CN101706515A - 一种电动探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动探头，包括探头本体、探头调节机构和动力机构，探头本体上具有至少两组探针，每组包括至少一根探针，探头本体与探头调节机构相连，通过动力机构对探头调节机构提供动力，调整探头本体上探针之间的距离。本发明的电动探头以电力为驱动探针间距离的动力机构，代替现有的以手和手指调整探头探针距离的探头。具有调整方便，控制准确的优点。该电动探头可以与各种常用的测试仪表连接后组成新型测试仪表，如：示波器、LRC元件测试仪、电路分析仪等。

Description

一种电动探头

技术领域

本发明涉及一种电子仪器仪表领域使用的测试工具，具体涉及一种连接仪器仪表和被测试电路或器件的探头。

背景技术

现有测试电子器件的测试工具为两个独立的表笔或探头，进行电子元件的测量过程中，使用者需要两手握持两个表笔或探头，并将两个表笔或探头与待测电子器件的端点接触，进行测量。由于待测电子元件的规格不同，需要在测量的同时调整仪表的参数，此种表笔或探头分体设计的测试工具给电子器件的测量带来诸多不便。

针对以上的问题，又出现了一种两个探头连接在一起的测试工具，可以一只手进行操作，以手和手指为动力调整两个探头间的距离，以适应不同距离的被测电子器件的两个端点。但是此种测试工具虽然在操作上与上述的测试工具相比更为方便，不需用两只手调整两个探头之间的距离，但是对于连续测量电路板上多个不同规格的电子器件，需要频繁的手动调节探头间的距离，测量起来十分不便，对于规格较小的电子器件，由于其测量端点之间的距离很小，单手操作不容易调整到合适距离，不能保证探针调整的精确度，容易出现误操作。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种单手以电动方式控制，可以精确调整探头探针之间的距离，能够方便、快捷的对待测电子器件进行测量的电动探头。

为实现上述目的，本发明的电动探头，包括探头本体、探头调节机构和动力机构，探头本体上具有至少两组探针，探头本体与探头调节机构相连，通过动力机构对探头调节机构提供动力，调整探头上探针之间的距离。

进一步，所述动力机构为旋转电机，所述探头本体包括两只调节臂，两只调节臂连接在所述探头调节机构上，所述探头调节机构包括调节臂上连接的驱动轮和所述动力机构连接的传动轮，两只调节臂上的驱动轮相互啮合，传动轮与其中一个驱动轮啮合，通过所述动力机构驱动传动轮旋转带动两个驱动轮旋转，进而调节两只调节臂上探针之间的距离。

进一步，所述动力机构为旋转电机，所述探头本体包括两只由第一摆杆和第二摆杆铰接组成的调节臂，其中第一摆杆的一端设置有探针，调节臂连接在所述探头调节机构上，所述探头调节机构包括第二摆杆的一端连接的驱动轮、第三摆杆和所所述动力机构连接的传动轮，两只调节臂上的驱动轮相互啮合，传动轮与其中一个驱动轮啮合，第三摆杆的一端与第一摆杆的中部铰接，另一端固定，通过所述动力机构驱动传动轮旋转带动两个驱动轮旋转，进而调节探针之间的距离。

进一步，所述驱动轮上连接有角度传感器，用于实时检测所述驱动轮的旋转角度，并将检测的信号数据发送给所述电动探头的控制系统，经控制系统对信号数据分析处理，控制所述旋转电机的工作方式，精确调整所述探针的距离。

进一步，所述动力机构为直线电机，所述探头本体包括两只调节臂，两只调节臂的一端铰接，其中部连接在所述探头调节机构上，该探头调节机构为两根铰接的支撑臂，两根支撑臂分别铰接在两调节臂的中部，通过所述动力机构驱动两支撑臂铰接点上、下移动，调整两支撑臂之间的开度，进而调节两调节臂上探针之间的距离。

进一步，所述两支撑臂的铰接点处设置有位置传感器，用于检测该铰接点上下移动的位置，并将检测的信号数据发送给所述电动探头的控制系统，经控制系统对信号数据分析处理，控制所述直线电机的工作方式，精确调整所述探针的距离。

进一步，所述动力机构为压电陶瓷，所述探头本体包括两只调节臂，分别与压电陶瓷的两极相连，两只调节臂连接在所述探头调节机构上，该探头调节机构为两根支撑臂，两根支撑臂分别一端铰接在两调节臂的中部，两根支撑臂另一端固定，通过所述动力机构驱动两只调节臂之间的开度，进而调节两调节臂上探针之间的距离。

进一步，所述探针表面设置绝缘层，绝缘层表面设置金属层，金属层与电气地连接，对所述探针形成屏蔽保护。

进一步，所述探头本体连接在外壳上，所述探头调节机构和动力机构设置在外壳内，外壳上设置有用于显示所述探针之间距离的显示器，所述探针上连接导线与测试仪表相连，其中测试仪表与外壳为一体或者分体设置。

进一步，所述外壳上设置有控制开关，用于控制所述动力机构的工作或者停止，控制开关为手控、脚控、声控中的一种或多种组合控制方式。

本发明的电动探头以电力为驱动探针间距离的动力机构，代替现有的以手和手指调整探头探针距离的探头。具有调整方便，控制准确的优点。该电动探头可以与各种常用的测试仪表连接后组成新型测试仪表，如：示波器、LRC元件测试仪、电路分析仪等。

附图说明

图1为本发明的电动探头结构框图；

图2为本发明的电动探头示意图；

图3为实施例1中电动探头的示意图；

图4为实施例2中电动探头的示意图；

图5为实施例3中电动探头的示意图；

图6为实施例4中电动探头的示意图；

图7为本发明的电动探头操作示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图3所示，本发明的电动探头，包括调节臂1、2、传动轮31、驱动轮32、33和旋转电机5，调节臂1、2上分别对应设置驱动轮32、33，驱动轮32和驱动轮33之间互相啮合，驱动轮32与传动轮31相啮合，传动轮31与旋转电机5相连，由旋转电机5提供动力旋转，并带动驱动轮32、33旋转，进而调节与其相连的调节臂1、2之间的开度来调整调节臂1、2上设置的探针11的距离.如图2所示，传动轮31、驱动轮32、33和旋转电机5均装于外壳6中，外壳6中还设置有与旋转电机相连的变速箱5，旋转电机5通过变速箱7减速，通过蜗杆输出动力.蜗杆把动力传递到传动轮31，电源通过开关51、52与旋转电机5连接.开关51开，旋转电机5正转，对应于增大探针11间距离，开关52开，旋转电机5反转，对应于减少探针11间距离，停止则不变.开关为三位开关，使用时，极为方便，左推开关则旋转电机5正转，增大探针1间距离，右推开关旋转电机5反转，减小探针见距离，保持开关位置在中间，下压后松开开关则启动“镊子模式”.探头的电源可以由电池或通过导线8与探针11相连的测试仪表9提供.旋转电机轴装有蜗杆，探针支撑半轮为涡轮结构，探针支撑半轮固定在机体上，蜗杆与涡轮连接，蜗杆把动力传给涡轮，并且有自锁功能，即涡轮无法把动力传给蜗杆.其中旋转电机5采用步进电机作为动力，可以精确的控制转动角度，能够保证调整探针间距离的准确度.另外，也可以用角度传感器4测驱动轮32、33的转动，并将检测到的信号反馈到控制系统中，经控制系统对信号数据分析处理，控制旋转电机5的工作方式(启动、停止).

如图1所示，本发明的电动探头控制系统由CPU作为主要控制装置，控制系统的主要功能是：(1)控制电机的启动、停止。步进值的大小，即探针距离的步进大小。步进速度的快慢，即探针距离改变速度的快慢。(2)控制键的定义，有三种定义：连续改变探针距离模式，步进改变探针距离模式，镊子模式。(3)存储不同的功能程序和模式。(4)接受功能设置。(5)显示功能设置。(6)与测试仪表的通信功能。手持电动探针依靠控制系统的这些基本功能，完成整体的功能，这些功能是：(1)模式选择，有三种：连续改变探针距离模式，步进改变探针距离模式，镊子模式，其中镊子模式指电动探头在控制开关不动作时，探针之间的开度为一定值，这一定值为控制系统中程序预先确定的，按下开关后，两探针之间合拢，到夹持到待测元件端子间受力至某一预定值时停止，可以将待测元件夹起，松开开关两探针之间的距离恢复为原始的开度，以实现镊子的功能，显示时显示实际距离值(毫米)和改变速度(毫米/秒)，也可以以英制显示。(2)工作模式下的参数设定：对于连续改变探针距离模式，键61定义为增加探针距离，键62定义为减少探针距离，选择开关63，选择步进值，步进值被定义为，集成电路和连接件的标准值：0.125mm，0.2mm，0.25mm，0.5mm，1mm，1.25mm。显示时，显示管脚间距和管脚个数值。表面贴元件封装的标准值：0105，0201，0402，0603，0804，1206，1806共8种，显示时，显示元件封装和实际距离。键61和62为手控、脚控、声控中的一种或多种组合控制方式。

电动探头也可以和测试仪表9做成一体。测试仪表9可以为各种常用的测试仪表与电动探头组成新型测试仪表，例如：示波器，LRC元件测试仪，电路分析仪等。本实施例中以万用表为例说明，万用表测试电路由CPU控制，并由CPU读取数据。万用表测试电路和IC采用常规电路和方法，在此不做详细论述。电动探头由同一个CPU控制，控制方法与软件与前述相同。(其控制方法均采用的现有技术，在此不详细论述)。

实施例2：

如图4所示，本发明的电动探头，包括调节臂1’、2’、传动轮31’、驱动轮32’、33’和旋转电机5’，调节臂1’、2’为两根摆杆铰接连接的二连杆机构，其中一跟杆上分别对应设置驱动轮32’、33’，驱动轮32’和驱动轮33’之间互相啮合，驱动轮32’与传动轮31’相啮合，传动轮31’与旋转电机5’相连，调节臂1’、2’上的另一跟连杆端头设置探针，其中部与摆杆34、36铰接连接，摆杆34、36另一端铰接固定在电动探头外壳上，传动轮31’由旋转电机5提供动力旋转，并带动驱动轮32、33旋转，进而调节与其相连的调节臂1、2之间的开度来调整调节臂1、2上设置的探针11的距离.其中旋转电机5’采用步进电机作为动力，可以精确的控制转动角度，能够保证调整探针间距离的准确度.另外，也可以用角度传感器4’测驱动轮32’、33’的转动，并将检测到的信号反馈到控制系统中，经控制系统对信号数据分析处理，控制旋转电机5’的工作方式(启动、停止).

本实施例中只是在电动探头的角度调节机构的形式上做了改变，电动探头的控制系统等其它部分均与实施例1中相同。

实施例3：

如图5所示，本发明的电动探头包括调节臂1”、2”和压电陶瓷致动器5”，调节臂1”和2”接压电陶瓷电机5”的两极，调节臂1”和2”中部铰接摆杆35”、37”，摆杆35”、37”的另一端分别铰接固定在电动探头的外壳上，压电陶瓷致动器5”两端伸缩带动其上的调节臂1”和2”之间的距离增大或减小。

本实施例中的动力机构采用压电陶瓷致动器，使探针的之间距离调节更加细微，并通过在调节臂1”、2”中部设置摆杆35”、37”适当提高调节臂1”、2”之间的调节开度范围，能够有效测量较小规格的电子元件，本实施例中电动探头的控制系统等其它部分均与实施例1和2中相同。

实施例4：

如图6所示，本发明的电动探头包括调节臂1”’、2”’、支撑杆34”’、36”’和直线电机5”’，调节臂1”’、2”’之间铰接连接，其中部分别铰接连接有支撑杆34”’、36”’，支撑杆34”’、36”’另一端铰接连接在一起，支撑杆34”’和36”’的铰接点处设置直线电机5”’，通过直线电机5”’驱动铰接点上、下移动，控制调节臂1”’、2”’之间的开度，进而调节两调节臂上探针11”’之间的距离。

如图7所示，本发明的电动探头在使用时只需要单手操作，通过电动机提供动力，手指控制电动机控制系统，进而简单方便的调节探针之间的距离。在机体上还设置了显示器62，用于显示测试时的各种参数。

本实施例中在支撑杆34”’、36”’铰接点处设置有位置传感器，用于检测该铰接点上下移动的位置，并将检测的信号数据发送给电动探头的控制系统，经控制系统对信号数据分析处理，控制直线电机的工作方式(启动、停止)，精确调整探针11”’的距离。

本实施例中只是在电动探头的角度调节机构的形式上做了改变，电动探头的控制系统等其它部分均与实施例1中相同。

上述实施例1、2、3和4中电动探头上的探针表面设置绝缘层，绝缘层表面设置金属层，金属层与电气地连接，对探针形成屏蔽保护。可以根据需要，设置每组两个探针，以便采用四线制，对电路作精密测量。遇到电子元件测试点表面有氧化、污物或保护层时，可能会导致测试时接触不良，无法测试，此时可以开启电动探头的振动模式，此模式下探头探针作微量张开合拢的反复动作(动作距离为几十微米到几百微米，但是始终保持两探针间的距离不变，具体通过控制系统控制)，通过探针划碾被测元件表面，使其接触良好，使得测试更加准确。

本发明具体实施方式中介绍了几种常见的动力机构和角度调节机构的形式，其中压电陶瓷致动器：具有动作精细，结构简单，动作可以提到微米水平，甚至可以在显微镜下操作，缺点是动作距离有限.电动机(含电动机，直线电机，陶瓷电机)，机构复杂，控制距离大，为常用方案.电磁致动器处于上述两者的中间状态.

需要指出的是根据本发明具体实施方式所做出的任何变形，均不脱离本发明的精神以及权利要求记载的范围。

Claims (10)

1.一种电动探头，其特征在于，包括探头本体、探头调节机构和动力机构，探头本体上具有至少两组探针，每组包括至少一根探针，探头本体与探头调节机构相连，通过动力机构对探头调节机构提供动力，调整探头本体上探针之间的距离。

2.如权利要求1所述的电动探头，其特征在于，所述动力机构为旋转电机，所述探头本体包括两只调节臂，两只调节臂连接在所述探头调节机构上，所述探头调节机构包括调节臂上连接的驱动轮和所述动力机构连接的传动轮，两只调节臂上的驱动轮相互啮合，传动轮与其中一个驱动轮啮合，通过所述动力机构驱动传动轮旋转带动两个驱动轮旋转，进而调节两只调节臂上探针之间的距离。

3.如权利要求1所述的电动探头，其特征在于，所述动力机构为旋转电机，所述探头本体包括两只由第一摆杆和第二摆杆铰接组成的调节臂，其中第一摆杆的一端设置有探针，调节臂连接在所述探头调节机构上，所述探头调节机构包括第二摆杆的一端连接的驱动轮、第三摆杆和所述动力机构连接的传动轮，两只调节臂上的驱动轮相互啮合，传动轮与其中一个驱动轮啮合，第三摆杆的一端与第一摆杆的中部铰接，另一端铰接固定，通过所述动力机构驱动传动轮旋转带动两个驱动轮旋转，进而调节探针之间的距离。

4.如权利要求2-3任一项所述的电动探头，其特征在于，所述驱动轮上连接有角度传感器，用于实时检测所述驱动轮的旋转角度，并将检测的信号数据发送给所述电动探头的控制系统，经控制系统对信号数据分析处理，控制所述旋转电机的工作方式，精确调整所述探针的距离。

5.如权利要求1所述的电动探头，其特征在于，所述动力机构为直线电机，所述探头本体包括两只调节臂，两只调节臂的一端铰接，其中部连接在所述探头调节机构上，该探头调节机构为两根铰接的支撑臂，两根支撑臂分别铰接在两调节臂的中部，通过所述动力机构驱动两支撑臂铰接点上、下移动，调整两支撑臂之间的开度，进而调节两调节臂上探针之间的距离。

6.如权利要求5所述的电动探头，其特征在于，所述两支撑臂的铰接点处设置有位置传感器，用于检测该铰接点上下移动的位置，并将检测的信号数据发送给所述电动探头的控制系统，经控制系统对信号数据分析处理，控制所述直线电机的工作方式，精确调整所述探针的距离。

7.如权利要求1所述的电动探头，其特征在于，所述动力机构为压电陶瓷，所述探头本体包括两只调节臂，分别与压电陶瓷的两极相连，两只调节臂连接在所述探头调节机构上，该探头调节机构为两根支撑臂，两根支撑臂分别一端铰接在两调节臂的中部，两根支撑臂另一端铰接固定，通过所述动力机构驱动两只调节臂之间的开度，进而调节两调节臂上探针之间的距离。

8.如权利要求1-3任一项所述的电动探头，其特征在于，所述探针表面设置绝缘层，绝缘层表面设置金属层，金属层与电气地连接，对所述探针形成屏蔽保护。

9.如权利要求1所述的电动探头，其特征在于，所述探头本体连接在外壳上，所述探头调节机构和动力机构设置在外壳内，外壳上设置有用于显示所述探针之间距离的显示器，所述探针上连接导线与测试仪表相连，其中测试仪表与外壳为一体或者分体设置。

10.如权利要求9所述的电动探头，其特征在于，所述外壳上设置有控制开关，用于控制所述动力机构的工作或者停止，控制开关为手控、脚控、声控中的一种或多种组合控制方式.

Images