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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein digitale Multimeter. Insbesondere
betrifft die Erfindung digitale Multimeter mit einer verbesserten
Anschlusserfassungseinrichtung.
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Digitale
Multimeter (DMM) funktionieren so, dass sie eine Reihe von elektrischen
Parametern messen, die für Bedienung, Fehlerdiagnose und Wartung
benötigt werden. Solche Parameter können Wechselstrom
und -spannung, Gleichstrom und -spannung, Widerstand und Stromdurchgang
umfassen. In einigen Fällen kann ein DMM andere Parameter
messen, wie Kapazität und Temperatur.
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Ein
DMM wird oft als Handgerät mit einem drehbaren Schalter
konfiguriert, mit dem verschiedene Funktionen ausgewählt
werden. Eine Mehrzahl von Leitungsanschlüssen ist im Gehäuse
(d. h. der Umfassung) der Einheit zur Verbindung mit Testleitungen
vorgesehen. Der speziell verwendete Anschluss kann von der Funktion
abhängen, die ausgewählt wurde. Eine Flüssigkristall(LCD)-Anzeige
gibt einen Ablesewert des geprüften Parameters an.
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Bei
mindestens einem Teil der Anschlüsse ist es wünschenswert,
dass das Multimeter "erkennt", ob ein Stecker eingesetzt ist. Dies
aus dem Grund, weil das Vorhandensein eines Steckers in der Buchse
bzw. dem Anschluss Probleme bereiten kann, wenn der Benutzer unter
Verwendung des Drehschalters bestimmte Funktionen ausgewählt
hat. Es wurden in der Vergangenheit verschiedene Anordnungen verwendet,
um das Vorhandensein eines Steckers zu erfassen. Zum Beispiel wurde
in einer solchen Anordnung der Sockel in einer speziellen Buchse
in zwei getrennte Hälften geteilt. Eine Prüfung
des Stromdurchgangs über die beiden Hälften zeigt
das Vorhandensein eines Steckers an. Während diese Anordnung
einigermaßen gut funktioniert, sind im Fachbereich weitere
neue Ausbildungen möglich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Multimeter zur Verfügung,
das ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von Testleitungsanschlüssen
umfasst, wobei jeder Anschluss eine eigene leitfähige Anschlussdose
aufweist. Bevorzugt sind die Anschlussdosen aus einem Metall, wie
Messing, gebildet. Eine im Gehäuse gelegene Leiterplatte
weist Anschlussleiter in elektrischer Verbindung mit jeder der Dosen
auf. Eine Anschlusserfassungsanordnung ist geeignet, basierend auf
einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften, automatisch
zu bestimmen, ob ein Stecker in eine zugehörige Dose eingesetzt
ist. Das Gehäuse kann ferner einen drehbaren Wahlschalter
zum Auswählen einer Multimeterfunktion aufweisen.
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Bevorzugt
ist eine Innenseite jeder Anschlussdose oder -buchse vom Inneren
des Gehäuses isoliert. Zum Beispiel können die
Anschlussdosen in das Gehäuse eingeformt sein. Außerdem
kann jede der Anschlussdosen in einem ihrer Unterteile eine Gewindebohrung
zur Aufnahme einer Verbindungsschraube aufweisen. In solchen Ausführungsformen
ist die Anschlussdose mit den Anschlussleitern über die
Verbindungsschraube verbunden. Die gedruckte Leiterplatte definiert
bevorzugt eine Mehrzahl von Anschlussöffnungen, in die
zugehörige Testleitungsanschlüsse aufgenommen
sind. Die Anschlussleiter können durch einen zugehörigen
Leiterstreifen gebildet sein, der jeder der Anschlussöffnungen
zugeordnet ist.
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In
derzeit bevorzugten Ausführungsformen kann die Anschlusserfassungsanordnung
Schaltungen aufweisen, die so funktionieren, dass sie die Anschlüsse
auf eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften überwachen.
Zum Beispiel können ein Photonenemitter und ein Photonendetektor
derart angeordnet sein, dass ein Strahlengang zwischen ihnen durch
Einsetzen des Steckers unterbrochen wird. In einigen Ausführungsformen
sind der Photonenemitter und der Photonendetektor auf gegenüberliegenden
Seiten der Anschlussdose gelegen, wobei die Anschlussdose oder -buchse
seitliche Öffnungen für den Strahlengang definiert.
Bevorzugt können der Photonenemitter und der Photonendetektor
an der Leiterplatte angebracht sein.
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Es
sind auch Ausführungsformen vorgesehen, in denen jede der
Anschlussdosen in einen transparenten Teil des Gehäuses
eingeformt ist. Bevorzugt kann die Schaltung einen einzigen Photonenemitter
für ein benachbarten Paar von Anschlüssen verwenden.
Der Photonenemitter kann eine Infrarotlichtemissionsdiode umfassen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Multimeter zur
Verfügung, das ein Gehäuse mit einem drehbaren
Wahlschalter zum Auswählen einer Multimeterfunktion umfasst.
Das Gehäuse weist ferner eine Mehrzahl von Testleitungsanschlüssen
auf, deren jede eine eigene leitfähige Anschlussdose aufweist,
die zum Inneren des Gehäuses hin isoliert ist. Eine Anschlusserfassungsanordnung
beinhaltet einen Photonenemitter und einen Photonendetektor, die
derart angeordnet sind, dass ein Strahlengang zwischen ihnen durch
Einsetzen eines Steckers in eine der Anschlussdosen unterbrochen
wird.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren
zum Erfassen des Vorhandenseins eines in eine Anschlussdose eingesetzten Steckers
zur Verfügung. Ein Schritt des Verfahrens beinhaltet Bereitstellen
einer Metalldose mit einem Paar fluchtender seitlicher Öffnungen.
Gemäß einem weiteren Schritt wird ein Photonenemitter
so angeordnet, dass er einen Photonenenergiestrahl über
ein Inneres der Dose durch die seitlichen Öffnungen bereitstellt.
Ein Photonendetektor wird in einer Position so angeordnet, dass
er den Photonenenergiestrahl erfasst. Ein weiterer Schritt beinhaltet
eine Bestimmung basierend auf einem Signal am Photonendetektor,
ob ein Stecker in die Dose oder Buchse eingesetzt ist. Bevorzugt
kann der Photonenemitter so funktionieren, dass er Photonenenergie
periodisch emittiert.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist durch eine Anschlusserfassungsanordnung für
ein elektronisches Bauteil zur Verfügung gestellt. Die
Anschlusserfassungsanordnung umfasst mindestens einen Anschluss,
der eine Metalldose beinhaltet, die ein Paar fluchtender seitlicher Öffnungen aufweist.
Ein Photonenemitter ist auf einer Seite der Dose angeordnet. Ein
Photonendetektor ist auf einer gegenüberliegenden Seite
der Dose derart gelegen, dass ein Strahlengang durch die fluchtenden
seitlichen Öffnungen der Dose erfasst werden kann. Schaltungen
in elektrischer Verbindung mit dem Photonenemitter und Photonendetektor
funktionieren so, dass bestimmt wird, ob ein Stecker in die Dose
eingesetzt ist.
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Weitere
Gegenstände, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung
werden durch verschiedene Kombinationen und Unterkombinationen der
offenbarten Elemente sowie durch Verfahren zur ihrer Ausführung
zur Verfügung gestellt, die unten ausführlicher
diskutiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Eine
volle und ausführbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung,
darunter die beste Weise dafür, ist insbesondere im Folgenden
der Beschreibung für die Fachleute angegeben, mit Bezug
zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Perspektivansicht eines digitalen Multimeters ist, das gemäß der
vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
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2 eine
Explosionsansicht ist, die verschiedene Komponenten des Multimeters
von 1 zeigt,
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3 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von 1 ist,
die die Konstruktion der Eingangsanschlüsse zeigt,
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4 eine
Querschnittsansicht ähnlich wie 3 ist, aber
in Vergrößerung, wobei drei Eingangsanschlüsse
gezeigt sind,
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5 eine
vergrößerte Draufsicht ist, die einen Teil der
gedruckten Leiterplatte von 2 zeigt,
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6 eine
Perspektivansicht der Unterseite des Teils der in 5 gezeigten
gedruckten Leiterplatte ist,
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7 eine ähnliche
Ansicht wie 6 ist, aber mit Eingangsanschlüssen,
die in das obere Gehäuseelement eingeformt sind, die in
zugehörige Öffnungen in der gedruckten Leiterplatte
eingesetzt sind, und
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8 und 9 vereinfachte
schematische Darstellungen sind, die eine Vorgehensweise zum Erfassen
eines eingesetzten Steckers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Wiederholte
Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und
den Zeichnungen bedeutet die Darstellung gleicher oder analoger
Merkmale oder Elemente der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Es
versteht sich für die Fachleute, dass die vorliegende Diskussion
nur eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
gibt und nicht dazu vorgesehen ist, die breiteren Aspekte der vorliegenden
Erfindung einzu schränken, wobei die breiteren Aspekte in
den beispielhaften Konstruktionen verkörpert sind.
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1 stellt
ein digitales Multimeter (DMM) 10 dar, das gemäß der
vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Das Multimeter 10 umfasst
eine Umhüllung mit einem Gehäuse 12,
das einen inneren Hohlraum definiert, in dem verschiedene innere
Komponenten angeordnet sind. In dieser Ausführungsform ist
das Gehäuse 2 bevorzugt so ausgebildet, dass es ein
oberes und ein unteres Gehäuseelement 12a und 12b aufweist,
die zusammen den inneren Hohlraum definieren. Bevorzugt kann jedes
der Gehäuseelemente 12a und 12b aus einer
geformten Schale aus hoch schlagfestem starrem Kunststoff gebildet
sein, die teilweise mit einem weicheren Polymermaterial überzogen
ist.
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Das
weichere Material ergibt eine Oberfläche mit gewünschter
Griffigkeit. Die Formteilschale des unteren Gehäuseelements
kann undurchsichtig sein, während Ausführungsformen
vorgesehen sind, in denen die Formteilschale des oberen Gehäuseelements
transparent ist. Das transparente Material des oberen Gehäuseelements 12a ergibt
ein Fenster 14, durch das eine geeignete Anzeige, wie eine
Flüssigkristall(LCD)-Anzeige sichtbar ist. Bevorzugt ist
ein separates vorderes Bedienfeld (oder eine "Verkleidung") 16 in
einer zugehörigen Ausnehmung aufgenommen, die im oberen
Gehäuseelement 12a definiert ist. Das Bedienfeld 16,
das bevorzugt aus einem starren Polymermaterial gebildet ist, definiert
verschiedene Öffnungen und weitere Merkmale, die für ein
spezielles Multimetermodell notwendig sind.
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Eine
Mehrzahl von Tasten (kollektiv mit 18 bezeichnet) ergeben
eine Benutzerschnittstelle. Wie gezeigt ist, können diese
Tasten Richtungsnavigationstasten sein (wie mit 20 angegeben).
Eine Mehrzahl von Buchsen 22a–d sind ebenfalls
zum Anschluss zugehöriger Testleitungen vorgesehen. Wie unten
ausführlicher beschrieben wird, sind die Buch sen 22a–d
bevorzugt durch Einbetten leitfähiger Sockel in das obere
Gehäuseelement 12a während des Gießprozesses
ausgebildet.
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Ein
drehbarer Wahlschalter 32 ermöglicht dem Benutzer,
eine spezielle Multimeterfunktion auszuwählen. In dieser
Ausführungsform sind zehn solcher Funktionen durch zugehörige
Stopppositionen bei der Schalterdrehung angegeben. Wie ein Fachmann
erkennen kann, sind typischerweise geeignete graphische Darstellungen
auf die Oberseite des Bedienfelds 16 gedruckt, um die jeweilige
Funktion anzugeben.
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Einige
zusätzliche Details der Konstruktion des Multimeters 10 sind
am besten mit Bezug zu 2 zu erläutern. Verschiedene
elektronische Komponenten, die zur Bedienung des Multimeters 10 notwendig
sind, sind auf einer Leiterplatte 26 im inneren Hohlraum
des Gehäuses 12 angebracht. Teile der Leiterplatte 26 sind
von einer unteren Abdeckung 28 und einer oberen Abdeckung 30 bedeckt,
so dass Störeinflüsse auf die Funktion des Multimeters 10 verringert
werden.
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Ein
Wahlschalter 24 beinhaltet eine nach unten ragende Achse,
durch die er mit einer Drehschalteranordnung verbunden ist, die
an der Leiterplatte 24 angebracht ist. Bevorzugt unterteilt
ein geeigneter Rastmechanismus 32 die Drehung des Wahlschalters 24 in
bestimmte Teilschritte. Als Folge davon bleibt der Wahlschalter 24 in
der ausgewählten Position, bis der Benutzer absichtlich
den Schalter in eine neue Position versetzt. Der Rastmechanismus 32 ist wiederum
mit einem Drehschaltelement 34 verbunden, das auf der Leiterplatte 26 angeordnet
ist. Eine Öffnung 36 kann in einer oberen Abdeckung 30 definiert
sein, um die gewünschte Verbindung zwischen dem Rastmechanismus 32 und
dem Drehschaltelement 34 zu ermöglichen.
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Bevorzugt
ist eine Stoppeinrichtung vorgesehen, um die Drehung des Schalters 24 sowohl
in Richtung des Uhrzeigersinns als auch in Rich tung entgegen des
Uhrzeigersinns zu begrenzen. In dieser Ausführungsform
umfasst die Stoppeinrichtung eine bogenförmige Nut 38,
die in der Oberfläche des Bedienfelds 16 definiert
ist. Die Nut 38 nimmt einen an der Unterseite des Wahlschalters 24 gelegenen Vorsprung
auf. Wenn der Vorsprung auf die Endseiten der Nut 38 trifft,
ist eine weitere Drehung verhindert.
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Nun
mit Bezug zu den 3 und 4 beinhalten
die Anschlüsse 22a–d bevorzugt eine zugehörige
eigene Anschlussdose 40a–d, die in das obere Gehäuseelement 12a eingeformt
ist. In derzeit bevorzugten Ausführungsformen sind die
Dosen derart ausgebildet, dass das Innere einer jeweiligen Dose vom
Inneren des Gehäuses 12 isoliert ist. Mit anderen
Worten, die unteren Teile der Dose sind geschlossen (wie mit 42 in 4 angegeben),
so dass Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen aus der Umgebung
nicht an dieser Stelle eindringen können. In derzeit bevorzugten
Ausführungsformen können die Dosen aus einem geeigneten
Metall ausgebildet sein, wie aus Messing. Eine farbige Umhüllung 44a–d kann
auf die jeweilige Dose 40a–d vor dem Formen aufgepresst
sein, um die Polarität des Anschlusses anzugeben. Zum Beispiel
können Umhüllungen 44a–d aus
nicht leitfähigem Polymer ausgebildet sein, die nach Wunsch
entweder rot oder schwarz sind.
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Nach
dem Formen werden die Dosen 40a–d (und ihre zugehörigen
Umhüllungen 44a–d) an einer zugehörigen
Erhebung 46a–d angebracht, die als integraler
Teil des oberen Gehäuseelements 12a ausgebildet
ist. Wie oben angeführt, ist die innere Schale des oberen
Gehäuseelements 12a in vielen bevorzugen Ausführungsformen
der Erfindung bevorzugt aus einem transparenten Kunststoffmaterial
ausgebildet. Auf diese Weise sind die Erhebungen 46a–d
vorteilhaft transparent. Das Bedienfeld 16 definiert Anschlussöffnungen 48a–d,
die sich mit den zugehörigen Erhebungen 46a–d
decken.
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Nun
mit Bezug zu den 5 bis 7 definiert
die Leiterplatte 26 eine Reihe von Erhebungsöffnungen 50a–d,
in die zugehörige Erhebungen 46a–d aufgenommen
sind. Ein zugehöriger Leiterstreifen ist jeder der Erhebungsöffnungen 50a–d
zugeordnet. Die Leiterstreifen 52a–d sind jeweils
mit einer zugehörigen Dose 40a–d verbunden,
um eine elektrische Verbindung zwischen der zugeordneten Dose und der
geeigneten Schaltung auf der Leiterplatte 26 auszubilden.
In dieser Ausführungsform weisen die Leiterstreifen 52a–d
zum Beispiel jeweils eine Bohrung auf, in die eine zugehörige
Schraube 54a–d (7) in die
Unterseite der zugehörigen Dose durch Einschrauben aufgenommen
werden kann.
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Das
Multimeter 10 ist so ausgebildet, dass das Vorhandensein
eines Steckers zumindest in einigen der Anschlüsse 22a–d
automatisch erfasst wird. in der dargestellten Ausführungsform
wird das Vorhandensein eines Steckers zum Beispiel bei den Anschlüssen 22a und 22b automatisch
erfasst. Wie in 4 gezeigt ist, ist ein Photonenemitter 56 auf
der Leiterplatte 26 zwischen den Anschlüssen 22a und 22b angeordnet.
Zugehörige Photonendetektoren 58 und 60 sind,
vom Emitter 56 aus gesehen, auf der anderen Seite jedes
Anschlusses 22a und 22b angeordnet. In diesem
Fall sind Emitter 56 und Detektoren 58, 60 so
konfiguriert, dass sie im Infrarotbereich des elektromagnetischen
Spektrums arbeiten. In dieser Hinsicht kann der Emitter 56 eine
geeignete Infrarotlichtemissionsdiode (IR-LED) sein. Ein Fachmann wird
jedoch erkennen, dass die Prinzipien der Erfindung auch für
andere geeignete Wellenlängen anwendbar sind.
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Die
Betriebsweise der Buchsenerfassungsanordnung in der dargestellten
Ausführungsform kann am besten mit Bezug zu den 8 und 9 beschrieben
werden. In dieser Ausführungsform weisen mindestens die
Anschlüsse 40a–b und ihre zugehörigen
Umhüllungen 44a–b ein Paar seitlicher
Durchtritte 62 auf, die durch die Innenseite der Dose miteinander
fluchten. Es sind Durchtritte 62 so positioniert, dass
ein Strahlen gang zwischen dem Emitter 56 und dem zugeordneten
Detektor 58, 60 ausgebildet ist. Als Folge davon
passiert Photonenenergie ungehindert vom Emitter 56 zum
Detektor 58, 60, wenn kein Stecker in die Dose
eingesetzt ist. Wie in 9 gezeigt ist, wird der Strahlengang
unterbrochen, wenn ein Stecker 64 in die Dose oder Buchse
eingesetzt ist, was auf diese Weise das vom Detektor zu empfangende
erwartete Signal eliminiert (oder mindestens signifikant dämpft).
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Wie
oben erwähnt, verwendet die dargestellte Ausführungsform
einen einzigen Emitter 56 für benachbarte Anschlüsse 22a und 22b.
Hierbei ist das obere Gehäuseelement 12a bevorzugt
so ausgebildet, dass es eine Hohllichtleiterstruktur 66 aufweist, die
die vom Emitter 56 austretende Photonenenergie in einem
rechten Winkel zum gewünschten Strahlengang aufspaltet.
Wie zu sehen ist, weist die Hohllichtleiterstruktur 66 in
der dargestellten Ausführung eine Form auf, die einer Hälfte
einer Sanduhr ähnelt. Weil die Schale des oberen Gehäuseelements 12a transparent
ist, kann die Hohllichtleiterstruktur 66 leicht während
des Formungsprozesses ausgebildet werden. Ein Teil der Photonenenergie
wandert zum Anschluss 22a, während der übrige
Teil zum Anschluss 22b wandert. Die Photonenenergie wandert
durch die zugehörige Buchsenerhebung, weil sie ebenfalls transparent
ist (mindestens in den interessierenden Frequenzen). Die opaque
oder nicht transparente Gestaltung des Bedienfelds 16 kann
Interferenzen von Umgebungsquellen verringern.
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Geeignete
Schaltungen 68, die auf der gedruckten Leiterplatte 26 vorgesehen
sind, werden zum Antreiben des Emitters 56 sowie zum Erfassen der
Ausgaben der Detektoren 58, 60 verwendet. Es können
verschiedene Techniken angewendet werden, um zwischen dem gewünschten
Signal (das das Vorhandensein oder Fehlen eines Steckers angibt) und
verschiedenen Arten von Interferenzen zu unterscheiden. In einigen
beispielhaften Ausführungsformen kann die Schaltung 68 zum Beispiel
so konfiguriert sein, dass am Emitter 56 ein Impuls mit
einer vorgegebenen periodischen Rate erzeugt wird. Die Schaltung 68 "weiß"
dann, dass ein entsprechendes Signal an den Detektoren 58, 60 empfangen
werden sollte, es sei denn, ein Stecker ist eingesteckt. Als Folge
davon können Hintergrundinterferenzen von der Schaltung 68 vernachlässigt
werden.
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Während
eine optische Technik zum Erfassen des Vorhandenseins oder Fehlens
eines Steckers oben beschrieben wurde, ist für einen Fachmann
erkennbar, dass gemäß der vorliegenden Erfindung
andere Techniken angewendet werden können. Zum Beispiel
kann ein Schaltschema vorgesehen sein, das eine Veränderung
in der Kapazität erfasst, die erzeugt wird, wenn ein Stecker
eingesetzt ist. Dies kann unter Verwendung eines Oszillationskreises
erreicht werden, in dem die Frequenz der Oszillation sich mit dem
Einsetzen eines Steckers verändert.
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Auf
diese Weise ist zu sehen, dass die vorliegende Erfindung ein digitales
Multimeter zur Verfügung stellt, das eine neue Buchsenerfassungsanordnung
aufweist. Während bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können von
den Fachleuten Modifikationen und Variationen hierbei vorgenommen
werden, ohne den Geist und den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu
verlassen. Außerdem versteht es sich, dass Aspekte der
verschiedenen Ausführungsformen ganz oder teilweise ausgetauscht
werden können. Ferner ist für die Fachleute erkennbar,
dass die vorstehende Beschreibung nur ein Beispiel ist und nicht
als Einschränkung der Erfindung vorgesehen ist, wie sie
in den beigefügten Ansprüchen weiter beschrieben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7034517 [0005]
- - US 6466003 [0005]
- - US 6043640 [0005]