CN1059406A - 至少有三个输入连接器的万用表 - Google Patents

Abstract

至少具有三个输入连接器的万用表。在带有多 个输入连接器的万用表中，存在着接错测量导体的危 险，即其量程开关的定位与所要接线的输入连接器不 符。为了避免由于接错输入连接器而造成的损坏，将 一个电的和(或)机械的截止装置耦合到量程开关上， 从而可以禁止特定的输入连接器。禁止以如下的方 式进行，即，经测量导体将采集的被测信号连接到相 应的输入连接器上，输入该连接器的被测量应对应于 由量程开关所定位的被测量。

Description

本发明涉及一种万用表，它至少具有三个输入连接器，尤其是构成插座触点的连接器，以便与两个测量导体相连;当改变被测量时，L₁和L₂中至少有一条线被连接到分配给这一新的被测量的另一输入连接器上，并将测量量程开关，打在与所选被测变量相应的量程。

在各种测量仪器当中，由于万用表在实验室和工作车间中具有多种用途，几乎到处可见，并且普遍受到业余爱好者的喜爱。这些测量仪器可以测量许多参量，仅提几个为例，可以通过测电流来测量电压，电阻、电平以及频率等。这些测量电路用于检测不同的被测量，因而它们之间的差异是相当大的，这就意味着对于不同的被测量在测量时必须提供不同的输入电路。

然而，万用表的多用性也包含着危险。因此，重要的是在每一次测量之前，要接入与待测量相适应的正确的输入电路。例如，如果要测量供电电压，由于疏乎而误接在测量电流用的输入电路上，那么对于万用表甚至对操作者来说都会带来严重的后果，如果电网的保险丝断开得不够快的话。一般地说，由于在断开电路时出现的电弧跨接在万用表保险丝的两端，所以，装在万用表内的保险丝往往不足以使该万用表与高压电源迅速断开。

在将各种被测量加到不正确的输入电路的其它组合中，对于被测物、万用表和操作者也会产生类似的问题和危险。既便是操作的错误未造成直接的危险，但是也总是会产生间接的危险。比如说，由于一个已被接入的输入电路碰巧失效，就是说被测电压未被接到测量系统上，则万用电表会显示出没有电压的假象。这种虚假的无电压显示，有时会导至操作者从事危及其生命安全的操作。

因此，人们开始注意到如何依靠万用表本身的结构使这种利用万用表时的不正确操作无从发生。在许多万用表中，不同的输入电路具有一个对所有输入电路均共用的第一输入连接器和与被测量相应的特定测量电路专用的第二输入连接器。一般地说，与每一待测量相关的会有多个量程，例如对于待测量“电压”而言，会有1，3，10，30V等量程。在这种情形中，该输入电路内带有分压器，所有的电压均被分压或通过放大器升压，以使这些电压值与所用测量系统相匹配。

采用一个量程开关将分压器转换到一所期望的电压测量范围，或将分流器转换到一所期望的电流测量范围。在测量仪器的操作过程中，必须注意使量程开关指向与被测量相应的量程。同时必须确保，在万用表的输入端口，使测量导体与正确的输入连接器相连，从而连接到正确的输入电路上。

显然，在精力不够集中的情况下，尤其是由非专业人员操作时，上述操作须知中的某一点可能被忽略，因而或是接到不正确的输入电路上，或是选择了不正确的测量量程。

当然，人们曾试图通过采用附加的安全措施以避免不正确的操作所引起的危险。这种保护性电路采用了静态与动态继电器开关、包含有晶体管和可控硅的受控半导体开关以及特制的可熔断连接线。尽管采用上述方法有时造价是相当高的，然而一旦操作错误出现，已有技术设备中绝不可能总是安全地切断出现在由现代万用表所提供的狭小内部空间中的高压电压源。只有尽量排除错误操作才能降低其危险性。

人们曾试图通过转换其输入电路来取代测量导体换位的方法，解决这一问题。虽然这种方法在某种程度上方便了这种测量仪器的操作，但问题并未消除。大家知道，输入电路的转换既可由附加的输入电路转换开关来实现，也可以由量程开关的附加控制来实现。附加的输入电路转换开关只是将问题转移到另一部件，因为此时需要以相同的注意力来确保输入电路转换开关和量程开关均被定位到符合被测量的要求。另一方面，在量程开关上的全部开关转换功能的结合意味着该开关装置须不仅能承受小功率而且也能切换大功率，这就又导致了该部件造价的可观增加。此外应当注意的是，既便是一个单个开关也总有可能被定位在错误的位置上，这就不可避免与一个不正确的输入电路连接，因而在操作部件数量上的降低，并不能保证操作更加安全。需要确保两个工作部件正确定位，导致了对操作注意力集中的更高的要求。

本发明的目的是提供一种万用表，它至少具有三个输入连接器，尤其是构造成插座触点的连接器，以便与两个测量导体相连;当改变被测量时，两个测量导体中至少有一个被连接到分配给这一新的被测量的另一输入连接器上;并将量程开关打在与所选被测量相应的量程上。该万表备有一个量程开关，它只需将非常小的功率传送至测量系统，但却可以使操作者避免将在量程开关上未定位的被测量误接到输入电路上。

本发明的目的可采用下列手段来实现：耦合到测量量程转换开关的是一个电和/或机械的禁动装置，它可以一种方式禁止特定的输入连接器，由此实现禁止其它几个输入联接器采集信号而只有一个特定的输入联接器与被测变量相连，而该变量对应于由量程开关而设定的被测量。本发明之目的实现及进一步的说明在后面的从属权利要求中被提到。

根据本发明，由于一个禁动装置耦合到测量量程开关设定的相关的开关上，因而有可能就其连接器所做的接触来禁止输入连接器，使得接受测试信号的接触以这样的一种方式进行，即在每一种（测试）情况中，能够进行的接触仅对应一特定的输入连接器。作为这种耦合的结果，分配给所说输入连接器的可测变量对应着由量程开关设定的可测变量。这种至量程开关的耦合，既可用机械的方法也可以用电的方法来实现。采用这两种方法，使用者均可避免错误地接通一个不属于量程开关上所选的被测量的输入电路，从而使该测量仪器的操作安全性大为提高。

一种构造很简单的禁动装置可以用机械手段来实现。具体方法是只要提供一个连接到量程开关的禁动连杆，当以某种方式驱动测量量程开关时，该连杆的位置将随输入连接器位置的改变而改变，以便防止特定的连接器与测量导体接触部分之间的连接，该测量导体的接触部分最好是做成插头状的。通过量程开关和禁动连杆间的紧耦合可在安全性方面获得实际的收益。因为，如果这测量导体被连通，在插座内的插头就会将这禁动连杆固定在其位置上，因而，由于这耦合部件抵住了不期望的切换，使该量程开关受到保护。结果是用户在切换至另一个被测量之前不得不首先拔出插头，从而也使禁动装置松开。断开输入电路确保了切换只能在无电压的状态下进行，从而没有危及切换开关接触的电流经过。当切换以后仍旧是只有与量程开关相应的被测量才能与输入联接器连接。

这禁动连杆最好是由绝缘塑料制成，并且在定位上要使其能从垂直于插入方向上锁住至少一个具有插座形式的输入连接器的信号采集通道。对于一个机械禁动装置的详细设计会有相当多的方案不可能都在此提到。这种禁动连杆总是与相关的量程开关的类型及构造相匹配，所以转动或滑动的连杆获得了优先的应用。禁动连杆上有一个开口，其位置相应于量程开关的开关位置，该开口总是使与测量量程开关上的可测量对应的输入连接器采集通道畅通。

此外，该连杆可在输入连接器区域的一凹陷区内移动，该凹陷区是在万用表壳壁上形成的，用来容纳和安装连杆。在这种情况下，该量程开关上的一个手动的启动部件以这样的方式作用在该禁动连杆上，即使它的位置与输入端子同步改变。

量程开关和禁动连杆的耦合最好采用如下方式，即该量程开关的驱动部件是放置在与禁动连杆同一个平面或平行的平面中，其构造如同一可旋动部件，而且耦合部件要确保其相互啮合。通过适当的方式可以保证只在由一开关元件执行的转动的部分区域内才发生该禁动连杆的紧耦合。

这样一种设计方案，即，禁动连杆的紧耦合并不发生在量程开关的整个转动区域内，其目的在于，禁动连杆的位置勿需作任何改变即可对同一被测变量进行不同量程的转换。

在驱动部件上构成的开关转换轮至少带有一个齿，利用该齿耦合在可转动的禁动连杆的另一个齿上，最好耦合在一双股叉的槽中，如同间歇移动联动装置那样。

用于接通特定的输入端子而设置在禁动连杆上的开口在设计上必须使其在开关转换时与输入连接器的相关位置相对应。倘若输入端子的分布呈圆弧形时，在一个设计成可转动的盘形禁动连杆上，其开口可以是一个圆孔。如果输入连接器是象通常那样沿一直线分布，则此开口就应设计成一个长孔，以补偿在旋转时产生的失配。

一个带有合适开口的单片禁动连杆也可用一个由多个禁动滑板构成的禁动环节来取代。这些禁动滑板中的每一个都应以同一种方式安装成如下状态：即，由于向着使每个禁动滑板，保持其静止状态的一个弹簧的力的方向移动，该滑板被移到一个位置，在该位置上通过一个由量程开关驱动的凸型滑板禁动输入连接器。与此同时，量程开关的驱动部件可以通过平移或转动作用在该凸型滑板上。

原则上说，一个电动禁动装置在其构成方式上应当使其输入连接器中的至少有一个（最好作成插座型）带有一个可被电磁驱动的禁动部件，该部件可形成一个防止进行接触的部位。举例来说，假如定位在量程转换开关的被测量与分配给该输入连接器上的被测量不符时，则其插座上的信号采集通道即被锁住。在这种情况下，再次需要一个电磁驱动的禁动部件与量程转换开关耦合，而这种耦合是通过向量程转换开关的转换部分引入一个触发开关电路实现的。

图1是一个带有可转动禁动连杆板的万用电表的平面图，

图2是图1所示万用表的侧视图，其中可以看到沿Ⅰ-Ⅰ线的剖面局部，

图3是一个开关转换部件的平面图，

图4是一个开关部件剖面的侧视图，

图5是一个可转动的禁动连杆的平面图，

图6是一个可转动的禁动连杆的侧视图，

图7是一个具有若干单个禁动滑板的禁动连杆，

图8是一个当滑动开关带有多个禁动滑板来作为禁动连杆时的测量量程开关，

图9是一个当滑动开关仅有一个禁动连杆时的测量量程开关，

图10是一个带有电磁禁动装置的测量量程开关，

图11是一个带有电磁驱动安全卡销的插座。

在将一个量程开关与一个机械禁动装置耦合的许多种可能的方案中，第一个实施方案如图1和图2所示。万用表壳20的面板21a上有一个显示屏28，多个操作部件29，一个量程开关S和输入接触器1，2a-2c。一个禁动连杆SK与量程开关S耦合，它仅以虚线在图1中描绘出来，因为它是处于面壁21a的内侧的一个凹陷区域22中，从外面看不见。

量程开关S的细节，准确的说，即对与禁动连杆SK的相互作用十分重要的驱动部件5的更为详尽的细节，将通过图3至图6所示的部件图加以说明。量程开关S的驱动部件5包括有一个环状开关轮5a，一个开关扭把5b，一个柱状的第一耦合部件5c和一个未示出的、对该开关接触顶板起驱动作用的开关臂（Switch  blade）5d。通过起着脊梁作用的扭把5b将开关臂5d和开关轮5a相连接。在开关轮5a上形成的柱状第一耦合部件5c便可能产生一个啮合，该啮合使得在开关连杆SK相关连的第二耦合部件25处产生了开关轮与连杆两部件的耦合。

耦合装置按照单臂摩尔太交叉（Geneva  movement）方式与双股叉25a，25b相互作用，其中这25a与25b形成一个导槽25c，以容纳柱状的第一耦合部件5c。如果在开关轮5的转动中所选择的转角被超出，则柱形耦合部件5c将滑出导槽25c从而解除这两部分间的紧耦合。在这一区域，有可能将该量程开关S进一步转动，并且可定位于其它的、通常是与同一被测量相关的量程，而禁动连杆SK则保持在它的终端位置。只有当开关轮5a回转时，第一耦合装置5c才与同其接触的第二耦合部件25相啮合并保证禁动连杆SK至少被驱动到下一个开关位置。

在图1的实例中，本测量仪器具有三个输入连接器2a，2b，2c，每一个都被分配给特定的被测量A，B，C。此外还具有一个对所有三个输入连接器来说为共用的输入连接器1。该禁动连杆SK带有一个开口3，根据量程开关S的开关位置，该开口接通一个特定的输入连接器2a或2b或2c。如果量程开关S已被定位于被测量B，则在该位置上禁动连杆SK仅接通输入连接器2b。倘若量程开关被进一步顺时旋转至被测量c，则禁动连杆SK将可能相应地移动并接通输入连接器2c。开口3的形状为长形孔，以便补偿所出现的失配，这种失配是由于相对于以一直线排列的输入连接器2a-2c而转动禁动连杆SK产生的。如果这些输入连接器2a-2c相对于禁动连杆SK的安装定位在一个圆弧上，那么一个具有足够大直径的圆形开口就完全可以了。

禁动连杆SK是采用一个安装柱24来固定的。安装柱24位于面板21a的内壁上的，并且啮合在禁动连杆SK的一个孔33中。同样安装在面板21a中但是置于其外壁上的是驱动部件5。从这两个耦合部件5c和25所在的平面开始，禁动连杆SK延伸至一个禁动板26，在该板中，开口3的置位是以这样的方式进行的，即它可以滑盖在具有插座4形式的输入连接器2a，2b，2c上并且总是仅仅接通一个特定的信号采集通道4a。朝着表壳的内侧，禁动连杆进一步被掩盖开口22的掩盖层27所保护。开口22的尺寸应根据禁动连杆SK的旋角与尺寸来决定。

如图7至图9所示，对于如何将一禁动连杆耦合到量程开关S、如何对应于测量导体的连接而能够禁止或接通特定的输入连接器2a-2c具有多种方案可供选择。在图7中，借助于3个禁动滑板SS1至SS3构成了禁动连杆SK，其中，每一个滑板均利用一弹簧FE，保持在某一禁止位置，从该位置起，滑板仅可受一凸型滑板NS的作用而被移位至一个接通位置。在这一实例中，凸型滑板NS保证了禁动滑板SS2的开口3接通输入连接器2b。所说的输入连接器2b对应于由量程开关S定位于B的被测量。

与图7相对应，在图8所示出的禁动连杆的动作模式中，其凸型滑板NS仅可由直线移动式的量程开关S驱动，而不能象图7那样由一个旋转式量程开关S驱动。

图9示出了与量程开关S相关的驱动部件，不一定非固定在该测量仪器的操作板面上，也可以固定在某一个侧面上。在本实例中，采用一个特别简单的禁动连杆，因为它的直线形位移直接地与输入连接器2a-2c的直线形排列相对应。

图10和图11示出了对于特定的输入连接器的2a、2b的禁动还可以借助于一个电磁驱动的安全卡销R来实现。图10示出了量程开关与两个辅助电路H1，H2的耦合，在辅助电路中装有磁定位器M₁、M₂，M₁或M₂可以利用安全卡销R₁或R₂来禁动与其相关的输入连接器2a或2b，即相当于禁止一测量导体L2与插头ST₂的连接。在本例中，量程开关S有一个附加的转换部分S1，根据由量程开关S所作的选择，S₁被分配给了被测量B同时也分配给了输入连接器2a，它将辅助电路H1与电压源U连接起来，从而驱动磁定位器M1，进而利用安全卡销R1来禁动输入连接器2a。从图示为电压源的检测目标开始，带有插头ST1和ST2的测量导体L1和L2仅能与共用输入连接器1和分配给被测量B1的输入连接器2b连接，从而关闭输入电路b。一个量程网络N连接到量程开关S上其类型与结构必须适合于特定的被测量。检测信号通过网络N，达到实际测量系统Z，该系统用来对检测信号进行测量和显示。当量程开关S转换至被测量A后，磁定位器M1将再度把相应的安全卡销R1拉回到它的起始位置，从而接通了用于被测量A的输入连接器，同时第二个磁定位器M2将被启动并利用第二个安全卡销R2来禁动输入连接器2b。

图11用来说明带有安全卡销R并具有插座4形式的输入连接器2a、2b。卡销R是由磁定位器M驱动的并当接触时将关闭插座4的信号采集通道4a。

Claims (13)

1、万用表，它至少具有三个输入连接器(1，2a-2c)，尤其是构造成触点的连接器，以便连接两个测量导体(L1，L2)；当改变被测变量(A-C)时，L1与L2中至少有一条被连接到与新的被测量(A-C)对应的另一输入连接器(1，2a-2c)上；万用表的量程开关(S)移至与被测量(A-C)对应的开关位置；其特征在于耦合到测量量程转换开关(S)的是一个电和/或机械的禁动装置(R，SK)，它可以如下方式禁止特定的输入连接器(1，2a-2c)，即它总是只可能将用于采集一个测量信号的输入连接器(1，2a-2c)经测量导体(L₁，L₂)连接到一可测变量(A-D)，而该变量对应于随测量量程开关(S)被设定的可测变量(A-C)。

2、如权利要求1的万用表，其特征在于：其禁动装置（R、SK）为一块与量程开关（S）相连接的禁动连杆（SK），当启动量程开关时，禁动连杆（SK）的位置相对于输入连接器（1，2a-2c），以如下方式改变：即它阻止具有插头形式的特定输入连接器（1，2a-2c）与测量导体（L1，L2）联接，并且该量程开关（S）在接通测量导体（L₁，L₂）的情况下不能被转至另一被测量（A-C）的测量量程上。

3、如权利要求2的万用表，其特征在于：禁动连杆（SK）是由绝缘材料构成的，并且至少能从模向锁住一个具有插座（4）形式的输入连接器（1，2a-2c）的信号采集通道（4a），只要禁动连杆（SK）对相应输入联接器（2a-2d）处于禁动位置，则插头（St1，St2）的连接就被排除。

4、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：禁动连杆（SK）的类型和结构与量程开关（S）相适应，最好是采用旋动或滑动的板结构，在该禁动连杆（SK）上至少带有一个开口（3），其位置对应于量程开关位置，以使开口（3a-3c）总是接通具有插座（4）型式的输入连接器（1，2a-2c）的信号采集通道（4a），该输入连接器与量程开关定位的被测量（A-C）相对应。

5、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：禁动连杆（SK）可以移动，并被安置在输入连接器（1，2a-2c）区域中的一个凹陷区（22）内，该凹陷区位于壳壁（21）、最好是表壳的面壁（21a）上，用以采集信号与安装该禁动连杆，从而外向地覆盖至少一个输入连接器（2a-2c），一个手动量程开关的驱动部件（5），特别是其上面的开关转换轮（5a）作用在禁动连杆上，使其位置与相应的输入连接器（1，2a-2c）相对应地改变。

6、根据前述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：测量量程转换开关（S）的驱动部件（5）与被构造成可转动部件的禁动连杆（SK）安置在相同平面上或相互平行的平面上，并通过耦合元件（5c，25）相互啮合，这一啮合至少在驱动部件（5）的转动的部分区域内强制牵动禁动连杆（SK）。

7、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：转换轮（5a）具有第一个耦合部件（24），最好至少是一个柱，利用该部件至少能啮合在一个可转动的禁动连杆（SK）的第二耦合部件（25）上，该第二耦合部件（25）如同摩尔太交叉（间歇移动）联动装置那样最好为一个双壁叉。

8、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：其双壁叉（25）是以这样的方式构成的：即，能使转换轮（5a）的柱（5c）滑入双壁叉（25）的导槽（25c）并在其转动的反方向上滑出该导槽。

9、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：仅在转换轮（5a）的部分转动区域中以如下方式保持紧的耦合，即，转换轮（5a）可被进一步转到转动区的边缘，此时柱（5c）刚好离开双壁叉（25）的导槽（25c），而此时禁动连杆仍保持在其静止位置。

10、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：转换轮（5a）相对于禁动连杆（SK）的自由移动总是在这些点发生，在该点处，多个测量范围（A，A₁，A₂）对应于同一个输入连接器（2a）。

11、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：禁动连杆（SK）上有一个长孔形的开口（3），该长孔开口（3）用来补偿在相对于直线排列的输入连接器（2a-2c）转动时所产生的失配，并在相应的位置时，总是接通一个输入连接器（2a-2c）。

12、根据上述权利要求至少其中一项所述的万用表，其特征在于：其禁动连杆（SK）由若干单个的禁动滑板（SS1-SS3）构成，其中每一个滑板以如下方式安装，即，此滑板通过对使其保持静止状态的弹簧（FE）力的反方向位移，用一个由量程开关（S）驱动的凸轮滑板（NS）移动到禁止输入连接器（2a-2b）的位置。

13、根据权利要求1所述的万用表，其特征在于：至少有一个最好为插座形式（4）的输入连接器（1，2a-2d）带有一个最好是电磁驱动的禁动部件（R₁，R₂），并以如下方式布置，即，当定位在量程开关（S）的被测量与分配给输入连接器（2a-2d）的被测量（A-D）不相符合时，禁动部件（R₁，R₂）可处在一个禁止位置以避免连接，这一步骤最好是通过锁住插座（4）的信号采集通道（4a）来实现，禁动部件（R₁，R₂）的电磁驱动至少是由量程开关（S）上的一个转换部分（S1）所触发的。

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