CN218213163U - 一种数字万用表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字万用表，包括：电源模块、万用表模块、上位机、显示屏和继电器模块，其中，继电器模块包括上电控制继电器、量程和选择继电器以及模式和转变继电器，上电控制继电器设置于电源模块与处理器之间，处理器连接量程和选择继电器以及模式和转变继电器；电源模块经继电器模块的上电控制继电器连接万用表模块，万用表模块电连接继电器模块的量程和选择继电器以及模式和转变继电器，继电器模块受控连接于上位机，由继电器模块控制进行测量模式转换、交直流转换和档位转换，万用表模块串口连接上位机，上位机连接显示屏。上位机通过对继电器模块的控制实现对万用表模块的控制，集成或放置在设备中场景中使用方便。

Description

一种数字万用表

技术领域

本实用新型涉及数字万用表领域，尤其涉及一种数字万用表。

背景技术

随着电子技术的快速发展，万用表已经成为各种电子电气类实验室与修理厂必不可少的测量工具，很多现场技术人员常用手持式数字万用表。测量设备多样，设备生产厂家为提高销路与竞争力多会在原有产品基础上增设万用表功能。单独的万用表内部为完整系统，虽然支持与上位机通过串口通讯，但是万用表的选择模块一般采用旋钮档位设计，旋钮档位无法通过上位机进行控制，不便于集成或放置在设备中使用。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供一种数字万用表。

第一方面，本实用新型提供一种数字万用表，包括：电源模块、万用表模块、上位机、显示屏和继电器模块，其中，所述继电器模块包括上电控制继电器、量程和选择继电器以及模式和转变继电器，所述上电控制继电器设置于电源模块与处理器之间，处理器连接量程和选择继电器以及模式和转变继电器；所述电源模块经继电器模块的上电控制继电器连接万用表模块，万用表模块电连接继电器模块的量程和选择继电器以及模式和转变继电器，所述继电器模块受控连接于上位机，由继电器模块控制进行测量模式转换、交直流转换和档位转换，万用表模块串口连接上位机，上位机连接显示屏；

所述万用表模块包括处理器和连接于处理器的外接电路。

更进一步地，电源模块包括电平转换电路，所述电平转换电路将直流电压转换为万用表模块所需电平值，直流电压来源于蓄电池或交流转直流电路。

更进一步地，上电控制继电器的6号引脚连接电源模块输出，5号引脚供电，所述上电控制继电器的1号引脚连接线圈电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U5，8号引脚连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极经电阻R23连接光耦的3号引脚，光耦U7的4号引脚连接电源电压，光耦U7的1号引脚连接上位机，光耦U7的2号引脚经电阻R25接地。

更进一步地，量程和选择继电器的6号引脚和5号引脚间触点开关组成选择开关，3号引脚和4号引脚间触点开关组成量程转换开关；所述处理器的40号引脚和42号引脚之间连接量程转换开关；所述处理器的39号引脚和47号引脚之间连接选择开关；量程和选择继电器的1号引脚连接线圈电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U4，8号引脚连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R25连接光耦U6的3号引脚，光耦U6的4号引脚连接电源电压，光耦U6的1号引脚连接上位机，光耦U6的2号引脚经电阻R24接地。

更进一步地，模式和转变继电器的3号引脚和4号引脚之间的触点开关组成模式转换开关，模式和转变继电器的5号和6号引脚之间的触点开关组成转变开关；模式和转变继电器的1号引脚连接线圈电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U1，8号引脚连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极经电阻R8连接光耦U3的3号引脚，光耦U3的4号引脚连接电源电压，光耦U3的1号引脚连接上位机，光耦U3的2号引脚经电阻R9接地。

更进一步地，所外接电路包括连接于处理器的51号引脚的电阻R14，处理器的52号引脚和53号引脚之间耦接电容C11，处理器的54号引脚连接电容C9、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21的一端，处理器的55号引脚耦接电阻R15的一端，电阻R15和电阻R14的另一端之间连接电阻R26，三极管Q6的基极和集电极连接表笔COM孔，三极管Q6的发射极连接电阻R15与电阻R26之间，接电阻R14的电阻R26一端与表笔V孔之间连接继电器模块的转变开关，处理器的56号引脚耦接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接表笔V接口，处理器的57号引脚耦接电阻R17的另一端，处理器的58号引脚耦接电阻R18的另一端，处理器的59号引脚耦接电阻R19的另一端，处理器的60号引脚耦接电容C9的另一端，处理器61号引脚耦接电阻R20的另一端，处理器的62号引脚耦接电阻R21的另一端，处理器的63号引脚经电容C10接表笔COM孔，处理器64号引脚接表笔COM孔，电表COM孔经电容C12接地。

更进一步地，处理器的43号引脚连接二极管D1的P极，处理器的46号引脚连接二极管D2的P极，二极管D1和二极管D2的N极共同经模式转换开关接地处理器的43号引脚连接二极管D1的P极，处理器的46号引脚连接二极管D2的P极，二极管D1和二极管D2的N极共同经模式转换开关接地。

更进一步地，所述处理器连接晶振电路、存储芯片和声光指示电路，其中，所述声光指示电路包括由处理器驱动的蜂鸣器BUZZER1和指示灯LED1。

本实用新型实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型包括电源模块、万用表模块、上位机、显示屏和继电器模块，其中，所述继电器模块包括上电控制继电器、量程和选择继电器以及模式和转变继电器，所述上电控制继电器设置于电源模块与处理器之间，处理器连接量程和选择继电器以及模式和转变继电器；所述电源模块经继电器模块的上电控制继电器连接万用表模块，万用表模块电连接继电器模块的量程和选择继电器以及模式和转变继电器，所述继电器模块受控连接于上位机，由继电器模块控制进行测量模式转换、交直流转换和档位转换，万用表模块串口连接上位机，上位机连接显示屏。本申请配置与上位机连接的授上位机控制的继电器模块来进行万用表模块上电控制、测量模式转换、交直流转换和档位转换。上位机直接对万用表模块进行操控，便于集成或放置到设备中测量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种数字万用表的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的万用表模块的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的继电器模块中上电控制继电器及其电路连接的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的继电器模块中量程和选择继电器及其电路连接的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的继电器模块中模式和转变继电器及其电路连接的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

参阅图1所示，本实用新型提供一种数字万用表，包括：

电源模块、万用表模块、上位机、显示屏和继电器模块，其中，所述电源模块给继电器模块供电，所述电源模块授继电器模块控制给万用表模块上电，万用表模块电连接继电器模块，由继电器模块控制进行测量模式转换、交直流测量转换和档位转换，所述继电器模块受控连接于上位机，万用表模块串口连接上位机，上位机连接显示屏。

具体实施过程中，所述电源模块包括电平转换电路，所述电平转换电路将直流电压转换为万用表模块所需电平值，直流电压来源于蓄电池或交流转直流电路。所述电平转换电路的输出端连接继电器模块中的上电控制继电器，结合参阅图2和图3所示，所述上电控制继电器的6号引脚连接电源模块输出，5号引脚供电。所述上电控制继电器的1号引脚连接电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U5，8号引脚连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极经电阻R23连接光耦的3号引脚，光耦U7的4号引脚连接电源电压，光耦U7的1号引脚连接上位机，光耦U7的2号引脚经电阻R25接地。

具体实施过程中，参阅图2所示，所述万用表模块包括处理器，所述处理器的31号引脚和32号引脚之间连接4MHz的晶振电路；所述处理器34号引脚和35号引脚通过I2C总线连接存储芯片，一种可行的所述存储芯片采用24C02存储芯片，24C02的地址引脚和写保护引脚均接地。所述处理器电连接声光指示电路，具体的，所述声光指示电路包括蜂鸣器BUZZER1和指示灯LED1，其中，所述蜂鸣器BUZZER1一触点经电阻R3连接电源电压，蜂鸣器BUZZER1另一触点连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极经电阻R6连接处理器，指示灯LED1的P极经电阻R1连接电源电压，指示灯LED1的N及连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极连接处理器。所述控制器的36号引脚和37号引脚通过串口通讯连接上位机，串口包括但不限于RS232串口、RS485串口。

具体实施过程中，结合参阅图2和图4所示，继电器模块包括量程和选择继电器，量程和选择继电器的6号引脚和5号引脚间触点开关组成选择开关，3号引脚和4号引脚间触点开关组成量程转换开关；所述处理器的40号引脚和42号引脚之间连接的量程和选择继电器的量程转换开关，用于上位机对处理器的量程选择的控制；所述处理器的39号引脚和47号引脚之间连接量程和选择继电器的选择开关，用于上位机对处理器的交流和直流的控制；量程和选择继电器的1号引脚连接电源电压，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U4，8号引脚连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R25连接光耦U6的3号引脚，光耦U6的4号引脚连接电源电压，光耦U6的1号引脚连接上位机，光耦U6的2号引脚经电阻R24接地。

具体实施过程中，结合参阅图2和图5所示，继电器模块包括模式和转变继电器，模式和转变继电器的3号引脚和4号引脚之间的触点开关组成模式转换开关，模式和转变继电器的5号和6号引脚之间的触点开关组成转变开关。处理器的43号引脚连接二极管D1的P极，处理器的46号引脚连接二极管D2的P极，二极管D1和二极管D2的N极共同经模式转换开关接地，用于上位机对处理器的手动测量自动测量模式切换的控制。所述处理器的51号引脚连接电阻R14，处理器的52号引脚和53号引脚之间耦接电容C11，处理器的54号引脚连接电容C9、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21的一端，处理器的55号引脚耦接电阻R15的一端，电阻R15和电阻R14的另一端之间连接电阻R26，三极管Q6的基极和集电极连接表笔COM孔，三极管Q6的发射极连接电阻R15与电阻R26之间，接电阻R14的电阻R26一端与表笔V孔之间连接转变开关，用于上位机对处理器电压测量和电阻测量的控制。处理器的56号引脚耦接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接表笔V接口，处理器的57号引脚耦接电阻R17的另一端，处理器的58号引脚耦接电阻R18的另一端，处理器的59号引脚耦接电阻R19的另一端，处理器的60号引脚耦接电容C9的另一端，处理器61号引脚耦接电阻R20的另一端，处理器的62号引脚耦接电阻R21的另一端，处理器的63号引脚经电容C10接表笔COM孔，处理器64号引脚接表笔COM孔，电表COM孔经电容C12接地。模式和转变继电器的1号引脚连接电源电压，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U1，8号引脚连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极经电阻R8连接光耦U3的3号引脚，光耦U3的4号引脚连接电源电压，光耦U3的1号引脚连接上位机，光耦U3的2号引脚经电阻R9接地。

转变开关和模式转换开关接通控制处理器与外接电路配合构成具有不同档位的电阻表，以进行电阻的测量，不同档位的电阻表的各档的标准电阻分别是电阻R16，电阻R18，电阻R17，电阻R19，电阻R20，电阻R21，测量电阻时，控制器内部产生1.0V的电压，此电压分别由电阻电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21输出，并通过电阻R15、电阻R26作用到待测电阻上产生电流，此电流流过被测电阻产生一个电压U_R，此电压U_R经电阻R14返回给处理器。C9为标准电阻的滤波电容，C11为待测电阻的滤波电容。经量程选择开关的选择，处理器选择相应的标准电阻进行电阻测量，电阻测量的原理是以所选标准电阻作参考，将表笔COM孔和表笔V孔之间的待测电阻与标准电阻进行比较测量求得待测电阻值。

转变开关和模式转换开关断开控制处理器与外接电路配合构成不同档位的电压表，经选择开关的控制形成不同档位的直流电压表，进行直流电压的测量。在直流电压表中，输入电压由电阻R17、电阻R19、电阻R20、电阻R21与电阻R16分压后得到输入电压的1/10、1/100、1/1000、1/10000再送入处理器，基于量程选择开关的控制处理器选择不同的档位电压反馈值进行电压测量，处理器根据相应档位的电压反馈值得到输入电压值。转变开关和模式转换开关断开控制处理器与外接电路配合构成不同档位的电压表，经选择开关的控制形成不同档位的交流电压表，进行交流电压的测量，在交流电压表中，交流电压表与直流电压表共用由电阻R17、电阻R19、电阻R20、电阻R21与电阻R16组成的分压器，所不同的是测量交流电压时，在输入端与分压器之间增加了一个交流/直流转换器，将取样电阻上的交流电压转换为直流电压送入处理器，计算有效值。

在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种数字万用表，其特征在于，包括：电源模块、万用表模块、上位机、显示屏和继电器模块，其中，所述继电器模块包括上电控制继电器、量程和选择继电器以及模式和转变继电器，所述上电控制继电器设置于电源模块与处理器之间，处理器连接量程和选择继电器以及模式和转变继电器；所述电源模块经继电器模块的上电控制继电器连接万用表模块，万用表模块电连接继电器模块的量程和选择继电器以及模式和转变继电器，所述继电器模块受控连接于上位机，由继电器模块控制进行测量模式转换、交直流转换和档位转换，万用表模块串口连接上位机，上位机连接显示屏；

所述万用表模块包括处理器和连接于处理器的外接电路。

2.根据权利要求1所述的数字万用表，其特征在于，电源模块包括：电平转换电路，所述电平转换电路将直流电压转换为万用表模块所需电平值，直流电压来源于蓄电池或交流转直流电路。

3.根据权利要求1所述的数字万用表，其特征在于，上电控制继电器的6号引脚连接电源模块输出，5号引脚供电，所述上电控制继电器的1号引脚连接线圈电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U5，8号引脚连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极经电阻R23连接光耦的3号引脚，光耦U7的4号引脚连接电源电压，光耦U7的1号引脚连接上位机，光耦U7的2号引脚经电阻R25接地。

4.根据权利要求1所述的数字万用表，其特征在于，量程和选择继电器的6号引脚和5号引脚间触点开关组成选择开关，3号引脚和4号引脚间触点开关组成量程转换开关；所述处理器的40号引脚和42号引脚之间连接量程转换开关；所述处理器的39号引脚和47号引脚之间连接选择开关；量程和选择继电器的1号引脚连接线圈电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U4，8号引脚连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R25连接光耦U6的3号引脚，光耦U6的4号引脚连接电源电压，光耦U6的1号引脚连接上位机，光耦U6的2号引脚经电阻R24接地。

5.根据权利要求1所述的数字万用表，其特征在于，模式和转变继电器的3号引脚和4号引脚之间的触点开关组成模式转换开关，模式和转变继电器的5号和6号引脚之间的触点开关组成转变开关；模式和转变继电器的1号引脚连接线圈电源，1号引脚和8号引脚之间并联二极管U1，8号引脚连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极经电阻R8连接光耦U3的3号引脚，光耦U3的4号引脚连接电源电压，光耦U3的1号引脚连接上位机，光耦U3的2号引脚经电阻R9接地。

6.根据权利要求5所述的数字万用表，其特征在于，所外接电路包括连接于处理器的51号引脚的电阻R14，处理器的52号引脚和53号引脚之间耦接电容C11，处理器的54号引脚连接电容C9、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21的一端，处理器的55号引脚耦接电阻R15的一端，电阻R15和电阻R14的另一端之间连接电阻R26，三极管Q6的基极和集电极连接表笔COM孔，三极管Q6的发射极连接电阻R15与电阻R26之间，接电阻R14的电阻R26一端与表笔V孔之间连接继电器模块的转变开关，处理器的56号引脚耦接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接表笔V接口，处理器的57号引脚耦接电阻R17的另一端，处理器的58号引脚耦接电阻R18的另一端，处理器的59号引脚耦接电阻R19的另一端，处理器的60号引脚耦接电容C9的另一端，处理器61号引脚耦接电阻R20的另一端，处理器的62号引脚耦接电阻R21的另一端，处理器的63号引脚经电容C10接表笔COM孔，处理器64号引脚接表笔COM孔，电表COM孔经电容C12接地。

7.根据权利要求5所述的数字万用表，其特征在于，处理器的43号引脚连接二极管D1的P极，处理器的46号引脚连接二极管D2的P极，二极管D1和二极管D2的N极共同经模式转换开关接地处理器的43号引脚连接二极管D1的P极，处理器的46号引脚连接二极管D2的P极，二极管D1和二极管D2的N极共同经模式转换开关接地。

8.根据权利要求1所述的数字万用表，其特征在于，所述处理器连接晶振电路、存储芯片和声光指示电路，其中，所述声光指示电路包括由处理器驱动的蜂鸣器BUZZER1和指示灯LED1。

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