CN212845556U - 一种具有表笔误操作提示的数字万用表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有表笔误操作提示的数字万用表，包括显示屏、万用表集成芯片、电源供电电路、告警电路、功能切换开关、输入端子单元以及端子检测电路，显示屏、告警电路以及功能切换开关均连接万用表集成芯片，输入端子单元连接功能切换开关，输入端子单元中的电流测量端子通过端子检测电路连接功能切换开关；电流测量端子包括间隔设置的第一金属半环和第二金属半环，第一金属半环和第二金属半环在表笔插入时短路，第一金属半环和第二金属半环均连接端子检测电路，端子检测电路分别连接功能切换开关和万用表集成芯片。本实用新型能够在用户误插入表笔时进行提示并在保险丝熔断时提醒用户保险丝故障。

Description

一种具有表笔误操作提示的数字万用表

技术领域

本实用新型涉及一种具有表笔误操作提示的数字万用表，属于数字万用表领域。

背景技术

目前万用表的表笔误插入主要是指：万用表的测量功能切换开关选择在非电流测试档位上，然后表笔却插在电流测量端子上，由于电流测量电路的输入阻抗阻值很小，一般在100～0.005Ω之间，此时一旦将表笔接入被测电路，就会导致万用表保险丝烧断或万用表损坏。而万用表上的用于测量电压、电阻、频率的INPUT输入端子，其连接的输入阻抗值较大，即便表笔误插入INPUT输入端子，也不会出现烧表等故障。因此，为防止误操作导致万用表损坏，关键是要及时发现表笔误插入电流测量端子。

现有的表笔误插入的报警方式有：1)光电非接触式报警,主要是将一对红外线收发二极管分别放置在输入插座两端的PCB板上，再在输入插座上横向开一直通小圆孔，开孔中心方向与红外线收发二极管的收发窗口需保持在一条水平线上，当有表笔插入插座时阻断了红外线，以此来判断是否有表笔误插入插座内，这种方式存在所用到的元件多，结构复杂，生产装配相对困难，总体成本高的问题。2)公开号为108107242A的《一种表笔报警装置》通过表笔插入插孔时，比较器输出电平产生跳变，然后发出误差报警提示。该技术方案中，本质上只能提示该输入端子有表笔插入，无法判断出是误插入还是正确插入，因为只要有表笔插入，比较器输出电平就会跳变。因此，该技术方案存在较大缺陷。

众所周知，市面上的数字万用表的电流测量功能一般采用保险丝作为过流保护，当测量电流超过其规定参数值时，其自身熔断从而使电路断开，以防止因误操作或电流过大而造成测量电路损坏、当保险丝熔断时，电流档不能测量，需要更换保险丝后才能使用数字万用表的电流测量功能，但是有些保险丝在熔断后没有具体的特征，特别是由陶瓷之类物质做成实芯的快速熔断器或(自恢复)保险电阻，它们基本无法通过检查外观来判断熔断器是否已经断开，但很多用户不知道这种情况，认为是万用表已损坏，不能继续使用，造成资源浪费，保险丝状态监控电路就显得尤为必要。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有表笔误操作提示的数字万用表，其能够在用户误插入表笔时进行报警提示，并在保险丝熔断时提醒用户保险丝故障。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有表笔误操作提示的数字万用表，包括显示屏、万用表集成芯片、提供供电电压VDD的电源供电电路、告警电路、功能切换开关、输入端子单元以及端子检测电路，所述显示屏、告警电路以及功能切换开关均连接所述万用表集成芯片，所述输入端子单元连接所述功能切换开关，所述输入端子单元中的电流测量端子通过端子检测电路连接所述功能切换开关；所述电流测量端子包括间隔设置的第一金属半环和第二金属半环，所述第一金属半环和第二金属半环在表笔插入时短路，所述第一金属半环和第二金属半环均连接所述端子检测电路，所述端子检测电路分别连接所述功能切换开关电路和万用表集成芯片电路。

更优地，所述端子检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、保险丝、偏置电阻、三极管、第四电阻以及第五电阻，所述第一金属半环分别连接保险丝、第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻另一端接入VDD供电端，所述第二电阻另一端连接所述万用表集成芯片的一I/O引脚，所述保险丝的另一端分别连接所述功能切换开关和第三电阻，所述第三电阻连接模拟接地端；所述万用表集成芯片的另一I/O引脚依次串联第四电阻、第五电阻后连接VDD供电端；所述第二金属半环依次连接所述偏置电阻和三极管的基极，所述三极管的集电极连接在所述第四电阻和第五电阻之间的连接线上，所述三极管的发射极连接电源供电电路的负极。

更优地，所述电流测量端子的数量为两个，具体为小电流测量端子和大电流测量端子，各电流测量端子分别通过一所述端子检测电路连接功能切换开关和集成万用表芯片。

更优地，所述功能切换开关包括第一开关、第二开关、第一分流电阻、第二分流电阻以及第三分流电阻，所述第一分流电阻连接万用表集成芯片的模拟信号输入引脚，所述第一分流电阻与第二分流电阻、第三分流电阻依次串联，与所述小电流测量端子连接的端子检测电路中的保险丝的另一端分别通过所述第一开关连接在所述第一分流电阻和第二分流电阻之间的连接线上，通过所述第二开关连接在所述第二分流电阻和第三分流电阻之间的连接线上，所述第三分流电阻还串联与所述大电流测量端子连接的端子检测电路中的第三电阻。

更优地，与所述小电流测量端子连接的端子检测电路中还包括一过压保护电路，所述过压保护电路由两个正向串联的第一二极管和两个反向串联的第二二极管并联组成，所述过压保护电路与所述端子检测电路中的第三电阻并联。更优地，所述第一电阻的阻值在5～20M，所述第五电阻的阻值在10～30M，所述偏置电阻的阻值在80～120M。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型一种具有表笔误操作提示的数字万用表，仅需增加少量低成本器件，利用万用表集成芯片监测电流测量端子是否有表笔插入，同时通过万用表集成芯片来判断表笔是否误插或保险丝是否熔断，有较高的性价比。

2、本实用新型一种具有表笔误操作提示的数字万用表，在表笔误插入电流测量端子时，能够及时提醒操作者，有效避免表笔误插引起数字万用表损坏，延长了其使用寿命，节约了因保险丝损坏的检测成本，提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型一种具有表笔误操作提示的数字万用表的系统框图；

图2为本实用新型的端子检测电路的原理图；

图3为本实用新型的数字万用产品示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

请参阅图1至图3，一种具有表笔误操作提示的数字万用表，包括显示屏1、万用表集成芯片IC、提供供电电压VDD的电源供电电路2、告警电路3、功能切换开关5、输入端子单元6以及端子检测电路7，所述显示屏1、告警电路3 以及功能切换开关5均连接所述万用表集成芯片IC，所述输入端子单元6连接所述功能切换开关5，所述输入端子单元6中的电流测量端子通过端子检测电路 7连接所述功能切换开关5；所述电流测量端子包括间隔设置的第一金属半环10 和第二金属半环20，所述第一金属半环10和第二金属半环20在表笔插入时短路，所述第一金属半环10和第二金属半环20均连接所述端子检测电路7，所述端子检测电路7分别连接所述功能切换开关5和万用表集成芯片IC。

所述万用表集成芯片IC可选择的型号有FS98O24、SD7890、SD7835、 SD7830等，是一种可编程的数字芯片。

如图2所示，数字万用表的电流测量端子一般都由小电流测量端子mA和大电流测量端子A组成，各电流测量端子分别通过一所述端子检测电路7分别连接功能切换开关5和集成万用表芯片。请参阅图2，与小电流测量端子mA连接的端子检测电路7包括第一电阻R11、第二电阻R42、第三电阻R35、保险丝 F1、偏置电阻R8、三极管Q8、第四电阻R38以及第五电阻R1，所述小电流测量端子mA的第一金属半环10分别连接保险丝F1、第一电阻R11以及第二电阻R42，所述第一电阻R11另一端接入VDD供电端，所述第二电阻R42另一端连接所述万用表集成芯片IC的I/O引脚P12，所述保险丝F1的另一端分别连接所述功能切换开关5和第三电阻R35，所述第三电阻R35连接模拟接地端；所述万用表集成芯片IC的另一I/O引脚P33依次串联第四电阻R38、第五电阻R1 后连接VDD供电端；所述第二金属半环20依次连接所述偏置电阻R8和三极管 Q8的基极，所述三极管Q8的集电极连接在所述第四电阻R38和第五电阻R1 之间的连接线上，所述三极管Q8的发射极连接电源供电电路2的负极V-。

请参阅图2，与大电流测量端子A连接的端子检测电路7包括第一电阻R23、第二电阻R43、第三电阻RCU、保险丝F2、偏置电阻R6、三极管Q6、第四电阻R36以及第五电阻R7，所述大电流测量端子A的第一金属半环10分别连接保险丝F2、第一电阻R23以及第二电阻R43，所述第一电阻R23另一端接入 VDD供电端，所述第二电阻R43另一端连接所述万用表集成芯片IC的一I/O 引脚A0，所述保险丝F2的另一端分别连接所述功能切换开关5和第三电阻 RCU，所述第三电阻RCU连接模拟接地端；所述万用表集成芯片IC的另一I/O 引脚P34依次串联第四电阻R36、第五电阻R7后连接VDD供电端；所述第二金属半环20依次连接所述偏置电阻R6和三极管Q6的基极，所述三极管Q6的集电极连接在所述第四电阻R36和第五电阻R7之间的连接线上，所述三极管 Q6的发射极连接电源供电电路2的负极V-。

请参阅图2，所述功能切换开关5包括第一开关K3、第二开关K4、第一分流电阻R17、第二分流电阻R16以及第三分流电阻R14，所述第一分流电阻R17 连接万用表集成芯片IC的模拟信号输入引脚A6，所述第一分流电阻R17与第二分流电阻R16、第三分流电阻R14依次串联，与所述小电流测量端子mA连接的端子检测电路7中的保险丝F1的另一端通过所述第一开关K3连接在所述第一分流电阻R17和第二分流电阻R16之间的连接线上，该保险丝F1的另一端还通过所述第二开关K4连接在所述第二分流电阻R16和第三分流电阻R14之间的连接线上，所述第三分流电阻R14还串联与所述大电流测量端子A连接的端子检测电路7中的第三电阻RCU。在这里第三电阻RCU同时也发挥着分流电阻的作用。需要说明的是，本实施例仅阐述了与电流测量端子相关的功能切换开关5，用于控制其他测量功能选择的功能切块开关电路为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

请参阅图2，更优地，与所述小电流测量端子mA连接端子检测电路7中还包括一过压保护电路，所述过压保护电路由两个正向串联的第一二极管D3、D1 和两个反向串联的第二二极管D4、D2并联组成，所述过压保护电路与所述端子检测电路7中的第三电阻R35并联。

较优地，所述第一电阻的阻值在5～20M，所述第五电阻的阻值在10～30M，所述偏置电阻的阻值在80～120M。

一般地，输入端子单元6包括：INPUT端、COM端、小电流测量端子mA 以及大电流测量端子A，其中，INPUT端为所有物理量测量(除电流外)的正极性连接端，COM端为所有物理量测量的负极连接端子，即模拟接地端。当表笔插入小电流测量端子mA时，小电流测量端子mA内的第一金属半环10和第二金属半环20短路，当表笔插入大电流测量端子A时，大电流测量端子A内的第一金属半环10和第二金属半环20短路。

所述面板按钮电路9如图2所示，功能选择SELECT按钮的一端万用表集成芯片IC的引脚P14，另一端与电源负极V-相连接，相对值测量REL按钮的一端接万用表集成芯片IC引脚P13，另一端与电源负极V-相连接，频率与占空比切换按钮Hz/％的一端与万用表集成芯片IC引脚P14连接，另一端与万用表集成芯片IC引脚P10相连接，读数保持与背光功能按钮HOLD/BL的一端与万用表集成芯片IC的引脚P13相连接，另一端也与万用表集成芯片IC的引脚P10 相连接。

所述电池低压检测电路11如图2所示，当电池供电电压降低，电阻R49上的电压低于VDD时，三极管Q14导通，万用表集成芯片IC引脚P11由原来的低电平变成高电平，可驱动显示屏显示低电压提示符号。

所述的告警电路3如图2所示，其除用于传统数字万表的报警提示外，当使用者把表笔插入小电流测量端子mA或大电流测量端子A的插孔中，而功能切换开关5未选择在相应位置，或者功能切换开关5旋至其它档位而表笔依然留在小电流测量端子mA或大电流测量端子A，蜂鸣器将发出断续声响，提醒使用者纠正，因本实用新型同时具有保险丝熔断报警功能，当保险丝熔断时能及时提示，可确保表笔误插电流插孔报警功能始终有效，具体工作原理参见下文。

所述电源供电电路2如图2所示，仪表工作时，供电电池正极通开关S1接到V+端，V+端与电阻R44的一端相连接，电阻R44的另一端与稳压二极管ZD1 的阴极相连接，稳压二极管ZD1的阳极分别与电容C5及稳压管U1的第3脚相连接，U1的第2脚输出VDD电源并与电容C4的一脚相连接，电容C4,地纳入 C5及芯片U1的第1脚分别与V-相连接。电阻R44为电池反装时起限流保护作用，稳压二极管ZD1确保电池供电电压低于某一电压值时产品能自动关机。

本实施例的工作原理是：

以操作者通过功能切换开关5选择电阻测量档位，表笔插入小电流测量端子mA为例，说明误操作提示原理：当功能切换开关5选择在电阻测量档位时，所述功能切换开关5所选择功能档位发出对应的电平信号至万用表集成芯片IC。当表笔未插入小电流测量端子mA时，第一电阻R1做为上拉电阻，万用表集成芯片IC的引脚P33维持高电平，不产生报警提示。当操作者将表笔误插入小电流测量端子mA时，其第一金属半环10和第二金属半环20短路，模拟接地端 COM的电位比电池负极V-的电位高出0.7V以上，模拟接地端COM的电压通过第三电阻R35、保险丝F1、偏置电阻R8驱动三极管Q8导通，万用表集成芯片IC的引脚P33变成低电平，此时万用表集成芯片IC判断功能切换开关5所述选择的测量档位是否为小电流测量，若是，则不驱动报警，若不是，则驱动告警电路3。

同理，误插入大电流测量端子A的告警过程与上述小电流测量端子mA的告警过程相同。

以插接在小电流测量端子mA的表笔测量超量程大电流导致保险丝熔断提醒为例，说明保险丝熔断提示原理：由于第一电阻R11的阻值远远大于第二分流电阻R16、第三分流电阻R14以及第三电阻RCU的电阻阻值之和，当保险丝 F1完好的时候，万用表集成芯片IC的引脚P12的电位与COM端相等，默认为低电平，当保险丝熔F1断后，供电电压VDD通过第一电阻R11、第二电阻R42 加到万用表集成芯片IC的引脚P12上，电位由低电平变成高电平，此时由万用表集成芯片IC驱动显示屏1显示“FUSE”字符，提示保险丝断路。

本实用新型一种具有表笔误操作提示的数字万用表，仅需增加少量低成本器件，利用万用表集成芯片监测电流测量端子是否有表笔插入，同时通过万用表集成芯片来判断表笔是否误插或保险丝是否熔断，有较高的性价比。

本实用新型一种具有表笔误操作提示的数字万用表，在表笔误插入电流测量端子时，能够及时提醒操作者，有效避免表笔误插引起数字万用表损坏，延长了其使用寿命，节约了因保险丝损坏的检测成本，提高工作效率。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有表笔误操作提示的数字万用表，包括显示屏、万用表集成芯片、提供供电电压VDD的电源供电电路、告警电路、功能切换开关以及输入端子单元，所述显示屏、告警电路以及功能切换开关均连接所述万用表集成芯片，所述输入端子单元连接所述功能切换开关，其特征在于：还包括端子检测电路，所述输入端子单元中的电流测量端子通过端子检测电路连接所述功能切换开关；所述电流测量端子包括间隔设置的第一金属半环和第二金属半环，所述第一金属半环和第二金属半环在表笔插入时短路，所述第一金属半环和第二金属半环均连接所述端子检测电路，所述端子检测电路分别连接所述功能切换开关和万用表集成芯片。

2.根据权利要求1所述的一种具有表笔误操作提示的数字万用表，其特征在于：所述端子检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、保险丝、偏置电阻、三极管、第四电阻以及第五电阻，所述第一金属半环分别连接保险丝、第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻另一端接入VDD供电端，所述第二电阻另一端连接所述万用表集成芯片的一I/O引脚，所述保险丝的另一端分别连接所述功能切换开关和第三电阻，所述第三电阻连接模拟接地端；所述万用表集成芯片的另一I/O引脚依次串联第四电阻、第五电阻后连接VDD供电端；所述第二金属半环依次连接所述偏置电阻和三极管的基极，所述三极管的集电极连接在所述第四电阻和第五电阻之间的连接线上，所述三极管的发射极连接电源供电电路的负极。

3.根据权利要求1所述的一种具有表笔误操作提示的数字万用表，其特征在于：所述电流测量端子的数量为两个，具体为小电流测量端子和大电流测量端子，各电流测量端子分别通过一所述端子检测电路连接功能切换开关和集成万用表芯片。

4.根据权利要求3所述的一种具有表笔误操作提示的数字万用表，其特征在于：所述功能切换开关包括第一开关、第二开关、第一分流电阻、第二分流电阻以及第三分流电阻，所述第一分流电阻连接万用表集成芯片的模拟信号输入引脚，所述第一分流电阻与第二分流电阻、第三分流电阻依次串联，与所述小电流测量端子连接的端子检测电路中的保险丝的另一端分别通过所述第一开关连接在所述第一分流电阻和第二分流电阻之间的连接线上，通过所述第二开关连接在所述第二分流电阻和第三分流电阻之间的连接线上，所述第三分流电阻还串联与所述大电流测量端子连接的端子检测电路中的第三电阻。

5.根据权利要求3所述的一种具有表笔误操作提示的数字万用表，其特征在于：与所述小电流测量端子连接的端子检测电路中还包括一过压保护电路，所述过压保护电路由两个正向串联的第一二极管和两个反向串联的第二二极管并联组成，所述过压保护电路与所述端子检测电路中的第三电阻并联。

6.根据权利要求2所述的一种具有表笔误操作提示的数字万用表，其特征在于：所述第一电阻的阻值在5～20M，所述第五电阻的阻值在10～30M，所述偏置电阻的阻值在80～120M。

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