CN108732402A - 智能表笔式万用表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能表笔式万用表，主支表笔的壳体上设有多个控制按键、LED发光二极管、OLED显示屏，内部装有主控芯片、蓝牙模块，锂电池等，可替换螺纹探头通过采集芯片电连接主控芯片，由采集芯片将采集的数据通过串口发送给主控芯片，主控芯片对数据进行读取和译码，转化为对应的测量数据；并将测量数据传入OLED显示屏上显示对应的测量结果，并通过蓝牙模块连接移动终端，将测量数据同步上传到移动终端的微信小程序或APP上，同时接收来自移动终端的控制命令实现相应操作。本发明可通过表笔端蓝牙无线连接微信小程序或移动端APP，以实现测量数据的实时显示、图表记录、存储、语音播报、数据上传与再处理等功能。

Description

智能表笔式万用表

技术领域

本发明涉及一种便携式测量仪器，特别涉及一种小型化、智能化、数字化的表笔式万用表。

背景技术

随着人们对电子设备安全要求的提高，各种新型电子产品在批量投入市场之前，必须经过测试仪器的合格检测；同时，当电子设备发生故障时，也需要通过测试仪器进行检修。因此，研发先进的测量仪器已经成为电子行业发展的重要任务。目前，检测、数显及集成电路技术的快速发展，为测量仪器的小型化、智能化、数字化创造了有利条件。

传统数字万用表在使用过程中，数据无法保存和传输，因此不能满足一些实验和科学研究的要求。另外，传统万用表体积和重量较大，携带不便，占用较大存储空间；按键操作复杂，且表笔线束较长，容易缠结、混乱，使用较为繁琐。同时，对于海量的测量数据无法上传至服务器，进行大数据分析和应用。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有新型笔式结构且具备智能硬件功能的智能表笔式万用表。

本发明所采用的技术方案是：一种智能表笔式万用表，包括主、副支表笔、防缠绕螺旋连接线，所述主、副表笔间通过防缠绕螺旋连接线连接，所述主、副表笔前端设有可替换螺纹探头，主支表笔的流线型笔式壳体上设有多个控制按键、LED发光二极管、OLED显示屏，内部装有主控芯片、蓝牙4.0模块，可充电锂电池、稳压芯片、充电芯片、采集芯片，所述可充电锂电池通过稳压芯片电连接主控芯片，为主控芯片供电；所述可替换螺纹探头通过采集芯片电连接主控芯片，由采集芯片将采集的数据通过串口发送给主控芯片，主控芯片对数据进行读取和译码，转化为对应的测量数据；并将测量数据传入OLED显示屏上显示对应的测量结果，并通过蓝牙4.0模块无线连接移动终端，将测量数据同步上传到移动终端的微信小程序或APP上，同时接收来自移动终端的控制命令实现相应操作。

进一步，所述智能表笔式万用表通过移动终端中的微信小程序或APP，可实现测量数据的实时显示、图表记录与存储、对测量数据的语音播报以及将测量数据上传至后台服务中心并进行大数据分析与应用。

进一步，所述移动终端通过微信小程序及APP可远程对所述智能表笔式万用表进行控制，控制内容包括测量数据类型切换、开关机、LED发光二极管开启

进一步，所述多个控制按键包括LED控制按键、POWER控制按键、HOLD按键、SELECT按键；所述LED控制按键用于控制位于主表笔探头处的LED发光二极管的点亮与熄灭；所述POWER控制按键用于供/断电源；所述HOLD按键用于测量数据在OLED显示屏上的显示，并将该数据发送到小程序端的特定区域保存，通过表格与折线图的形式体现，同时通过语音播报当前测量数据；所述SELECT按键用于顺序切换表笔的直流电压、交流电压、欧姆、二极管、通断、电容、频率、占空比共8个测量档位。

进一步，所述主控芯片通过ADC采集当前可充电锂电池电量，并通过OLED显示屏显示当前电量状态，可充电锂电池由充电芯片通过充电接口接入外部5V供电，实现对可充电锂电池的稳定充电。

进一步，所述OLED显示屏的分辨率为128×32像素，供电电压为3.3V，通过I2C总线与主控芯片通信连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种符合人体工程学的便携式新型万用表结构，替代了传统万用表体积较大的面板；本发明还具备智能硬件功能，通过与微信小程序及移动端APP的交互实现了表笔功能远程控制、数据实时显示、数据记录及图表绘制、语音播报等功能。上述设计有效提升了万用表使用者的用户体验，具有测量功能全，数据记录方便的显著技术优势。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的硬件框图；

图3为本发明的软件框图。

具体实施方式

下面结合本发明附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，2所示，本发明的智能表笔式万用表，包括主、副支表笔、防缠绕螺旋连接线2。主、副表笔间通过防缠绕螺旋连接线连接，主、副表笔前端设有可替换螺纹探头3，主支表笔的流线型笔式壳体1上设有多个控制按键、LED发光二极管4、OLED显示屏5，内部装有主控芯片、蓝牙4.0模块，可充电锂电池、稳压芯片、充电芯片、采集芯片，所述可充电锂电池通过稳压芯片电连接主控芯片，为主控芯片供电；所述可替换螺纹探头3通过采集芯片电连接主控芯片，由采集芯片将采集的数据通过串口发送给主控芯片，主控芯片对数据进行读取和译码，转化为对应的测量数据；并将测量数据传入OLED显示屏上显示对应的测量结果，并通过蓝牙4.0模块无线连接移动终端，将测量数据同步上传到移动终端的微信小程序或APP上，同时接收来自移动终端的控制命令实现相应操作。

本发明在结构上采用笔式形状，与传统市面常见的平板式万用表不同，本发明针对用户握持体验进行了外形设计优化，基于人体工程学设计了流线型笔式壳体1；主、副表笔间采用可伸缩螺旋线2连接，在没有拉伸时线束长度较短，拉伸时也可实现双探头远距离测量，从而消除传统万用表表笔线束带来的不便，更加灵活紧凑；表笔探头采用可替换螺纹探头3，规格可选、可定制，满足各类测量场景的需要。

相比于传统万用表，本发明采用按键灵活控制表笔功能。其中，当按下LED控制按键6时，可以控制位于主表笔探头处的LED发光二极管4的点亮与熄灭；当按下POWER控制按键7时，根据硬件电路，系统切断电源；当按下HOLD按键8时，可以保持当前测量数据在OLED显示屏5上的显示，并将该数据发送到小程序端的特定区域保存，通过表格与折线图的形式体现，同时通过语音播报当前测量数据；当按下SELECT按键9时，可以顺序切换表笔的直流电压、交流电压、欧姆、二极管、通断、电容、频率、占空比共8个测量档位。本发明所有按键在双手握笔测量时都可被轻易按下，与传统万用表相比更加灵活。

本发明硬件框图如图2所示。

为实现高性能，低功耗等需求，主控MCU选用兆易创新GD32F103C8T6嵌入式处理器作为主控芯片，数据采集与处理芯片选取FS9721_LP3。

为实现数据的无线传输，方便用户在手机端查看测量结果，本发明选用CC2541低功耗蓝牙4.0模块实现与微信小程序端或手机APP端的无线通信；表笔端通过蓝牙将实时测量数据与状态信息传输到微信小程序端或手机APP端，并在手机端同步显示接收信息。

本发明选用0.91寸OLED作为表笔端的显示设备，分辨率128×32像素，物理尺寸26.6mm×9.3mm，尺寸小巧，显示清晰稳定。供电电压仅需3.3V，通过I2C总线与主控芯片通信。

在本发明中，GD32作为整个系统电路控制的核心，通过相应I/O的改变来控制FS9721实现不同的测量功能；其次，FS9721将采集的数据通过串口发送给GD32主控芯片，主控芯片对FS9721发送的数据进行读取和译码，转化为对应的测量数据；最后，主控芯片在OLED显示屏上显示对应的测量结果，并根据需要连接手机蓝牙，将测量数据与需要记录的数据上传到微信小程序或手机APP端，同时接收来自手机端的控制命令实现相应操作。

本发明选用700mAh可充电锂电池作为供电电源，通过XC6206稳压芯片将3.7V供电转换为3.3V系统用电；同时，主控芯片通过ADC采集当前电池电量，在OLED显示屏上显示当前电量状态；此外，可通过10Micro USB充电接口接入外部5V供电经TP4056充电芯片实现对锂电池的稳定充电。

如图3软件框图所示，首先，表笔端检测是否接收到开机信号，若接收到则打开系统蓝牙与手机相连，并检测电池电量信息，同时解析万用表芯片的实时测量数据，将当前系统状态与测量数据在OLED上实时显示；其次，表笔端不断检测是否有按键按下，若关机按键被按下，则向系统发送关机信号，若功能按键被按下，则实现功能按键对应的操作，并修改OLED当前的显示信息；最后，系统通过蓝牙不断将表笔端的测量状态与测量数据发送到微信小程序或手机APP端，手机端将接收到的数据与状态信息实时显示在界面并上传至后台服务中心进行后续数据处理，通过语音播报需要记录的数据并以图表形式表现，且用户可以通过手机端向表笔端发送控制命令，在表笔端实现控制命令的对应切档操作并修改OLED的显示信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果时提出了一种符合人体工程学的便携式新型万用表结构，替代了传统万用表体积较大的面板；本发明还具备智能硬件功能，通过与微信小程序及移动端APP的交互实现了表笔功能远程控制、数据实时显示、数据记录及图表绘制、语音播报等功能；同时，微信小程序及移动端APP可将测量所得海量数据上传至后台服务中心，并进行大数据分析与应用。上述设计有效提升了万用表使用者的用户体验，具有测量功能全，数据记录方便的显著技术优势。

该智能表笔式万用表与传统万用表可测量的功能一致，具备交直流电压、电阻、二极管、通断、电容、频率和占空比等一般测量功能。区别于现有传统万用表，所述智能表笔式万用表具备符合人体工程学的表笔式形状及智能硬件功能。

现有传统万用表主体为方形测量面板，功能切换旋钮及显示屏集成于测量面板，两根测量表笔通过连接线从面板引出，传统万用表目前存在方形测量面板体积较大不易携带，引出式表笔线束易缠绕的缺点，使用上存在一定不足；本方案采用了符合人体工程学的表笔式设计，将PCB电路板、显示屏及供电所需的锂电池分置于两支测量表笔内，表笔间采用防缠绕螺旋线连接，通过该设计布局取代了传统万用表的方形测量面板；本方案通过按键切换的方式替代了传统万用表的功能切换旋钮，极大方便了用户手持式使用。

现有传统万用表普遍不具备智能硬件功能，无法进行测量数据的记录和交互。所述一种智能表笔式万用表采用了智能硬件的设计思路，通过智能表笔端内置蓝牙，与手机或移动设备建立蓝牙通讯，利用微信小程序和移动端APP开发了能够用于和所述智能表笔式万用表进行交互的软件程序。

本发明提出的智能表笔式万用表，其微信小程序及移动端APP可以对所测得数据进行实时显示，同时可以对测得数据进行实时记录并绘制成图表形式显示；微信小程序及移动端APP可以通过语音播报的形式，提示所测得数据；利用微信小程序及移动端APP可以远程对所述智能表笔式万用表进行控制，控制内容包括测量数据类型切换、开关机、LED模块开启等功能；微信小程序及移动端APP可将海量测量数据上传至后台服务中心，并进行大数据的分析与应用。

本发明提出的智能表笔式万用表具备夜间使用照明功能，表笔端按钮可以对表笔头上的LED灯光模块进行开关控制，以实现夜间使用场景下的照明功能。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种智能表笔式万用表，包括主、副支表笔、防缠绕螺旋连接线，其特征在于：所述主、副表笔间通过防缠绕螺旋连接线连接，所述主、副表笔前端设有可替换螺纹探头（3），主支表笔的流线型笔式壳体（1）上设有多个控制按键、LED发光二极管（4）、OLED显示屏（5），内部装有主控芯片、蓝牙4.0模块，可充电锂电池、稳压芯片、充电芯片、采集芯片，所述可充电锂电池通过稳压芯片电连接主控芯片，为主控芯片供电；所述可替换螺纹探头（3）通过采集芯片电连接主控芯片，由采集芯片将采集的数据通过串口发送给主控芯片，主控芯片对数据进行读取和译码，转化为对应的测量数据；并将测量数据传入OLED显示屏上显示对应的测量结果，并通过蓝牙4.0模块无线连接移动终端，将测量数据同步上传到移动终端的微信小程序或APP上，同时接收来自移动终端的控制命令实现相应操作。

2.根据权利要求1所述的智能表笔式万用表，其特征在于：所述智能表笔式万用表通过移动终端中的微信小程序或APP，可实现测量数据的实时显示、图表记录与存储、对测量数据的语音播报以及将测量数据上传至后台服务中心并进行大数据分析与应用。

3.根据权利要求1所述的智能表笔式万用表，其特征在于：所述移动终端通过微信小程序及APP可远程对所述智能表笔式万用表进行控制，控制内容包括测量数据类型切换、开关机、LED发光二极管开启。

4.根据权利要求1所述的智能表笔式万用表，其特征在于：所述多个控制按键包括LED控制按键（6）、POWER控制按键（7）、HOLD按键（8）、SELECT按键（9）；所述LED控制按键（6）用于控制位于主表笔探头处的LED发光二极管（4）的点亮与熄灭；所述POWER控制按键（7）用于供/断电源；所述HOLD按键（8）用于测量数据在OLED显示屏（5）上的显示，并将该数据发送到小程序端的特定区域保存，通过表格与折线图的形式体现，同时通过语音播报当前测量数据；所述SELECT按键（9）用于顺序切换表笔的直流电压、交流电压、欧姆、二极管、通断、电容、频率、占空比共8个测量档位。

5.根据权利要求1所述的智能表笔式万用表，其特征在于：所述主控芯片通过ADC采集当前可充电锂电池电量，并通过OLED显示屏（5）显示当前电量状态，可充电锂电池由充电芯片通过充电接口接入外部5V供电，实现对可充电锂电池的稳定充电。

6.根据权利要求1所述的智能表笔式万用表，其特征在于：所述OLED显示屏（5）的分辨率为128×32像素，供电电压为3.3V，通过I2C总线与主控芯片通信连接。