CN113917203A

CN113917203A - 一种便携式波形测试笔

Info

Publication number: CN113917203A
Application number: CN202111151998.1A
Authority: CN
Inventors: 张林生; 邓鹏�
Original assignee: Chongqing College of Electronic Engineering
Current assignee: Chongqing College of Electronic Engineering
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2041-09-29
Also published as: CN113917203B

Abstract

本发明涉及示波器领域，具体公开了一种便携式波形测试笔，包括笔形外壳，笔形外壳内设置有探针和波形检测装置；探针一端与波形检测装置连接，另一端延伸出笔形外壳；波形检测装置包括微控制器、信号处理单元、显示单元和按键单元，微控制器与显示单元、信号处理单元、按键单元均电连接；微控制器用于通过探针采集被测处的电信号，控制信号处理单元对电信号进行处理；微控制器用于控制显示单元显示探针采集到的电信号对应的波形；微控制器用于控制按键单元对测量参数的范围进行调节。本方案通不仅可以实现对被测处波形的测量，完成了对应示波器的功能之外，而且整体外形比较美观，体积小、整体重量轻，携带和使用时都很方便。

Description

一种便携式波形测试笔

技术领域

本发明涉及示波器领域，特别涉及一种便携式波形测试笔。

背景技术

示波器是电子技术中应用较为广泛的一种测量仪器，能够把电信号变换成对应的图像，便于人们研究各个电现象的变化过程。在各种电子产品的研发和维护方面尤为常用。

现有的传统示波器尽管具备十分齐全的功能，能够进行多种操作，但是在常见的测量中操作者一般仅使用其中某一些功能，同时传统示波器的体积过大，这就使得操作者在进行外出检测时极其不易携带该传统示波器，在对传统示波器进行使用时，需要被测电路有足够的空间供传统示波器使用，而且传统示波器的成本也比较高，操作者在携带过程中都需要极其的小心，避免对仪器造成损害，从而带来经济上的损失。

基于此，急需一种体积小、重量轻、方便携带和使用的便携式波形测试笔。

发明内容

本发明的目的在于提供急需一种体积小、重量轻、方便携带使用的便携式波形测试笔。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种便携式波形测试笔，包括笔形外壳，所述笔形外壳内设置有探针和波形检测装置；所述探针一端与波形检测装置连接，另一端延伸出笔形外壳；所述波形检测装置包括微控制器、信号处理单元、显示单元和按键单元，所述微控制器与显示单元、信号处理单元、按键单元以及探针均电连接；

所述微控制器用于通过探针采集被测处的电信号，控制信号处理单元对电信号进行处理；所述微控制器用于控制显示单元显示探针采集到的电信号对应的波形；所述微控制器用于控制按键单元对测量参数的范围进行调节。

本方案的原理和效果是：在对被测处进行测量时，将探针连接到被测处，微控制器根据探针采集到的电信号，控制信号处理单元对电信号进行处理，之后微控制器控制显示单元来对显示探针采集到的电信号对应的波形，实现测量结果的可视化。在测量的过程中，通过按键单元来对测量的参数进行调节，使得显示单元中显示的波形达到比较好的状态上。

本申请通过波形检测装置和探针实现对波形的测量的功能，将波形检测装置和探笔合二为一，使得整个装置整体被涉及成笔形，探针设计为对应的笔尖，这种结构不仅可以实现对被测处波形的测量，完成了对应示波器的功能之外，而且整体外形比较美观，体积小、整体重量轻，携带和使用时都很方便。

同时在使用的过程中整个装置不受被测电路的安装空间的限制，极大的提升了测量的灵活性和便利性。

进一步的，所述按键单元包括电压调节模块和时间调节模块，所述电压调节模块用于对测量电压范围进行调节；所述时间调节模块用于对测量周期范围进行调节。

进一步的，所述按键单元还包括锁存波形模块，用于对当前测量的波形进行存档；还包括外部存储单元，用于存储当前测量的波形。

锁存波形模块的设置可以使得在测量时，对测量的波形进行存档，这样可以在第一时间对当前测量的波形进行保存，当前测量的波形如果出现失真或者不稳定时，可以很好的对存档的波形进行分析。

进一步的，还包括与探针电连接的鳄鱼接地夹。

使用时，探针放置于被检测处，使用鳄鱼接地夹夹住被检测物的地线然后整个装置与被检测物共接地。这样可以屏蔽部分的噪声信号，同时也是标准装置的零平线，降低温漂的发生的可能性。

进一步的，所述波形检测装置还包括接口单元，所述波形检测装置通过接口单元与上位机连接。通过接口单元实现整个装置与上位机的连接，使得整个连接更加的稳定。

进一步的，所述接口单元包括type-C接口。

进一步的，所述波形检测装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块包括WiFi模块、蓝牙模块中的一种或多种。

无线通信方式无需布线，部署简单方便。

进一步的，还包括与微控制器电连接的电源管理单元和电池单元，所述电源管理单元用于对控制电池单元进行充电。

使得整个装置正常运行。

进一步的，所述便携式波形测试笔还包括故障检测系统；所述故障检测系统包括故障检测模块、原因判断模块和报警模块；所述故障检测模块用于对微控制器生成的图像信号进行故障分析和判断，判断图像信号是否正常；所述原因判断模块用于在判断出图像信号不正常时，对图像信号不正常的原因进行分析，得到对应的故障原因信息；所述报警模块用于根据故障原因信息，发出对应的报警信息。

通过对图像信号在发生异常时的故障原因进行判断，并发出相应的报警信息，这样在操作者进行操作时，对于一些常见故障可以根据报警信息进行相应的调整，使得整个测量过程顺利的进行下去。通过故障原因和报警信息进行一对一关联的形式，使得可以在第一时间对图像异常的原因进行知晓。

进一步的，所述报警模块包括警示灯和喇叭。

通过声音和灯管进行双重的提示，确保用户能够获取到报警提醒。

附图说明

图1为本发明实施例一中便携式波形测试笔的逻辑框图。

图2为本发明实施例一中便携式波形测试笔的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

实施例一基本如附图1和图2所示：一种便携式波形测试笔，包括笔形外壳，笔形外壳内设置有探针和波形检测装置；探针一端与波形检测装置连接，另一端延伸出笔形外壳。波形检测装置包括微控制器、信号处理单元、显示单元、电池单元、按键单元、无线通信模块、锁存波形模块、外部存储单元；微控制器分别与显示单元、信号处理单元、电池单元、按键单元、无线通信模块、锁存波形模块、外部存储单元电连接。便携式波形测试笔包括故障检测系统，故障检测系统包括故障检测模块、原因判断模块和报警模块。

在本实施例中笔形外壳包括笔尖部、手持部和笔身部，其中延伸出笔形外壳的探针设置在笔尖部，为了使得测量出的被测处的图像信号更加的稳定，噪声更少的同时降低温漂发生的可能性，在探针与波形检测装置连接的这一端上电连接了鳄鱼接地夹，在结构上，鳄鱼接地夹设置在笔形外壳的侧壁上，且延伸出笔形外壳的探针在鳄鱼接地夹的正下方，通过鳄鱼接地夹的设置可以方便接入被测处的接地网络，以探针的形式对被测处进行信号采集，进一步提高测量的灵活性。显示单元包括0.96寸OLED显示屏，该显示屏镶嵌在笔形外壳的笔身部的表面上，锁存波形模块包括锁存波形键，在本实施例中通过按下该锁存波形键就可以对当前测量的波形进行锁存。为了在测量时更方便的对当前检测的波形进行锁定，将锁存波形模块设置在手持部，这样就可以单手完成对被测处的测量以及测量波形的锁存工作，为了更好的对波形进行存储设置了外部存储单元。

在本实施例中按键单元包括电压调节模块和时间调节模块，电压调节模块用于对测量电压范围进行调节；时间调节模块用于对测量周期范围进行调节，这两个调节模块的调节手段也都是通过按键来完成的。

微控制器分别与显示单元、信号处理单元、电池单元、按键单元、无线通信模块、锁存波形模块电连接。在本实施例中通过电源管理模块对电池单元的充电进行控制，电源管理模块包括锂电池充电电路和电源管理芯片。

微控制器用于通过探针对被测处的电信号进行采集，微控制器用于在采集到被测处的电信号后，控制信号处理单元对电信号进行处理，即完成对电信号的AD转换处理；微控制器用于控制显示单元对电信号对应的波形进行显示。微控制器还用于接收电压调节模块和时间调节模块对应的调节信号，以此来实现波形的正常显示。通过锁存波形模块对当前测量的波形进行锁存。整个波形检测装置通过接口单元或者无线通信模块与上位机进行连接，具体的，波形检测装置中的微控制器通过有线接口或无线通信模块与上位机进行连接，实现对锁存的波形的读取，上位机包括手机、平板电脑等设备，本实施例中接口单元为type-C接口，无线通信模块包括WiFi模块、蓝牙模块中的一种或多种，其中type-C接口在进行与上位机通信的同时还用做为充电接口。在完成了电信号的处理之后，微控制器还用于通过故障检测模块对当前测量的波形的异常情况进行判断，微控制器还用于在判断得到当前测量的波形不正常时，通过原因判断模块对当前测量的波形不正常的原因进行判断，生成对应的故障原因信息，微控制器也用于在得到故障原因信息之后，根据得到的故障原因信息，进行相应的报警信息的发出。报警模块包括警示灯和喇叭，本实施例中，警示灯为红色LED灯。

在本实施例中，电池单元包括3.7V锂电池，同时还集成了锂电池充电电路以及电源管理芯片，通过锂电池充电电路实现对该3.7V锂电池的充电，通过电源管理芯片对锂电池的充电的量进行控制，在充满电之后通过电源管理芯片来断开对锂电池的充电行为。

微控制器为单片机，本实施例中采用STM32系列单片机，具体为STM32H7高性能系列单片机，由于STM32系列单片机自带AD转换电路，因此在本实施例中直接将探针连接到微控制器的输入端，由单片机代替信号处理单元进行AD转换，实现将电信号转换为图像信号，再通过显示屏对其波形进行显示。也即信号处理单元集成在单片机中。

当故障检测模块检测到当前测量的波形不正常时，例如无图像、只有水平线或者只有1亮点等，原因判断模块会在第一时间对当前不正常的原因进行分析，根据分析结果进行对应的报警，例如，当故障检测模块检测到当前测量的波形出现只有水平线的问题时，就会得出波形不正常的结论，之后原因判断模块会根据这个只有水平线的问题对可能出现的原因进行分析，若是没有接入到信号，即探针接触不良时，报警模块中的警示灯就会每隔2秒闪一下，若是电压灵敏度调的够高，报警模块中的喇叭就会发出急促的声音，同时警示灯常亮。通过这种方式，操作者就可以通过报警模块的报警信号的不同对故障原因进行知晓，以达到第一时间对故障的排除。在本实施例中，不同的故障对应不同的报警指令，这就需要操作者在使用时仔细了解一些常见故障对应的报警信息的发出，这样可以更好的进行使用，对于其他故障，在进行检测时根据报警信息去查看对应的故障即可。

实施例二

与实施例一相比，本实施例的不同之处在于：所述便携式波形测试笔还包括与微控制器电连接的摄像模块和存储模块；

摄像模块用于对所要维修的电路板进行图像采集，得到对应的电路板图像信息；

存储模块，预先存储有各个电路板信息，所述电路板信息包括电路板类型、电路板各个测量点以及各个测量点对应的波形；

微控制器用于根据采集到的图像信息，识别出该维修的电路板类型，调出存储模块中该电路板类型所对应的各个测量点，识别出图像信息中的对应的测量点；

微控制器还用于根据识别出图像信息中的测量点，调用存储模块中对应测量点的波形，将该波形与被测处采集到的波形进行对比和判断，若两者不一致，则判断被测处存在故障，反之则判断被测处不存在故障。

在本实施例中，微控制器与摄像模块和存储模块均电连接，摄像模块包括摄像头，本实施例摄像头安装在笔身部，具体的，操作者通过手持测试笔，从上往下的移动在本次所要维修的电路板上，在从上往下的移动过程中，摄像模块中的摄像头会对电路板进行图像采集，得到对应的电路板图像信息，之后微控制器就会对电路板图像信息进行识别，本实施例中电路板图像信息所采集到的是整个电路板，通过这个就可以识别出该维修电路板类型，就可以调出对应电路板类型的各个测量点的信息，随着测试笔离该维修电路板越来越近，电路板图像信息中的测量点也越来越少，直到图像中只有一个测量点，通过这种方式可以准确的知道该测量点是电路板上的哪一个测量点，这样微控制器就会从存储模块中调出与被测处相同的测量点的波形，之后通过被测处的波形和存储模块中的正常的波形进行比较，就可以准确的知道被测处的波形是否正常，也就可以知晓被测处是否存在故障。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种便携式波形测试笔，其特征在于：包括笔形外壳，所述笔形外壳内设置有探针和波形检测装置；所述探针一端与波形检测装置连接，另一端延伸出笔形外壳；所述波形检测装置包括微控制器、信号处理单元、显示单元和按键单元，所述微控制器与显示单元、信号处理单元、按键单元均电连接；

2.根据权利要求1所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述按键单元包括电压调节模块和时间调节模块，所述电压调节模块用于对测量电压范围进行调节；所述时间调节模块用于对测量周期范围进行调节。

3.根据权利要求2所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述按键单元还包括锁存波形模块，用于对当前测量的波形进行存档；还包括外部存储单元，用于存储当前测量的波形。

4.根据权利要求3所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：还包括与探针电连接的鳄鱼接地夹。

5.根据权利要求4所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述波形检测装置还包括接口单元，所述波形检测装置通过接口单元与上位机连接。

6.根据权利要求5所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述接口单元包括type-C接口。

7.根据权利要求6所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述波形检测装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块包括WiFi模块、蓝牙模块中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：还包括与微控制器电连接的电源管理单元和电池单元，所述电源管理单元用于对控制电池单元进行充电。

9.根据权利要求8所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述便携式波形测试笔还包括故障检测系统，所述故障检测系统包括故障检测模块、原因判断模块和报警模块；所述故障检测模块用于对微控制器生成的图像信号进行故障分析和判断，判断图像信号是否正常；所述原因判断模块用于在判断出图像信号不正常时，对图像信号不正常的原因进行分析，得到对应的故障原因信息；所述报警模块用于根据故障原因信息，发出对应的报警信息。

10.根据权利要求9所述的一种便携式波形测试笔，其特征在于：所述报警模块包括警示灯和喇叭。