CN110702962A - 具有防误测量功能的数字万用表通用表笔 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，包括红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头，具有防误测量功能的数字万用表通用表笔还包括带电识别装置，红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头均与带电识别装置电连接；带电识别装置包括电源模块、单片机模块、信号调理模块和声光报警模块，单片机模块、信号调理模块和声光报警模块均与电源模块电连接，信号调理模块和声光报警模块均与单片机模块电连接，红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头均与信号调理模块电连接；本发明能够实现防止误使用欧姆档、导通档测量带电回路的功能，从而能够有效避免数字万用表的损坏，消除了安全隐患。

Description

具有防误测量功能的数字万用表通用表笔

技术领域

本发明涉及数字万用表表笔技术领域，具体涉及一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔。

背景技术

当前所使用的数字式万用表通常集成了电流、电压、电阻等测量功能，丰富的功能给人们带来巨大的便捷性，在使用不同功能时，只需将万用表切换到相应的档位即可。万用表对不同档位进行测量时的原理不同，如数字式万用表电阻的测量原理为通过给测量回路施加一个电压，再经欧姆定律计算所得，这就要求在使用欧姆档时，所测量的回路不能带电，若误使用万用表欧姆档测量带电回路，将可能导致万用表的表计损坏甚至引发重大安全事故。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其能够实现防止误使用欧姆档、导通档测量带电回路的功能，从而能够有效避免数字万用表的损坏，消除了安全隐患。

本发明公开的一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，包括红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头，具有防误测量功能的数字万用表通用表笔还包括带电识别装置，红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头均与带电识别装置电连接；带电识别装置包括电源模块、单片机模块、信号调理模块和声光报警模块，单片机模块、信号调理模块和声光报警模块均与电源模块电连接，信号调理模块和声光报警模块均与单片机模块电连接，红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头均与信号调理模块电连接。

本发明公开的一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其中，电源模块包括电源管理芯片U1，电池P2，电容C1、C2、C3、C4，电源管理芯片U1的型号为WRA0505S，电池P2的两端分别与电源管理芯片U1的1脚和2脚电连接，电源管理芯片U1的6脚引出电源端+5V，电源管理芯片U1的7脚接地，电源管理芯片U1的8脚引出电源端-5V，电容C1的一端和电容C2的一端均与电源端+5V电连接，电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地，电容C3的一端和电容C4的一端均与电源端-5V电连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地。

本发明公开的一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其中，单片机模块包括单片机U4，下载接口P1，电阻R3，电容C6，按钮S2，单片机U4的型号为MSP430G2553，单片机U4的1脚与电源端+5V电连接，单片机U4的20脚接地，单片机U4的16脚串联电阻R3后与电源端+5V电连接，单片机U4的16脚串联电容C6后接地，按钮S2与电容C6并联，下载接口P1的4脚与电源端+5V电连接，下载接口P1的1脚接地，下载接口P1的3脚和2脚分别与单片机U4的16脚和17脚电连接。

本发明公开的一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其中，信号调理模块包括仪表放大器U2，运算放大器U3A、U3B，继电器K1，三极管Q1，二极管D3，电阻R15、R13、R8、R9、R11、R10、R47、R50、R51、R52，电容C7、C8，仪表放大器U2的型号为INA128P，三极管Q1的基极串联电阻R15后与单片机U4的6脚电连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极串联继电器K1中的线圈后与电源端+5V电连接，二极管D3的正极与三极管Q1的集电极电连接，二极管D3的负极串联电阻R13后与电源端+5V电连接，继电器K1的1脚、2脚、3脚和4脚分别与红表笔、红表笔插头、黑表笔和黑表笔插头电连接，继电器K1的6脚接地，继电器K1的5脚串联电阻R8后与仪表放大器U2的3脚电连接，仪表放大器U2的3脚串联电阻R9后接地，仪表放大器U2的2脚接地，电阻R11的两端分别与仪表放大器U2的8脚和1脚电连接，仪表放大器U2的4脚与电源端-5V电连接，仪表放大器U2的5脚接地，仪表放大器U2的7脚与电源端+5V电连接，仪表放大器U2的6脚与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端串联电容C7后接地，电阻R10的另一端串联电阻R47后与运算放大器U3A的3脚电连接，运算放大器U3B的5脚串联电阻R51后与电源端+5V电连接，运算放大器U3B的5脚串联电阻R52后接地，运算放大器U3B的4脚和8脚分别与电源端-5V和电源端+5V电连接，运算放大器U3B的6脚和运算放大器U3B的7脚电连接，运算放大器U3B的7脚串联电阻R50后与运算放大器U3A的3脚电连接，运算放大器U3A的4脚和8脚分别与电源端-5V和电源端+5V电连接，运算放大器U3A的2脚和运算放大器U3A的1脚电连接，运算放大器U3A的1脚串联电容C8后接地，运算放大器U3A的1脚与单片机U4的2脚电连接。

本发明公开的一种具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其中，红表笔上安装有带电指示灯，带电指示灯与单片机U4电连接。

本发明能够实现防止误使用欧姆档、导通档测量带电回路的功能，从而能够有效避免数字万用表的损坏，消除了安全隐患。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路原理框图；

图3为电源模块的电路原理图；

图4为单片机模块的电路原理图；

图5为信号调理模块的电路原理图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，包括红表笔1、红表笔插头2、黑表笔3和黑表笔插头4，具有防误测量功能的数字万用表通用表笔还包括带电识别装置5，红表笔1、红表笔插头2、黑表笔3和黑表笔插头4均与带电识别装置5电连接；带电识别装置5包括电源模块51、单片机模块52、信号调理模块53和声光报警模块54，单片机模块52、信号调理模块53和声光报警模块54均与电源模块51电连接，信号调理模块53和声光报警模块54均与单片机模块52电连接，红表笔1、红表笔插头2、黑表笔3和黑表笔插头4均与信号调理模块53电连接。

电源模块51包括电源管理芯片U1，电池P2，电容C1、C2、C3、C4，电源管理芯片U1的型号为WRA0505S，电池P2的两端分别与电源管理芯片U1的1脚和2脚电连接，电源管理芯片U1的6脚引出电源端+5V，电源管理芯片U1的7脚接地，电源管理芯片U1的8脚引出电源端-5V，电容C1的一端和电容C2的一端均与电源端+5V电连接，电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地，电容C3的一端和电容C4的一端均与电源端-5V电连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地；上述电池采用7.2V锂电池，WRA0505S型电源管理芯片具有宽范围输入电压功能，可实现对外部测量的高压输入电源的隔离，最高隔离电压达到1500V，且其输出电压的纹波噪声低。电源管理芯片WRA0505S将7.2V锂电池降压为±5V，为单片机模块和信号调理模块提供电源。

单片机模块52包括单片机U4，下载接口P1，电阻R3，电容C6，按钮S2，单片机U4的型号为MSP430G2553，单片机U4的1脚与电源端+5V电连接，单片机U4的20脚接地，单片机U4的16脚串联电阻R3后与电源端+5V电连接，单片机U4的16脚串联电容C6后接地，按钮S2与电容C6并联，下载接口P1的4脚与电源端+5V电连接，下载接口P1的1脚接地，下载接口P1的3脚和2脚分别与单片机U4的16脚和17脚电连接；MSP430G2553型单片机为德州仪器的单片机，其存储模块是目前业界所有内部集成Flash存储器产品中能耗最低的一种，是其他同类型单片机的功耗的1/5，单片机工作在LMP5模式时，电流低至0.1uA，能够实现6uS的快速启动，有效延长待机时间，降低功耗，适用万用表防误测量装置超低功耗使用要求，单片机内部资源丰富，内部参数可调，增强了系统设计的灵活性。

信号调理模块53包括仪表放大器U2，运算放大器U3A、U3B，继电器K1，三极管Q1，二极管D3，电阻R15、R13、R8、R9、R11、R10、R47、R50、R51、R52，电容C7、C8，仪表放大器U2的型号为INA128P，三极管Q1的基极串联电阻R15后与单片机U4的6脚电连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极串联继电器K1中的线圈后与电源端+5V电连接，二极管D3的正极与三极管Q1的集电极电连接，二极管D3的负极串联电阻R13后与电源端+5V电连接，继电器K1的1脚、2脚、3脚和4脚分别与红表笔1、红表笔插头2、黑表笔3和黑表笔插头4电连接，继电器K1的6脚接地，继电器K1的5脚串联电阻R8后与仪表放大器U2的3脚电连接，仪表放大器U2的3脚串联电阻R9后接地，仪表放大器U2的2脚接地，电阻R11的两端分别与仪表放大器U2的8脚和1脚电连接，仪表放大器U2的4脚与电源端-5V电连接，仪表放大器U2的5脚接地，仪表放大器U2的7脚与电源端+5V电连接，仪表放大器U2的6脚与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端串联电容C7后接地，电阻R10的另一端串联电阻R47后与运算放大器U3A的3脚电连接，运算放大器U3B的5脚串联电阻R51后与电源端+5V电连接，运算放大器U3B的5脚串联电阻R52后接地，运算放大器U3B的4脚和8脚分别与电源端-5V和电源端+5V电连接，运算放大器U3B的6脚和运算放大器U3B的7脚电连接，运算放大器U3B的7脚串联电阻R50后与运算放大器U3A的3脚电连接，运算放大器U3A的4脚和8脚分别与电源端-5V和电源端+5V电连接，运算放大器U3A的2脚和运算放大器U3A的1脚电连接，运算放大器U3A的1脚串联电容C8后接地，运算放大器U3A的1脚与单片机U4的2脚电连接；由INA128型仪表放大器组成的信号调理模块，对电压信号进行低通滤波放大处理；滤波放大后的电压信号叠加2.5V参考电压，输入到超低功耗单片机MSP430G2553，在单片机内进行模数转换，对电压数据进行综合处理，当检测到的电压超过设定的电压阈值，单片机通过声光报警模块进行报警。

红表笔1上安装有带电指示灯11，带电指示灯11与单片机U4电连接；通过带电指示灯的设置，带电指示灯能够指示测试回路是否带电。

本发明分为“普通”和“识别”两种工作模式，针对万用表档位的不同而切换模式，使之满足万用表不同功能档位的测量需要，本发明中的红表笔插头和黑表笔插头在与万用表配合插接后，先自动检测万用表档位，若识别万用表当前处于非欧姆档、导通档等带电压输出档位，则本发明工作在“普通”模式，与普通万用表表笔无异，可进行交、直流电压测量。若识别万用表当前处于欧姆档和导通档等带电压输出档位，则装置进入“识别”模式。在“识别”模式下，单片机U4控制继电器K1断开，本发明与万用表之间回路断开，测量时，通过按压按钮S2，本发明自动检测所测量回路是否带电，若不带电，则继电器K1闭合，本发明与万用表之间回路接通，可进行欧姆档、导通档的测量；若回路带电，则继电器K1保持断开，万用表即不进行对回路的测量。通过继电器K1使万用表在使用欧姆档、导通档等带电源的档位测量外部带电回路时，断开测量表笔，能够实现防止误使用欧姆档、导通档测量带电回路的功能，从而能够有效避免数字万用表的损坏，消除了安全隐患。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，包括红表笔(1)、红表笔插头(2)、黑表笔(3)和黑表笔插头(4)，其特征在于：所述具有防误测量功能的数字万用表通用表笔还包括带电识别装置(5)，所述红表笔(1)、红表笔插头(2)、黑表笔(3)和黑表笔插头(4)均与带电识别装置(5)电连接；所述带电识别装置(5)包括电源模块(51)、单片机模块(52)、信号调理模块(53)和声光报警模块(54)，所述单片机模块(52)、信号调理模块(53)和声光报警模块(54)均与电源模块(51)电连接，所述信号调理模块(53)和声光报警模块(54)均与单片机模块(52)电连接，所述红表笔(1)、红表笔插头(2)、黑表笔(3)和黑表笔插头(4)均与信号调理模块(53)电连接。

2.根据权利要求1所述的具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其特征在于，所述电源模块(51)包括电源管理芯片U1，电池P2，电容C1、C2、C3、C4，所述电源管理芯片U1的型号为WRA0505S，所述电池P2的两端分别与电源管理芯片U1的1脚和2脚电连接，所述电源管理芯片U1的6脚引出电源端+5V，所述电源管理芯片U1的7脚接地，所述电源管理芯片U1的8脚引出电源端-5V，所述电容C1的一端和电容C2的一端均与电源端+5V电连接，所述电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地，所述电容C3的一端和电容C4的一端均与电源端-5V电连接，所述电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其特征在于，所述单片机模块(52)包括单片机U4，下载接口P1，电阻R3，电容C6，按钮S2，所述单片机U4的型号为MSP430G2553，所述单片机U4的1脚与电源端+5V电连接，所述单片机U4的20脚接地，所述单片机U4的16脚串联电阻R3后与电源端+5V电连接，所述单片机U4的16脚串联电容C6后接地，所述按钮S2与电容C6并联，所述下载接口P1的4脚与电源端+5V电连接，所述下载接口P1的1脚接地，所述下载接口P1的3脚和2脚分别与单片机U4的16脚和17脚电连接。

4.根据权利要求3所述的具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其特征在于，所述信号调理模块(53)包括仪表放大器U2，运算放大器U3A、U3B，继电器K1，三极管Q1，二极管D3，电阻R15、R13、R8、R9、R11、R10、R47、R50、R51、R52，电容C7、C8，所述仪表放大器U2的型号为INA128P，所述三极管Q1的基极串联电阻R15后与单片机U4的6脚电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极串联继电器K1中的线圈后与电源端+5V电连接，所述二极管D3的正极与三极管Q1的集电极电连接，所述二极管D3的负极串联电阻R13后与电源端+5V电连接，所述继电器K1的1脚、2脚、3脚和4脚分别与红表笔(1)、红表笔插头(2)、黑表笔(3)和黑表笔插头(4)电连接，所述继电器K1的6脚接地，所述继电器K1的5脚串联电阻R8后与仪表放大器U2的3脚电连接，所述仪表放大器U2的3脚串联电阻R9后接地，所述仪表放大器U2的2脚接地，所述电阻R11的两端分别与仪表放大器U2的8脚和1脚电连接，所述仪表放大器U2的4脚与电源端-5V电连接，所述仪表放大器U2的5脚接地，所述仪表放大器U2的7脚与电源端+5V电连接，所述仪表放大器U2的6脚与电阻R10的一端电连接，所述电阻R10的另一端串联电容C7后接地，所述电阻R10的另一端串联电阻R47后与运算放大器U3A的3脚电连接，所述运算放大器U3B的5脚串联电阻R51后与电源端+5V电连接，所述运算放大器U3B的5脚串联电阻R52后接地，所述运算放大器U3B的4脚和8脚分别与电源端-5V和电源端+5V电连接，所述运算放大器U3B的6脚和运算放大器U3B的7脚电连接，所述运算放大器U3B的7脚串联电阻R50后与运算放大器U3A的3脚电连接，所述运算放大器U3A的4脚和8脚分别与电源端-5V和电源端+5V电连接，所述运算放大器U3A的2脚和运算放大器U3A的1脚电连接，所述运算放大器U3A的1脚串联电容C8后接地，所述运算放大器U3A的1脚与单片机U4的2脚电连接。

5.根据权利要求3所述的具有防误测量功能的数字万用表通用表笔，其特征在于，所述红表笔(1)上安装有带电指示灯(11)，所述带电指示灯(11)与单片机U4电连接。

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