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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multimeter gemäß Anspruch 1 sowie eine Anschlusserfassungsanordnung gemäß Anspruch 9.
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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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Die
JP 2002-350 177 A offenbart ein digitales Multimeter, bei dem detektiert wird, ob Messleitungen in Eingangsbuchsen eingesteckt sind. Hierfür sind Sensoren vorgesehen, die optisch wirksam sind und in die Durchtritte entsprechender Zylinderabschnitte der Eingangsbuchsen hineinragen.
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Aus der
DE 199 54 182 A1 ist ein elektrisches Multimeter bekannt, das mit mehreren Messbuchsen versehen ist. Eine entsprechende Belegung der Messbuchsen wird durch Sensoren detektiert, die als mechanische Kontakte, als opto-elektronische Sensoren oder als induktive oder kapazitive Sensoren gestaltet sein können.
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Die
EP 0 152 646 A1 zeigt eine Sicherheits-Steckdose, bei der eine Lichtschranke vorhanden ist, um bei einem Einführen von zwei Stiften eines Steckers in entsprechende Anschlussklemmen ein Signal auszulösen. Jede Anschlussklemme ist mit einer Lichtschranke versehen, wobei diese dadurch gebildet sind, dass zwischen den beiden Anschlussklemmen ein gemeinsamer Lichtsender mit einem Doppelprisma angeordnet ist. Gegenüberliegend ist jeweils ein Lichtempfänger angeordnet. Der Raum zwischen den Lichtempfängern einerseits und dem Lichtsender bzw. dem Doppelprisma andererseits ist materialfrei gehalten.
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Zusammenfassung
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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 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 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 Vergrö-ßerung, 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 einzuschränken, 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(LGD)-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 Buchsen 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 Richtung 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 Strahlengang 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 Ausführungs formen 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.
