CN201277992Y - 全自动数字万用表 - Google Patents
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Abstract
一种全自动数字万用表，它由复合表笔、普通黑表笔、输入电路(3)、放大器(4)、电压比较器(10)、检测电路(7)、反相器(11)、模拟开关电路(6)、A/D转换电路(5)、单片机控制电路(9)、LCD显示电路(8)组成，复合表笔由电流传感器(17)、电容(16)、测试触头(15)、导线(13)、多芯插头(14)、磁屏蔽层(12)组成，给该表输入信息的部件只有电源开关、一个复合表笔的插槽(2)和一个普通黑表笔的插孔(1)，用该表测量时，不需人工切换任何开关，它能自动选择合适的测量功能和量程档位进行测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数字万用表，尤其是能够自动识别当前测量功能和量程，并自动转换至相应的测量功能和量程档位的全自动数字万用表。
背景技术
目前，数字万用表测量功能的选择一般采用机械结构的功能/量程选择开关，少数数字万用表虽然具有自动转换量程功能和一定的测量功能自动识别能力，但不能识别数字万用表的全部测量功能，特别是对电流的测量无法自动识别，致使无法区别电压与电流的测量。
发明内容
为了克服现有数字万用表不能完全识别全部测量功能的弊端，特别是测量电流时不能自动识别的不足，本实用新型提供了一种真正意义的全自动数字万用表。该数字万用表能够自动识别电压、电流、电阻等当前测量功能和量程，并自动转换至相应的测量功能档位，所有测量功能和量程选择均由数字万用表自动完成，无需人工参与。该数字万用表除一个可拨动或按动的电源开关、一个复合表笔的插槽(2)和一个普通黑表笔的插孔(1)外，无任何可利用的部件向数字万用表输入信息。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动数字万用表，它由复合表笔、普通黑表笔、输入电路(3)、放大器(4)、电压比较器(10)、检测电路(7)、模拟开关电路(6)、A/D转换电路(5)、单片机控制电路(9)、LCD显示电路(8)组成，其特征是：复合表笔由电流传感器(17)、电容(16)、测试触头(15)、导线(13)和多芯插头(14)、磁屏蔽层(12)组成，前面板中具有复合表笔的插槽(2)和普通黑表笔的插孔(1)。
在使用全自动数字万用表测量时，需要将多芯插头(14)插入复合表笔的插槽(2)中。
复合表笔的电流传感器(17)、电容(16)、测试触头(15)封装为一个整体，其外部具有磁屏蔽层(12)。
当复合表笔中测试触头(15)直接触及测试点时，电流传感器(17)可随着测试触头(15)自动地靠近被测试线路。
除一个电源开关、一个复合表笔的插槽(2)、一个普通黑表笔插孔(1)外，无任何其它可供全自动数字万用表输入信息的部件。
复合表笔的磁屏蔽层(12)在测试触头(15)和电流传感器(17)处具有开口。
单片机控制电路(9)分别与A/D转换电路(5)、模拟开关电路(6)、检测电路(7)、电压比较器(10)、LCD显示电路(8)、反相器(11)相连接。
A/D转换电路(5)分别与模拟开关电路(6)、单片机控制电路(9)相连接。
输入电路(3)分别与放大器(4)、检测电路(7)、模拟开关电路(6)、复合表笔的插槽(2)、普通黑表笔的插孔(1)相连接。
本实用新型的有益效果是全自动数字万用表在测量过程中不需要人工转换测量功能和量程开关，提高了测量效率，同时也彻底消除了因转换测量功能和量程开关不当而引起的误操作，从而减少了数字万用表的故障发生率，提高了数字万用表的性能。
附图说明
图1是全自动数字万用表的电路方框图。
图2是复合表笔的结构图。
图3是全自动数字万用表的程序流程图。
具体实施方式
全自动数字万用表在测量过程中，测试触头(15)直接触及测试点，电流传感器(17)直接感知与测试点相连接的线路是否有电流，测试触头(15)和电流传感器(17)测得的信号可分别通过与输入电路(3)直接相连的复合表笔的插槽(2)传送到输入电路(3)。
在被测试电路中，测试触头(15)触及的测试点，如果存在通过该测试点的电流，则电流传感器(17)将输出电压信号，此电压信号经输入电路(3)进入放大器(4)放大后输入到电压比较器(10)，电压比较器(10)输出高电平，此高电平输入到单片机的输入端口引脚P3.5，当单片机查询到该引脚为高电平后，则立即向模拟开关电路(6)和A/D转换电路(5)发出控制信号，使全自动数字万用表转换为电流测量状态。
在被测试电路中，测试触头(15)触及的测试点，如果不存在通过该测试点的电流，则根据上述所述，电压比较器(10)将输出低电平，此时全自动数字万用表处于非电流测量状态。可见单片机可根据电压比较器(10)输出端的逻辑电平即可判断数字万用表是否处于电流测量状态。
检测电路(7)的输出端直接与单片机的输入端口引脚P3.0相连，另外检测电路(7)的输出端经过反相器(11)后与单片机的输入端口引脚P3.1相连。数字万用表开始工作后，默认为电阻测量状态，当测量电流或电压时，由于两表笔间存在电压，此电压信号使检测电路(7)的输出电平发生变化。如果复合表笔触及的测试点为高电位点，黑表笔触及的测试点为低电位点，则检测电路(7)输出高电平，同时其输出端同步出现上升沿，上升沿信号输入到单片机的P3.0引脚，单片机根据P3.0引脚的这种状态即可判定此时的测量值为正值，于是单片机控制LCD显示电路(8)显示正号；如果复合表笔触及的测试点为低电位点，黑表笔触及的测试点为高电位点，则检测电路(7)输出低电平，此低电平经反相器(11)变为高电平输入到单片机的P3.1引脚，同时单片机的P3.1引脚也将同步出现上升沿，单片机根据P3.1引脚的这种状态即可判定此时的测量值为负值，于是单片机控制LCD显示电路(8)显示负号。单片机在控制LCD显示电路(8)显示正号或负号时，也向模拟开关电路(6)和A/D转换电路(5)发出控制命令，使全自动数字万用表处于直流测量状态，然后单片机再根据输入端口引脚P3.5的状态，即可自动识别当前的测量功能为测量直流电压或测量直流电流，单片机根据自动识别的结果控制模拟开关电路(6)和A/D转换电路(5)完成相应的测量，并将测量结果通过LCD显示电路(8)显示出来。
在测量过程中，如果单片机查询到P3.0引脚和P3.1引脚均出现上升沿，则根据上面的叙述可知，此时全自动数字万用表处于测量交流状态，单片机再根据输入端口引脚P3.5的状态，即可自动识别当前的测量功能为测量交流电压或测量交流电流，单片机根据自动识别的结果控制模拟开关电路(6)和A/D转换电路(5)完成相应的测量，并将测量结果通过LCD显示电路(8)显示出来。
在测量过程中，如果单片机通过查询在P3.0引脚和P3.1引脚均没有发现上升沿，则根据上面的叙述可知，此时全自动数字万用表处于电阻测量状态，单片机根据自动识别的结果控制模拟开关电路(6)和A/D转换电路(5)完成相应的测量，并将测量结果通过LCD显示电路(8)显示出来。
选用具有自动量程转换功能的A/D转换芯片，所以全自动数字万用表的量程转换通过单片机控制电路(9)控制A/D转换电路(5)自动完成。
在图1中，输入电路(3)与放大器(4)、检测电路(7)、模拟开关电路(6)、复合表笔的插槽(2)、普通黑表笔的插孔(1)相连接，放大器(4)用来放大复合表笔中电流传感器(17)经输入电路(3)输出的电压信号，放大后的信号输入到与之相连的电压比较器(10)输入端，电压比较器(10)的输出端与单片机输入引脚P3.5相连。检测电路(7)的输入端与输入电路(3)相连，检测电路(7)的输出端与单片机的P3.0引脚相连，检测电路(7)的输出端还经过一个反相器(11)与单片机的P3.1引脚相连。如果单片机没有查询到单片机的P3.0引脚和P3.1引脚出现上升沿，并且P3.0引脚和P3.1引脚均为低电平，则单片机将处于电阻测量状态；如果单片机查询到单片机的P3.0引脚或P3.1引脚中只有一个引脚出现上升沿，并且P3.0引脚或P3.1引脚中只有一个引脚为低电平，则单片机将处于直流测量状态；如果单片机查询到单片机的P3.0引脚和P3.1引脚均出现了上升沿，则单片机将处于交流测量状态。
单片机控制电路(9)与检测电路(7)、电压比较器(10)、模拟开关电路(6)、A/D转换电路(5)、LCD显示电路(8)、反相器(11)相连接。单片机控制电路(9)根据检测电路(7)、反相器(11)和电压比较器(10)输入的信号，控制模拟开关电路(6)和A/D转换电路(5)的状态，使之切换到相应的测量功能和合适的量程。单片机控制电路(9)对A/D转换电路(5)所得测量数据进行零校正后，发送到LCD显示电路(8)将测量结果显示出来。
A/D转换电路(5)与模拟开关电路(6)、单片机控制电路(9)相连接。A/D转换电路(5)根据模拟开关电路(6)的状态和单片机发出的控制信号切换至不同的测量功能和量程，完成模拟量到数字量的转换，由单片机控制电路(9)读取转换后所得测量数据，并对测量数据进行适当处理后，将数据传送到LCD显示电路(8)显示出来。
LCD显示电路(8)与单片机控制电路(9)相连接，它接收单片机输出的测量数据，并将测量数据显示出来。
在运用全自动数字万用表测量时，黑表笔直接插入黑表笔插孔(1)中，复合表笔直接插入复合表笔的插槽(2)中。
Claims (7)
1.一种全自动数字万用表，它由复合表笔、普通黑表笔、输入电路(3)、放大器(4)、电压比较器(10)、检测电路(7)、模拟开关电路(6)、A/D转换电路(5)、单片机控制电路(9)、LCD显示电路(8)组成，其特征是：复合表笔由电流传感器(17)、电容(16)、测试触头(15)、导线(13)和多芯插头(14)、磁屏蔽层(12)组成，前面板中具有复合表笔的插槽(2)和普通黑表笔的插孔(1)。
2.根据权利要求1所述的全自动数字万用表，其特征是：复合表笔的电流传感器(17)、电容(16)、测试触头(15)封装为一个整体，其外部具有磁屏蔽层(12)。
3.根据权利要求1所述的全自动数字万用表，其特征是：当复合表笔中测试触头(15)直接触及测试点时，电流传感器(17)可随着测试触头(15)自动地靠近被测试线路。
4.根据权利要求1所述的全自动数字万用表，其特征是：所述的复合表笔的插槽(2)和普通黑表笔的插孔(1)是输入信息的部件。
5.根据权利要求1所述的全自动数字万用表，其特征是：复合表笔的磁屏蔽层(12)在测试触头(15)和电流传感器(17)处具有开口。
6.根据权利要求1所述的全自动数字万用表，其特征是：单片机控制电路(9)分别与A/D转换电路(5)、模拟开关电路(6)、检测电路(7)、电压比较器(10)、LCD显示电路(8)、反相器(11)相连接。
7.根据权利要求1所述的全自动数字万用表，其特征是：A/D转换电路(5)分别与模拟开关电路(6)、单片机控制电路(9)相连接。
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