，便会传送一个LARGE_V信号至开关SW101/SW103，使其进入开路(open)状态，用以保护与T2、T3端点所连接的电路。上述的电子开关SW101/SW103可以为一种耐高压的电子开关，例如继电器(Relay)或光控开关等等。

接着请参考图3，是本发明对待测物的侦测与判断流程。当量测系统开机时，控制单元10会先送信号至保护电路100，将电子开关SW101/SW103导通，然后开始进入侦测模式，侦测模式包含以下七个侦测阶段：PDIO_CHK、V_CHK1、NDIO_CHK、V_CHK2、CAP_CHK1、CAP_CHK2、OPEN_CHK。在侦测模式下，控制单元10会控制整个量测装置，依序执行上述七个侦测阶段。而切换单元20与电子开关SW101/SW103则根据不同的侦测阶段来将保护电路100中的三个输出端点：T1/T2/T3连接成不同的电路组态，如图4～图9所示。侦测单元30则会依照不同的侦测阶段的电路组态来侦测输入端的电位，并将侦测结果传回控制单元10。

在侦测模式进行的过程中大电压侦测单元110、电流侦测单元120及短路侦测单元70也同时被启动。若大电压侦测单元110侦测到输入端有大电压，则直接中断(INTERRUPT)侦测模式，并判定待测物为一电压信号，此时控制单元10会送一个LARGE_V的信号至保护电路100，使电子开关SW101/SW103进入开路状态，之后执行交流/直流(AC/DC)的侦测动作，以判断待测信号是交流电压抑或直流电压。当判断完成，即进入电压的量测，若量测后，结果得到的电压值很小，则控制单元10会中断电压量测模式，并送信号至保护电路100，将电子开关SW101/SW103导通并重新进入侦测模式，否则持续进行电压量测。

另外，在侦测模式进行的过程中，若电流侦测单元120侦测到输入端有电流时，则直接中断(INTERRUPT)侦测模式，并判定待测物为一电流信号，此时控制单元10会送一个信号至保护电路100，使电子开关SW101/SW103进入开路状态，之后执行交流/直流(AC/DC)的侦测动作，以判断待测信号是交流电流抑或直流电流。当判断完成，即进入电流的量测，若量测后，结果得到的电流值很小，则控制单元10会送信号至保护电路100，将电子开关SW101/SW103导通并重新进入侦测模式，否则持续进行电流量测。

另外，在侦测模式进行的过程中，短路侦测单元70是在进行PDIO_CHK、NDIO_CHK及CAP_CHK1等三个侦测阶段才会被启动，并侦测输入端V_in与接地端GND之间是否有短路。若侦测到输入端V_in与接地端GND之间的电压差很小，且持续超过一小段预设的时间，例如：2ms时；则判定为输入端V_in与接地端GND之间为短路，此时直接中断侦测模式，并进入连续性(continuity)的量测；例如，在进行PDIO_CHK phase时，当短路侦测单元70侦测到短路时，就会直接跳出侦测模式并随即进入量测模式，然后输出电阻值并经由显示单元60显示电阻值。量测完成后，再重新进入侦测模式。

以上大电压、电流或短路的侦测过程中，若有同时侦测到的情形，其量测的优先级为：大电压大于电流大于短路侦测。

在侦测模式进行的过程中，待测物若没有被判定为大电压、电流或短路时，则待七个侦测阶段完成后，控制单元10再依据侦测单元30所回传的结果来做判断，其中，电压的部分主要是根据V_CHK1与V_CHK2阶段的结果来做判断，在此要强调的是，这里的电压与前述的大电压不同，指的是较小的电压，例如5V以内的电压；此外，二极管则是依据P_DIO_CHK与N_DIO_CHK阶段的结果来做判断；而电容则是依据CAP_CHK1与CAP_CHK2阶段的结果来做判断；当是开路时，则是依据OPEN_CHK阶段的结果来做判断。对上述待测物的判断的优先级为：电压大于二极管大于电容大于OPEN大于电阻。

接着，请参考图3所示。首先，说明电压的判断。当进入V_CHK1阶段与V_CHK2阶段时，控制单元10会控制切换单元20执行一个切换动作，以使保护电路中的端点：T1/T2/T3以图4中的电路组态连接。在此要附带说明的是，由于此时的量测装置已经进入侦测模式，故保护电路中的电子开关SW101/SW103已经被导通，因此电阻R2与电阻R_PTC直接与输入端V_in相连接。首先，如图4所示，端点T1被连接至接地端GND，而端点T2与侦测单元30中的比较器(未显示于图中)连接，以侦测输入端的电位；另外，端点T3为浮接(floating)。此时，若输入端有电压信号时，则在端点T2可侦测到输入信号的大小。在V_CHK1阶段结束时，若侦测到T2端点的电位低于-Vr(例如-Vr＝-1.0V)时，则判定输入端为一个电压信号；或者，在V_CHK2阶段结束时，若侦测到T2端点的电位高于+Vr(例如+Vr＝+1.0V)时，则亦判定输入信号为一个电压信号。

接着，说明二极管的判断。当要判断待测物是否为一个二极管时，则是由P_DIO_CHK与N_DIO_CHK阶段的侦测结果来做判断。当进入P_DIO_CHK阶段时，切换单元20会接受来自控制单元10的信号执行一个切换动作，以使输入端与图5中的电路组态连接。此时，电路组态中的端点T3被接至正偏压V_P1，例如V_P1＝+1.2V，而端点T1则被接至接地点(GND)，同时端点T2与侦测单元30中的比较器连接，用以侦测输入端V_in的电位。当输入端与图5a连接后，此时，若输入端连接一个顺向(forward connection)的二极管时，如图5a所示，则端点T2的电位(即V_T2)将被箝制(clamping)在二极管的导通电位，例如：V_T2＝0.7V。此时V_T2的电位将是落在“0V”与“+Vr”的范围的内，其中+Vr为一个略小于正偏压V_P1的电位，例如+Vr＝+1.0V。此时，若输入端的二极管被接成反向(reverse connection)时，如图5b所示，由于二极管不会被导通，此时的V_T2电位为电阻R_PTC与电阻R1分压后的结果，由于R1的电阻值远大于电阻R_PTC，因此V_T2的电位将很接近正偏压V_P1。

此一扫描结果如表1(a)的Diode列中所示，而表1(b)是相应表1(a)转换后的数字表。因此，由表1(b)可以明确看出，控制单元10所提供的P_DIO_CHK正偏压扫描信号的扫描结果为“01”(二极管被接成顺向)及“10”(二极管被接成反向)。

Table 1(a)

Table 1(b)

当进入N_DIO_CHK phase时，切换单元20会被控制单元10要求执行一个切换动作，以使输入端与图6中的电路组态连接。因此，当输入端与图6a连接时，则依图5的结果可以得知V_T2的电位将接近于负偏压V_N1；而当输入端与图6b连接后，则V_T2的电位将落在0V至-Vr之间。此一扫描结果，由表1(b)可以明确看出，控制单元10所提供的N_DIO_CHK负偏压扫描信号的扫描结果为“01”(二极管被接成顺向)及“10”(二极管被接成反向)。

此时，经过了P_DIO_CHK与N_DIO_CHK两个侦测阶段的综合的结果为：当二极管被接成顺向时的扫描结果为“0101”；当二极管被接成反向时的扫描结果为“1010”。很明显地，表1(b)所列的“0101”(forward connection)与“1010”(reverse connection)为P_DIO_CHK与N_DIO_CHK两个侦测阶段结束后的综合的结果。在此要强调的是，本发明对二极管的量测的所以要使用上述的电路，是因为对使用者而言，很可能在量测时不知道二极管的极性，因此，本发明在判断过程中，是将判断二极管的电路分成：(a)待测物被接成顺向状态以及(b)若待测物被接成反向状态。经由上述的过程，很明显地，本发明可以忽略待测物是被接成顺向或反向，其最后的扫描结果皆可由表1的数字逻辑判定其为二极管。

此外，表1(a)上的P_DIO_CHK与N_DIO_CHK信号所量测到的V_T2电位的范围，经过比较器的比较后，比较器的输出结果将在P_DIO_CHK与N_DIO_CHK信号结束时被储存，并转成数字逻辑(digital logic)，其中表1(b)即为表1(a)转成数字逻辑的结果。在此要强调，本发明的数字逻辑是内建于控制单元10的中，当侦测单元30将待测物的数字逻辑传送回控制单元10后，经过查表动作(Look-up Table)后，例如，当数字逻辑为“0101”或“1010”，则立即可判断出待测物为二极管。在此要更要强调，查表动作是在所有侦测阶段结束以后才会方进行，在此先说查表动作是为说明侦测结果与数字逻辑表的关系。

经由前述的P_DIO_CHK与N_DIO_CHK这两个扫描信号后，由表1(b)中可以看出其小电容与大电阻的数字逻辑相同，同时大电容与小电阻的数字逻辑也相同。很明显地，在目前状态下，查表只能确定其是不是二极管，而电阻与电容仍须以下的扫描动作来判别。

在电压与二极管的侦测阶段结束之后，接着进入电容的侦测阶段(即CAP_CHK1与CAP_CHK2)。此两个侦测阶段分别对待测物进行充电与放电。

当进入CAP_CHK1阶段时，切换单元20会被控制单元10要求会执行一个切换动作，以使端点：T1/T2/T3以图7中的电路组态连接。此时，如图7所示，端点T3被接至负电压V_N1，而端点T2与侦测单元30中的比较器连接，以侦测输入端的电位，另外，端点T1为浮接(floating)。而当进入CAP_CHK2阶段，切换单元20会执行下一个切换动作，以使端点：T1/T2/T3以图8中的电路组态连接。此时，如图8所示，端点T2被接至GND，端点T3则与侦测单元30中的比较器连接，以侦测输入端的电位，端点T1为floating。很明显地，在CAP_CHK1信号期间，位于输入端的待测物由电阻R_PTC朝向负电压V_N1进行充电(charge)；而在CAP_CHK2信号期间，位于输入端的待测物会通过电阻R2朝GND放电(dis-charge)。

接着，请参考图10，是依据本发明图7及图8的电路组态所显示的不同大小的电容与电阻的电压及时间变化情形，其中图10a的待测物为小电容，图10b的待测物为大电容，图10c的待测物为大电阻，而图10d的待测物为小电阻。在本实施例中，电阻R2的电阻值远大于电阻R_PTC。此外，图10a及图10b亦是表示本发明的电容判断波形图，其横轴为时间轴，而纵轴为输入电压(V_INP)，V_INP在CAP_CHK1阶段为T2端点的电位，在CAP_CHK2阶段则为T3端点的电位。其中图10a为当待测物为一个小电容时，V_INP随时间变化的波形示意图，而图10b则当待测物为一个大电容时，V_INP随时间变化的波形示意图。当输入端的电位符合以下两个基准(criteria)时，则判定其为电容，即第一：在CAP_CHK1阶段结束之前，输入端的电位的绝对值，|V_INP|须大于|V_r1|，并且第二：在CAP_CHK2阶段开始到一个设定时间(pre-determined time)的这整段期间内，|V_INP|须一直大于|V_r2|。很明显地，由图10a及图10b可看出，无论输入端的待测物为大电容或小电容，皆可符合上述两个基准。

最后，当CAP_CHK2阶段结束后，接着进入OPEN_CHK阶段。此时切换单元20会被控制单元10要求会执行换动作，以使端点：T1/T2/T3以图9中的电路组态连接，其中端点T1被接至一负电位V_N1，端点T3则与侦测单元30中的比较器连接，以侦测输入端的电位，而端点T2为floating，其中，R1为一个大电阻。当输入端为开路(open)时，端点T3的电压(V_T3)将非常接近V_N1的电位，而若待测物为一电阻，则不具备此特性。因此，可经由图9的电路组态中的V_T3与V_N1的关系，将开路状态与电阻判别出来。

以上侦测模式(scan mode)对待测物的判断方式如图3所示，图3是本发明的自动判断待测物种类的量测装置的流程图。首先，在侦测模式中，控制单元10会在每一个侦测周期(cycle)中依序产生P_DIO_CHK、V_CHK1、N_DIO_CHK、V_CHK2、CAP_CHK1、CAP_CHK2、OPEN_CHK等七个侦测阶段，如扫描程序200至800，然后切换单元20根据这些扫描信号执行切换程序，以切换不同的电路组态至输入端，然后再由侦测单元30中的比较器来执行一比较程序，此程序是比较不同的电路组态的输入端电位大小，并待侦测周期结束后，侦测单元30将待测物的数字逻辑传送回控制单元10后，执行一个判断程序，此判断程序是依序执行电压判断910、二极管的判断920、电容的判断930、开路的判断940，当开路的判断结果为“非开路”时，则判断待测物为一电阻。

在上述的侦测模式进行的过程中，若侦测到大电压1010或电流1020或短路1030时，则中断侦测模式，直接进入侦测到的信号的量测模式。而若没有侦测到大电压或电流或短路时，则待这七个侦测阶段都结束后，此时控制单元10会进行一个判断动作，即执行一查表(Look-up Table)动作，以便将待测物为电压、二极管、电容、电阻或开路状况分辨出来。此判断方式整理如下：

1.先根据V_CHK1及V_CHK2的侦测结果，判断待测物是否为一个电压信号；

2.若待测物不是电压时，则根据P_DIO_CHK及N_DIO_CHK的侦测结果，经由查表，看待测物是否为一个二极管；

3.若待测物不是电压或Diode时，则接着由CAP_CHK1与CAP_CHK2的侦测结果，看待测物是否为一个电容；

4.若待测物不是电压或Diode或电容时，最后由OPEN_CHK判定是否输入端开路，若不是开路，则判定待测物为一电阻，若为开路，则进入下一个侦测周期，继续侦测。

很明显地，因本发明的判断程序可以判断出待测物为电压、电流、二极管、大电容/大电阻或小电容/小电阻，因此可以自动选择适当的量测范围进行量测，因此可达到快速且省电的目的。

当侦测模式已经判断出待测物为何种元件后，随即进入量测模式(measure mode)，经由量测单元进行量测，然后经由数据处理电路50将量测结果转换为数值，最后此数值显示于显示装置60，其中，在本发明中的量测单元是由模拟/数字转换电路40、一数据处理电路50以及一档位控制电路90所组成。在此要强调，本发明的特征点是在现有万用电表的功能中，再加上一个待测物的判断电路，并由此判断电路自动判断出待测物的类别后，例如分辨出电压、电流、二极管、电容、电阻或开路状态，随即利用已知的量测单元对待测物进行量测，其中用已知的量测单元可以是美国专利号第4,556,986、4,588,983以及6,646,562上所揭露的量测单元，对此本发明并不加以限制。

接着请继续参考图11，是本发明的自动选择量测功能的测装置的外观示意图。如图11所示，本发明的自动选择量测功能的测装置操作说明如下：量测装置1设有显示装置2，可显示目前的所属量测功能及其量测数值，其中SCAN代表目前处于自动判断的侦测模式；而AUTO代表目前处于一般自动跳文件量测模式，至于MANU则代表目前处于一般手动固定档位量测模式。量测装置1并配置有一个开关3，用来控制开机与关机。另外万用电表1上还配置有多个附加功能键4，包括量测模式功能键(SEL)、特定量测数值功能键(RANGE)及频率量测功能键(VAHz)；此外万用电表1并设有一对输入端子5，其上可进一步配置有测试探针插座或探棒(未显示于图中)，其中量测模式功能键(SEL)亦可作为开关机的开关，例如当使用者按住SEL键达2秒以上时，则会将电表关闭；而在关机的状态下，按住SEL键达2秒以上时，则会将电表开启，在此种使用模式下，SEL按键可以取代开关3的功能。

本发明的量测装置1所具有的多个量测模式中，至少包括一个内定的自动侦测模式(SCAN)，其可随时自动判断输入端是否有待测物并且可以自动判断出与输入端子5连接的待测物的类别，并于完成待测物的类别判断后，可以对待测物进行数值量测，其详细的电路及判断过程已于前述中说明，在此不再赘述。接下来将说明量测装置1的其它操作功能。

首先，附加功能键4中的SEL按键是为方便使用者跳出侦测模式，并在直流电压/交流电压/直流电流/交流电流/电阻/电容/二极管/短路测试等功能中做切换，由使用者手动选取其所要量测的模式。例如，当输入信号为一个直流电压上有小的交流电压时，在自动侦测模式(SCAN)下，很明显地，量测装置1会将待测信号判定为一个直流电压，并进行量测，然后在显示装置2上显示直流电压的数值。若使用者想要量测的是直流电压上的小交流电压信号时，则可由SEL键来选择切换成交流电压模式，此时，量测装置1就会将小的交流电压信号的数值在显示装置2上显示。

接着，附加功能键4中的VAHz按键是当输入信号为一个AC的电压或电流信号时，使用者除了量测信号的电压或电流值之外，有时也会想量测信号的频率，此时可使用VAHz的附加功能键选择切换成频率量测模式。

然后，附加功能键中的RANGE是提供使用者可切换至手动固定档位量测模式(MANU)。由于本发明的电表会根据信号的状态自动切换至适当的量测范围，但是在某些场合，使用者可能会想要将档位固定住，例如量测一个变频信号的频率时，若能将档位固定住，档位才不致随着时间反复切换。

在此要强调的是，本发明的量测装置1在操作时，即内定进入自动侦测模式(SCAN)，用以自动判断待测物的种类，因此不需要待测物的选择开关，特别的是，在侦测模式进行的过程中大电压侦测单元110、电流侦测单元120及短路侦测单元70也同时被启动。而附加功能键4是由使用者以手动选择，其仅能选择对特定功能进行测试，因此并不影响量测装置1的自动扫描判断功能的达成。此外，本发明的量测装置1还可以附加上具有读值显示保持(HOLD)、最大最小读值(MAX/MIN)运算或背光启动(BLT)等功能键，但也可完全取消这些功能键让量万用电表1尽量操作简单化，只需保留SEL按键做开机/关机即可，如图11所示。

显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求项的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，包括：

一控制单元，依序提供多个侦测阶段；

一保护电路，其一第一端与一和待测物连接的输入端连接，其一第二端与该控制单元连接并依据该控制单元的信号执行切换动作；

一切换单元，由多个测试电路所组成，其一第一端与该保护电路的第三端连接，其一第二端与该控制单元连接并依据该多个侦测阶段依序执行切换动作，用以依序将该多个测试电路与该保护电路连接，其一第三端与一电流输入端连接；及

一侦测单元，其一第一端与该切换单元的一第二端连接，并由一比较电路依序对该与待测物连接的输入端的电压进行比较，并将比较的结果由一第二端送回至该控制单元；

其中该控制单元依据该侦测单元所传回的比较结果来判断待测物的种类。

2.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该保护电路中包括一对电子开关且该对电子开关接受该控制单元的控制。

3.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其进一步包括一大电压侦测单元，其第一端与该保护电路的第二端连接，而其第二端则连接至该控制单元以及其第三端与该保护电路的第三端连接。

4.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其进一步包括一电流侦测单元，其第一端与该电流输入端连接，而其第二端则连接至该控制单元。

5.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其进一步包括一短路侦测单元，其第一端与该切换单元的第二端连接，而其第二端则连接至该控制单元。

6.如权利要求5所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该短路侦测单元进一步与一蜂鸣装置连接。

7.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该控制单元所提供的多个侦测阶段依序为电压、二极管、电容和开路测试。

8.如权利要求7所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该二极管的侦测模式进一步分为一正偏压扫描信息及一负偏压扫描信息。

9.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该切换单元中的测试电路是自下列群组中选出：一输入电压测试电路、一二极管正偏压测试电路、一二极管负偏压测试电路、一电容的充电测试电路、一电容的放电测试电路以及一开路测试电路。

10.如权利要求1所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该控制单元是以一查表方式将该比较结果与一设定的表格比对并据以判断待测物的种类。

11.如权利要求9所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该输入电压测试电路包括：

一待测电压的输入端；

一第一端点，经由一第一电阻与该待测电压的输入端连接；

一第二端点，经由一第二电阻与该待测电压的输入端连接；及

一第三端点，经由一PTC电阻与该待测电压的输入端连接；

其中该第二端点及该第三端点为悬空，而该第一端点与接地点连接。

12.如权利要求9所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该切换单元中的二极管正偏压测试电路包括：

一待测物的输入端；

一第一端点，经由一第一电阻与该待测物的输入端连接；

一第二端点，经由一第二电阻与该待测物的输入端连接；及

一第三端点，经由一PTC电阻与该待测物的输入端连接；

其中该第二端点与该侦测单元中的比较电路连接，该第三端点与一正电压连接，而该第一端点与接地点连接。

13.如权利要求9所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该切换单元中的二极管负偏压测试电路包括：

一待测物的输入端；

一第一端点，经由一第一电阻与该待测物的输入端连接；

一第二端点，经由一第二电阻与该待测物的输入端连接；及

一第三端点，经由一PTC电阻与该待测物的输入端连接；

其中该第二端点与该侦测单元中的比较电路连接，该第三端点与一负电压连接，而该第一端点与接地点连接。

14.如权利要求9所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该切换单元中的电容的充电测试电路包括：

一待测物的输入端；

一第一端点，经由一第一电阻与该待测物的输入端连接；

一第二端点，经由一第二电阻与该待测物的输入端连接；及

一第三端点，经由一PTC电阻与该待测物的输入端连接；

其中该第二端点与该侦测单元中的比较电路连接，该第三端点与一负电压连接，而该第一端点为悬空。

15.如权利要求9所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该切换单元中的电容的放电测试电路包括：

一待测物的输入端；

一第一端点，经由一第一电阻与该待测物的输入端连接；

一第二端点，经由一第二电阻与该待测物的输入端连接；及

一第三端点，经由一PTC电阻与该待测物的输入端连接；

其中该第二端点与接地点连接，该第三端点与该侦测单元中的比较电路连接，而该第一端点为悬空。

16.如权利要求9所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该切换单元中的开路测试电路包括：

一待测物的输入端；

一第一端点，经由一第一电阻与该待测物的输入端连接；

一第二端点，经由一第二电阻与该待测物的输入端连接；及

一第三端点，经由一PTC电阻与该待测物的输入端连接；

其中该第三端点与该侦测单元中的比较电路连接，该第二端点为悬空，而该第一端点与一负电压连接。

17.如权利要求10所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该设定的表格为一内建的逻辑表。

18.一种自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，包括：

一控制单元，依序提供多个侦测阶段；

一侦测单元，其一第一端与该切换单元的一第二端连接，并由一比较电路依序对该与待测物连接的输入端的电压进行比较，并将比较的结果由一第二端送回至该控制单元；及

一量测单元，与该控制单元连接，于该控制单元依据该侦测单元所传回的比较结果来判断待测物的种类后，依据该控制单元的判断结果选择一相应的量测单元对该待测物进行量测，并将量测的结果显示于一显示装置。

19.如权利要求18所述的自动选择量测功能的量测装置，其特征在于，其中该量测单元由一模拟/数字转换电路、一数据处理电路以及一档位控制电路所组成。