CN202421269U - 多通道万用表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道万用表，包括人机接口单元、CPU模块和模拟电路模块；所述人机接口单元连接CPU模块，接收通道配置指令并传输至所述的CPU模块，所述CPU模块连接模拟电路模块，对模拟电路模块中的各参数测量模块进行控制；各参数测量模块通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接；所述N为大于1的正整数。本实用新型的多通道万用表电路结构简单，可以实现对多个被测对象及多种参数类型的快速测量，且兼容性和可移植性强，能够很好地满足目前新兴电源的特殊需求，方便快捷地完成对新兴电源中多路输入/输出通道的参数测试任务，且具有极高的测试精度。

Description

多通道万用表

技术领域

本实用新型属于测量仪器技术领域，具体地说，是涉及一种可以对直流电压、直流低电阻DCR和频率等参数进行综合测试的多通道万用表。

背景技术

万用表是一种多功能、多量程的便携式电子电工仪表，一般的万用表可以测量直流电流、直流电压（即DC电压）、交流电压和直流低电阻DCR等模拟参数。有些万用表还可以测量电容、电感、功率、晶体管共射极直流放大系数等参数。

对于目前常见的万用表来说，其测试通道大多都是单通道的，一次只能对一项被测参数进行测试；能够支持几路被测参数轮流测量的多通道万用表，目前还不多见；至于同时配置几十个测试通道的万用表，那更是少之甚少，因为在产品研发过程中会遇到很大的设计困难。

但是，随着电子技术的飞速发展，目前新兴的电源领域往往配置有多路输入通道和/或多路输出通道，若采用普通的单通道万用表依次对被测电源的每一路输入通道和输出通道分别进行参数测试，其测试过程的复杂度和繁琐性是显而易见的，而且采用普通的万用表或者电参表也很难满足上述电源领域的测试需求。

基于此，如何设计一款能够支持多通道测试的万用表来满足目前新兴电源领域对多路输入/输出参数的快速测试要求，是参数测试及电源研发领域需要解决的一项主要问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多通道万用表，以方便多路被测参数的综合测试。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种多通道万用表，包括人机接口单元、CPU模块和模拟电路模块；所述人机接口单元连接CPU模块，接收通道配置指令并传输至所述的CPU模块，所述CPU模块连接模拟电路模块，对模拟电路模块中的各参数测量模块进行控制；各参数测量模块通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接；所述N为大于1的正整数。

进一步的，在所述通道扫描模块中包含有N路其开关状态受控于CPU模块的开关，一一对应的串联在N路测试通道中。

优选的，所述开关为继电器,CPU模块根据接收到的通道配置指令控制N路继电器的线圈通电或者断电，每一路线圈控制一路双联常开触点吸合或者断开，N路双联常开触点一一对应的分别串联在N路测试通道的两条测试线路中。

又进一步的，所述参数测量模块包括直流电压测量模块和频率测量模块。

其中，所述频率测量模块连接定时器模块，利用定时器模块提供频率测量模块工作所需的基准时钟。

为了使万用表具有直流低电阻的参数测试功能，在所述模拟电路模块中还包括恒流输出模块，通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接。通过将恒流输出模块与直流电压测量模块配合使用，以实现对直流低电阻参数的测试。

为了在对直流低电阻参数进行测试时，可以使用两端法和四端法，所述N优选为偶数，将N路测试通道平均分成两组，第一组的N/2路测试通道通过通道扫描模块连接直流电压测量模块和频率测量模块，第二组的N/2路测试通道通过通道扫描模块一方面经第一总控开关连接所述的直流电压测量模块和频率测量模块，另一方面经第二总控开关连接所述的恒流输出模块。

优选的，所述第一总控开关和第二总控开关为受控于CPU模块的继电器开关，在所述第一总控开关的两端并联有电阻。

再进一步的，所述CPU模块通过XINTF总线与模拟电路模块连接通信。

更进一步的，所述CPU模块通过数字隔离模块芯片连接所述的模拟电路模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的多通道万用表电路结构简单，可以实现对多个被测对象及多种参数类型的快速测量，且兼容性和可移植性强，能够很好地满足目前新兴电源的特殊需求，方便快捷地完成对新兴电源中多路输入/输出通道的参数测试任务，且具有极高的测试精度。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的多通道万用表的电路原理框图；

图2是图1中通道扫描模块的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图1所示，本实施例的多通道万用表包括人机接口单元、CPU模块和模拟电路模块三个主要组成部分。其中，人机接口单元提供人机交互界面，接收测试人员输入的通道配置指令，并显示参数测试的结果，反馈给测试人员。CPU模块连接在人机接口单元与模拟电路模块之间，一方面接收人机接口单元输入的通道配置指令，进而对模拟电路模块中的各路参数测量模块进行统一控制；另一方面接收各路参数测量模块反馈的参数测试结果，进而通过人机接口单元显示输出。

在本实施例的模拟电路模块中配置有直流电压测量模块（VDC测量模块）、频率测量模块、恒流输出模块和通道扫描模块，如图1所示。其中，VDC测量模块用于对被测对象的电压平均值或者电压有效值进行测量，通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接，N为大于1的正整数，可以实现对某一路被测电压的单通道检测，也可以实现对多路被测电压的扫描式测量。频率测量模块用于对交流信号进行频率测试，外接定时器模块，以获取其工作所需的基准时钟。将N路测试通道通过通道扫描模块连接所述的频率测量模块，利用CPU模块对通道扫描模块的开关状态进行配置，以实现对某一路或者N路待测频率参数的单通道或者扫描式测量。恒流输出模块用于与VDC测量模块配合，完成对被测对象的直流低电阻DCR参数的测量，通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接，可以提供多档恒流电流输出，以便进行高精度的电阻测试。

在本实施例中，所述CPU模块优选通过XINTF总线与模拟电路模块连接通信，以完成对模拟电路模块中各子模块的控制及N路测试通道的选通配置。

对于CPU模块输出的各路控制信号为数字信号的情况，为了实现CPU模块侧的数字信号与模拟电路模块侧的模拟信号之间的隔离通讯，本实施例优选在所述CPU模块与模拟电路模块之间连接数字隔离模块芯片，如图1所示，以实现数字信号与模拟信号的隔离。所述数字隔离模块芯片可以是基于光电隔离技术、磁耦合隔离技术或者电容式隔离技术的集成芯片，本实施例对此不进行具体限制。

为了对连接在不同测试通道上的被测对象进行参数测量，本实施例在通道扫描模块中设置了N路其开关状态受控于CPU模块的开关，一一对应地串联在N路测试通道中，参见图2所示。在对N路被测对象的参数进行测试时，只需控制N路开关依次闭合，并根据各路被测对象的参数类型控制相应的参数测量模块在与该路被测对象连接的开关闭合时启动检测，即可实现多路被测参数的扫描检测。

本实施例以20路测试通道为例进行说明, 即N=20。其中，所述开关优选采用继电器开关组建所述的通道扫描模块。CPU模块根据接收到的通道配置指令控制20路继电器S1-S20中其中一路或者多路继电器线圈通电或者断电，每一路线圈控制一路双联常开触点吸合或者断开，将20路双联常开触点一一对应的分别串联在20路测试通道的两条测试线路中，需要检测哪一路被测对象，就控制与该路被测对象连接的双联常开触点闭合，并根据待测参数的类型选择相应的参数测量模块启动，以实现对该路被测对象的参数测试。

考虑到在进行DCR参数测试时，有时需要采用两端法，有时需要采用四端法。为了兼容两种测试方法，所述N优选为偶数，即设置偶数路测试通道，将N路测试通道平均分成两组，第一组的N/2路测试通道通过通道扫描模块连接VDC测量模块和频率测量模块，第二组的N/2路测试通道通过通道扫描模块一方面经第一总控开关连接所述的VDC测量模块和频率测量模块，另一方面经第二总控开关连接所述的恒流输出模块。

仍以20路测试通道为例进行说明，参见图2所示，将第一组的10路测试通道分别通过10路继电器S1-S10的双联常开触点与VDC测量模块和频率测量模块对应连接，即将VDC测量模块和频率测量模块连接到图2中的接线端子MEA-和MES+上。将第二组的10路测试通道分别通过10路继电器S11-S20的双联常开触点一方面经由第一总控开关S21连接所述的VDC测量模块和频率测量模块，另一方面经由第二总控开关S22连接所述的恒流输出模块，即将恒流输出模块连接到图2中的接线端子DC-、DC+上。所述第一总控开关S21和第二总控开关S22同样可以采用受控于CPU模块的继电器开关进行电路设计，在第一总控开关S21的两端还可以进一步并联电阻R1、R2。

所述多通道万用表的工作原理是：当需要进行直流电压测量或者频率测量时，若被测对象少于等于10项，则可以利用第一组的10路测试通道分别连接被测对象，通过CPU模块以扫描的方式依次控制第一组的各路测试通道中的继电器开关S1-S10顺序吸合，并相应的启动VDC测量模块或者频率测量模块进行参数测量，以实现各路被测对象的顺序检测。若被测对象多于10项，则首先通过CPU模块控制第一总控开关S21吸合，然后通过控制继电器开关S1-S20的通断时序，以完成对连接在任意一路测试通道上的被测对象的参数测试任务。

在进行DCR测试时，若采用两端法进行测试，则首先通过CPU模块控制第一总控开关S21和第二总控开关S22吸合，然后控制恒流输出模块向20路测试通道输出恒定电流；将被测对象一一对应地连接在每一条测试通道上，通过CPU模块控制20路继电器S1-S20的双联常开触点依次吸合，即可实现对20路被测对象的DCR测量。若采用四端法进行DCR测试，则首先通过CPU模块控制第一总控开关S21断开，第二总控开关S22吸合；从两组测试通道中各自取出一路测试通道用于对一个被测电阻进行四端法DCR测试。以继电器开关S1和S11所在的两路测试通道为例进行说明，将S11的正端和S1的正端连接在一起与被测电阻的一端相连接，将S11的负端和S1的负端连接在一起与被测电阻的另一端相连接，通过恒流输出模块输出的恒定电流通过继电器开关S11施加到被测电阻上，被测电阻两端的电压值通过与继电器开关S1相连接的VDC测量模块进行检测，根据欧姆定律，利用VDC测量模块检测到的电压值除以恒流输出模块输出的恒定电流值，即可计算出被测电阻的阻值。这样，对于20通道的万用表来说，可以对10路被测电阻实现扫描式DCR测量。

当通过测试线引入的误差能够对被测电阻的精度带来影响时，四端法的优势就非常明显了。因为来自S11所在测试线上的电流是恒定的，而S1所在测试线无论多长，上面都没有电流，因此S1所在的测试线上没有电压降，因此通过S1端测试的电压值就是被测电阻上的电压值。而采用两端法测试被测电阻时，S1所在测试线上就会存在恒流，因此会有误差电阻ΔR存在，导致利用VDC测得量模块检测到的电压值存在误差，因此测量精度不高。在这里需要强调的是：两端法和四端法的应用场合不一样，当测试线上的误差电阻ΔR相比被测电阻的阻值微乎其微时，采用两端法比较合适，因为两端法接线简单，可以对20路被测电阻集中进行DCR测量；而当测试线上的误差电阻ΔR相比被测电阻有影响时，采用四端法可以确保测试精度。并联在第一总控开关S21两端的电阻R1和R2可以防止测试通道中某一路开路或者短路时出现DCR参数测试不准确的问题。

在本实施例中，所述VDC测量模块可以设计成多个量程，例如200V、60V、20V、6V、2V和0.6V共计6个量程，同时该模块还可以具备识别被测电压极性的功能。所述频率测量模块也可以设计成多个量程，以提高测量精度。对于恒流输出模块来说，可以提供多档恒流电流输出，并可以对被测电阻进行量程的自动识别，即自动切换电阻量程，从而使得测试电阻的精度更高。

本实施例的多通道万用表既可以单通道进行电压测量、DCR测量和频率测量，也可以进行同一种参数类型的多通道测量或者不同参数类型的扫描式测量。通过在模拟电路模块中设置其他不同类型的参数测量模块，还可以实现对其他多种类型被测对象的单通道或者扫描式测量。

当然，所述通道扫描模块也可以采用除继电器以外的其他具有开关作用的开关元件进行电路设计，本实施例并不仅限于以上举例。

本实用新型的多通道万用表电路结构简单，实现容易，测量速度快，测试精度高，可以很好地满足目前新兴电源对其多路输入/输出通道进行快速参数测量的测试要求。

应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多通道万用表，其特征在于：包括人机接口单元、CPU模块和模拟电路模块；所述人机接口单元连接CPU模块，接收通道配置指令并传输至所述的CPU模块，所述CPU模块连接模拟电路模块，对模拟电路模块中的各参数测量模块进行控制；各参数测量模块通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接；所述N为大于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的多通道万用表，其特征在于：在所述通道扫描模块中包含有N路其开关状态受控于CPU模块的开关，一一对应的串联在N路测试通道中。

3.根据权利要求2所述的多通道万用表，其特征在于：所述开关为继电器,CPU模块根据接收到的通道配置指令控制N路继电器的线圈通电或者断电，每一路线圈控制一路双联常开触点吸合或者断开，N路双联常开触点一一对应的分别串联在N路测试通道的两条测试线路中。

4.根据权利要求3所述的多通道万用表，其特征在于：所述参数测量模块包括直流电压测量模块和频率测量模块。

5.根据权利要求4所述的多通道万用表，其特征在于：所述频率测量模块连接为其提供基准时钟的定时器模块。

6.根据权利要求4所述的多通道万用表，其特征在于：在所述模拟电路模块中还包括恒流输出模块，通过通道扫描模块与N路测试通道对应连接。

7.根据权利要求6所述的多通道万用表，其特征在于：所述N为偶数，将N路测试通道平均分成两组，第一组的N/2路测试通道通过通道扫描模块连接直流电压测量模块和频率测量模块，第二组的N/2路测试通道通过通道扫描模块一方面经第一总控开关连接所述的直流电压测量模块和频率测量模块，另一方面经第二总控开关连接所述的恒流输出模块。

8.根据权利要求7所述的多通道万用表，其特征在于：所述第一总控开关和第二总控开关为受控于CPU模块的继电器开关，在所述第一总控开关的两端并联有电阻。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的多通道万用表，其特征在于：所述CPU模块通过XINTF总线与模拟电路模块连接通信。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的多通道万用表，其特征在于：所述CPU模块通过数字隔离模块芯片连接所述的模拟电路模块。

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