KR19990088078A

KR19990088078A - 멀티미터용단순화된사용자인터페이스및제어시스템

Info

Publication number: KR19990088078A
Application number: KR1019990016179A
Authority: KR
Inventors: 올름스테드에이치.웨인; 구베르츠프랑크; 넬슨디오도르지.; 엔브렛슨마이클알.; 라이포드제이.스티브; 위리슬리제리엘.; 작스찰스엘.; 윌리엄슨제임스엘.
Original assignee: 윈클만 존 디.; 텍트로닉스 인코포레이티드
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 1999-12-27
Also published as: CN1236893A; CN1143137C; EP0961121A2; DE69909553T2; EP0961121B1; TW436626B; JPH11344512A; US6218824B1; DE69909553D1; JP3504183B2; EP0961121A3

Abstract

본 발명의 단순화된 전자 테스트 및 측정 장치용 사용자 인터페이스는 단일 AMP 입력 커넥터와 측정될 기본적인 종류의 각 매개변수에 대하여 단일 위치만을 가지는 회전식 선택기와 함께, 세그먼트화된 LCD 장치 및 기능 키(soft key) 시스템을 구현하는데 사용되는 복수의 키로 이루어진 배열을 포함한다. 세그먼트화된 LCD 장치는 키에 인접한 각 위치에서 제어될 수직 배열 기능 리스트를 표시하는 복수의 세그먼트를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 전자 테스트 및 측정 장치의 하우징은 LCD 스크린의 일부를 오버레이하는 핑거형 돌기(finger-like projection)를 가지도록 제조되어, 디스플레이된 LCD 기능 키 분리 선을 연속하여 표시한다.

Description

멀티미터용 단순화된 사용자 인터페이스 및 제어 시스템 {SIMPLIFIED USER INTERFACE AND CONTROL SYSTEM FOR A MULTIMETER}

본 발명은 일반적으로 멀티미터의 사용자 인터페이스 및 제어 시스템에 관한 것이며, 구체적으로는 기능 키(softkey)를 가지는 멀티미터에 관한 것이다.

그 이름에서 알 수 있듯이, 멀티미터는 전압, 전류, 저항 및 입력 신호의 주파수와 같은 다수의 서로 다른 매개변수를 측정할 수 있는 도구이다. 현대의 멀티미터는 매우 진보하였으며, 때로는 용량, 듀티비(duty factor) 및 온도를 측정할 수 있다. 또한 멀티미터가 자동으로 적당한 범위를 선택하여 디스플레이한다는 것은 알려져 있는 사실이다.

그러나 이들 현존하는 다기능 멀티미터의 전면 패널 상의 사용자 인터페이스는 점점 더 복잡해지고, 혼동을 야기하며, 사용하는데 어려움이 있다. 멀티미터의 전면 패널이 이렇게 복잡해지는 이유는 사용가능한 기능을 선택하고 실행하기 위해 다수의 버튼(즉, 키) 및 입력 단자가 필요하기 때문이다. 예를 들어, 선택기 노브는 흔히 3개의 AMP 기능(즉, A, ㎃, ㎂) 위치 및 적어도 2개의 Volt 기능(AC 및 DC) 위치를 가진다. 일반적으로 VOLTS 및 COMMON(공통단자) 입력 커넥터 이외에도 2개의 AMP(암페어) 입력 커넥터(즉, AMP 및 ㎃)가 존재한다. 따라서 사용자는 원하는 기능을 실행하기 위해 선택해야 하는 복수의 레전드(legend), 버튼과 노브, 및 입력을 혼돈하게 된다.

버튼에 인접한 디스플레이 스크린 상의 레전드를 변경함으로써, 이른바 "기능 키"라고 하는 버튼의 수를 감소시키는 방법은 이미 알려져 있다. 디스플레이 장치는 다수의 서로 다른 기능 키 레전드를 충분히 디스플레이할 수 있도록 다용도성을 가져야 한다. 이러한 시스템은 일반적으로 CRT 또는 도트 매트릭스 LCD를 사용하여, 키의 기능이 변경되면 버튼 바로 옆의 영역을 쉽게 소거하고 새로운 레전드를 디스플레이한다. 멀티미터와 같은 휴대용 장치에 있어서, CRT는 무게, 크기 및 내구성 때문에 비실용적이며, 도트 매트릭스 LCD는 도트 매트릭스 LCD를 사용하는 경우에 수반되는 추가적인 복잡성 및 경비 때문에 비실용적이다. 따라서 전술한 문제점을 극복하고 다기능 성능을 가지는 멀티미터용 사용자 인터페이스가 필요하다.

본 발명의 전자 테스트 및 측정 장치용 단순화된 사용자 인터페이스는 측정될 각 매개변수에 대하여 단일 위치만을 가지는 AMP 입력 커넥터 및 회전식 선택기와 함께, 세그먼트화된 LCD 장치 및 기능 키 시스템을 구현하기 위해 사용되는 복수의 키로 이루어진 배열을 포함한다. 세그먼트화된 LCD 장치는 키에 인접한 각 위치에서 제어될 수직 배열된 기능 리스트를 표현하는 복수의 세그먼트를 포함한다.

본 발명의 다른 특징은 단일 암페어의 커넥터를 사용하여 측정될 전류를 수신하며, 측정이 수 나노암페어(nanoampere) 내지 수 암페어(ampere) 사이의 범위에 걸쳐 이루어진다는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 전자 테스트 및 측정 장치의 하우징은 LCD 스크린의 일부를 오버레이(overlay)하는 핑거형 돌기((finger-like projection)를 가지도록 제조되어 LCD 기능 키 분리선을 연속적으로 디스플레이한다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 멀티미터(digital multimeter; DMM)를 도시하는 도면이다.

도 2는 도 1의 멀티미터를 사용하는 세그먼트화된 LCD 디스플레이를 도시하는 도면이다.

도 3은 도 1의 멀티미터의 AMP 커넥터의 입력 스위칭 배열을 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 단순화된 사용자 인터페이스를 가지는 디지털 멀티미터(DMM; 100)는 하우징 또는 케이스(110), LCD 디스플레이(120) 및 기능 키(130a, 130b, 130c, 및 130d)를 포함한다. 또한 도 1의 DMM에서는 'A'라고 표시된 단일 입력 커넥터(140)만을 사용하여 AMP 기능에 의해 측정될 전류를 수신한다는 것을 유의하는 것이 중요하다. 또한 수 나노미터(nanometer) 내지 수 암페어 범위에 걸쳐 전류 측정이 이루어진다는 사실을 유의하는 것도 중요하다. 회전식 기능 선택 스위치(rotary function selection switch; 150)가 실행될 각 기능에 대하여 단일 위치만을 가진다는 것도 유의해야 한다. 단지 5개의 다른 버튼(151, 153, 155, 157, 및 159)을 사용하여 추가 DMM 기능을 액세스한다. 6번째 버튼(160)은 빛이 약한 조건에서도 디스플레이를 쉽게 볼 수 있도록 배경조명(backlight)을 활성화한다. 이들 요소(element)를 결합하면 완전하고, 사용하기 쉬우며, 편안한 인간 인터페이스를 제공할 수 있다.

모든 세그먼트를 조명(illuminated)된 상태로 표시하는 세그먼트화된 LCD 디스플레이(220)가 도 2에 도시되어 있다. LCD 디스플레이(220)는 현재의 DMM을 구현하는데 필요한 매우 많은 수의 복잡한 세그먼트 배열을 강조하는, 도 1의 LCD 디스플레이(120)가 조명된 도면이다. 다수의 실제 세그먼트는 어드레스 가능한 지점 수보다 많다. 즉, 과거에는 필요한 세그먼트의 실제 수가 180이었던 반면에, 본 발명의 세그먼트화된 특정 LCD 디스플레이의 어드레싱 배열은 40개의 어드레스 가능한 지점의 4배이다. 특정 기능에 있어서 몇몇의 세그먼트가 항상 쌍으로 조명되며, 이들 세그먼트를 함께 연결할 수 있기 때문에, 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

전술한 바와 같이, 버튼과 인접한 영역의 도트 매트릭스 LCD를 소거하고 재기록함으로써, 디스플레이된 레전드에 따라 그 기능을 달리하는 "기능 키"를 생성할 수 있다. 세그먼트화된 디스플레이는 소거될 수 없으며, 세그먼트는 제 자리에 고정된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 기능 키 레전드의 수직 배열된 리스트(221, 223, 225 및 227)가 기능 키 버튼(130a, 130b, 130c, 및 130d)의 바로 위의 영역에 제공된다. 소정의 시간에 각 수직 그룹의 단지 하나의 레전드만이 조명된다. 이들 레전드 그룹을 특정 키와 연관시키기 위해, 레전드를 따라 라인 세그먼트로 둘러싸는(encircle) 것을 생각할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 세그먼트화된 LCD 디스플레이 장치에서는 라인이 교차하지 못한다는 사실 때문에 가능하지 않다. 즉 세그먼트 어드레스 라인 및 세그먼트 디스플레이 라인이 서로 닿지 않도록 이들의 경로를 조심스럽게 배정해야 한다. 따라서 레전드 세그먼트 그룹이 라인 세그먼트에 의해 둘러싸이면, 개별적인 레전드 세그먼트에 대한 어드레스 라인은 둘러싸기 위한 라인 세그먼트를 교차할 수 없으며, 이는 결과적으로 레전드 세그먼트가 동작하지 못하도록 한다.

이러한 문제점은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 기능 키 레전드 세그먼트 주위의 단지 3개의 측면 상에서만 라인 세그먼트(231, 233, 235, 237)로 둘러싸는 방법을 사용하여 해결되었다. 이것은 레전드 주위의 그룹화 심볼(grouping symbol)을 계속하여 동일 키와 연관시키면서, 어드레스 라인이 디스플레이 라인과 교차하지 않고 기능 키 레전드 세그먼트에 닿을 수 있도록 한다. 그러나 부분적으로 둘러싸는 라인 세그먼트의 개방된 바닥부는 완전히 둘러싸는 라인 세그먼트에 비해 미관상 덜 안정적으로 보인다. 이러한 문제점은 스크린 영역을 약간 오버레이하는 핑거형 돌기(170a, 170b, 170c)를 사용하여 해결되었으며, 상기 핑거형 돌기는 불완전한 형태의 라인 세그먼트를 보완한다. 이는 핑거형 돌기가 부분적으로 둘러싸는 LCD 라인 세그먼트의 관찰가능한 부분과 결합하여 눈을 속이고, 미관상 보다 안정된 형태를 가지도록 한 결과이다.

세그먼트화된 LCD를 사용하는 것은 LCD의 리프레시 속도(refresh rate)와 관련하여 다른 문제를 발생시킨다. 멀티미터 디스플레이 장치에서 세그먼트화된 LCD 사용하는 경우, 요구되는 많은 수의 세그먼트의 개수가 명확해진다. 각 세그먼트는 반복적으로 리프레시되어야 하며, 많은 수의 모든 세그먼트를 완전히 리프레시하고 첫 번째 세그먼트로 다시 복귀하여 리프레시를 재시작하기 위해서는 상당한 양의 시간이 소요된다. 또한 50 Hz 또는 60 Hz 전원 라인 주파수 때문에 세그먼트의 조명과 일반적인 실내 조명의 맥동(pulsation) 사이의 비트(beat)가 방해되는 것을 방지하기 위해, 적당한 리프레시 속도를 제공하는데 주의를 기울어야 한다는 사실이 발견되었다.

도 3을 참조하여 설명하면, 측정될 신호가 회전식 스위치를 통해 결합되지 않기 때문에, 측정 기능을 선택하기 위한 회전식 스위치(305)를 간단하게 구성하여, 일반적인 특정 기능(예를 들어, AMP, ㎃) 대신에 기본적인 종류의 기능(예를 들어, AMP, VOLT)만을 선택하도록 구성할 수 있다. 회전식 스위치(305)는 실제 측정을 제어하는 마이크로프로세서 제어장치(310)의 입력이 된다. 4개의 기능 키 버튼(즉, 스위치; 370a, 370b, 370c, 및 370d)은 마이크로프로세서 제어장치(310)에 연결되며, 추가로 희망하는 특정 측정 기능을 선택하여 마이크로프로세서 제어장치(310)에 입력한다. 회전식 스위치(305)가 회전하는 AMP 위치 및 눌러진 하나의 기능 키 버튼(370a, 370b, 370c, 및 370d)에 응답하여, 마이크로프로세서 제어장치(310)는 스위칭 FET(320, 322, 324, 및 326)를 제어하여 스케일링 저항(scaling resistor; 330, 332, 및 336)과 협동하여 적당한 측정 범위를 선택한다. 단일 AMP 입력단에 인가된 전류 신호는 퓨즈(fuse; 350), 하나 이상의 스위칭 FET(320, 322, 324, 및 326) 및 하나 이상의 스케일링 저항(330, 332, 및 336)을 통과하여 궁극적으로 A/D 변환기(340)에서 입력 전압을 발생시키는데, 상기 A/D 변환기(340)의 입력 전압은 측정될 전류의 크기를 표시한다. A/D 입력 신호의 디지털 표시는 마이크로프로세서 제어장치(310)와 연결되어 도 2의 디스플레이 스크린(220) 상에 디스플레이된다.

도 3의 각 FET 스위치는 입력 보호를 위해 바이패스(bypass) 다이오드를 포함한다. 이들 다이오드의 특징은 품질이 우수하여, 높은 전류를 취급할 수 있으며 매우 낮은 역방향 전류 누설(reverse leakage)을 생성한다는 것이다. 스위칭 FET(320) 및 스위치 FET(322)는 모두 N-채널 FET이지만, 스위칭 FET(322)를 정상적인 방향의 역방향(즉, 반대방향)으로 연결한다는 것에 유의해야 한다. 즉, FET(320)의 소스 단자는 FET(322)의 드레인 단자와 직접 연결되며, FET(320)의 드레인 단자는 FET(322)의 소스 단자와 직접 연결되며, 함께 연결된 게이트 단자들은 마이크로프로세서 제어장치(310)에 의해 구동된다. FET(322)를 역방향으로 설치하는 목적은 내부 보호 다이오드(internal protection diode)를 사용하여 FET(320)의 다이오드에 의해 취급되는 전극과 반대 방향의 극성을 가지는 서지(surge)로부터 보호하는 것이다. 또한 도 3의 회로에서, FET(320) 및 FET(322)가 병렬로 동작하기 때문에, 높은 전류 범위에서의 스위치 저항이 저하되는 추가 이점을 가진다. 종래 기술에 의한 회로에서는 FET(322) 대신에 파워 다이오드(power diode)를 사용하였다. 그러나 종래 기술에 의한 회로의 파워 다이오드는 FET(320)와 병렬로 동작하지 않기 때문에 전술한 바와 같은 스위치 저항의 저하에 도움이 되지 않는다. 또한 수 암페어의 서지 전류를 처리할 수 있는 능력을 가지는 파워 다이오드는 약 100 ㎁의 비교적 높은 누설 전류를 나타내어 바람직하지 못하며, 이는 낮은 범위에 대한 전류 측정에 악영향을 미칠 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 나노암페어에서부터 암페어 범위까지 측정이 가능하며, FET를 반대 방향으로 연결함으로써 역방향 전류 누설에 의한 악영향을 받지 않고 나노암페어 측정이 가능하도록 한다.

각 주요 기능에 대한 단일 선택만을 가지는 회전식 스위치, 부수적인(attendant) 기능 키를 가지는 세그먼트화된 디스플레이, 및 단일 AMP 입력단이 서로 협동하여 사용자에게 복잡하지 않으며 특히 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공한다.

소자(310)에 부여된 단어 "마이크로프로세서 제어장치"는 마이크로컴퓨터 및 ASIC를 포함하는 전용 하드웨어 제어장치와 같은 다른 형태의 제어장치를 포함한다.

본 발명이 디지털 멀티미터에 관해 서술하고 있지만, 본 발명을 다른 형태의 테스트 및 측정 장치에 적용할 수 있으며, 이러한 변경은 다음의 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 것이어야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 나노암페어에서부터 암페어 범위까지 측정이 가능하며, FET를 반대 방향으로 연결함으로써 역방향 전류 누설에 의한 악영향을 받지 않고 나노암페어 측정이 가능하도록 한다.

각 주요 기능에 대한 단일 선택만을 가지는 회전식 스위치, 부수적인 기능 키를 가지는 세그먼트화된 디스플레이, 및 단일 AMP 입력단이 협동하여 사용자에게 복잡하지 않으며 특히 사용이 쉬운 인터페이스를 제공한다.

Claims

디지털 멀티미터에 있어서,

단일 위치만을 가지며, 수행될 기본적인 종류의 각 측정 기능을 선택하는 스위치;

상기 측정 기능 중 하나의 기능을 수행함으로써 결정된 값을 디스플레이하고, 상기 디스플레이의 가장자리를 따라 복수의 레전드를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 디스플레이하는 세그먼트화된 LCD 장치;

상기 멀티미터의 하우징 상에 탑재되어 있고 상기 복수의 레전드와 근접하여 위치하며, 데이터를 입력하기 위한 키; 및

측정용 전류를 수신하는 단일 입력 단자

를 포함하는 디지털 멀티미터.
제1항에 있어서,

측정 범위를 선택하는 복수의 제어된 스위치―여기서 복수의 제어된 스위치는 제어장치의 제어 하에서 동작함―를 추가로 포함하는 디지털 멀티미터.
제2항에 있어서,

상기 복수의 제어된 스위치―여기서 각 스위치는 일체형 다이오드를 포함함―는 FET 스위치이며,

상기 FET 스위치 중 하나는 다른 스위치에 대향하여 반대 방향으로 연결되며, 이들 양 FET 스위치는 동시에 동작하는

디지털 멀티미터.
디지털 멀티미터에 있어서,

단일 위치만을 가지며, 수행될 기본적인 종류의 각 측정 기능을 선택하는 스위치;

상기 측정 기능 중 하나를 수행함으로써 결정된 값을 디스플레이하고, 상기 디스플레이의 가장자리를 따라 복수의 레전드를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 디스플레이하는 세그먼트화된 LCD 장치;

상기 멀티미터의 하우징 상에 탑재되어 있고 상기 복수의 레전드와 근접하여 위치하며, 데이터를 입력하기 위한 키;

측정용 전류를 수신하는 단일 입력 단자; 및

디스플레이된 라인 세그먼트의 일부의 부재(absence)를 보완하기 위해 상기 LCD 디스플레이의 일부를 오버레이하는 복수의 핑거형 돌기

를 포함하는 디지털 멀티미터.
제4항에 있어서,

측정 범위를 선택하는 복수의 제어된 스위치―여기서 복수의 제어된 스위치는 제어장치의 제어 하에서 동작함―를 추가로 포함하는 디지털 멀티미터.
제5항에 있어서,

상기 복수의 제어된 스위치―여기서 각 스위치는 일체형 다이오드를 포함함―는 FET 스위치이며,

상기 FET 스위치 중의 하나는 다른 스위치와 대향하여 반대 방향으로 연결되며, 이들 양 FET 스위치는 동시에 동작하는

디지털 멀티미터.
디지털 멀티미터에 있어서,

단일 위치만을 가지며, 수행될 각 형태의 측정 기능을 선택하는 스위치;

상기 측정 기능 중 하나의 기능을 수행함으로써 결정된 값을 디스플레이하고, 상기 디스플레이의 가장자리를 따라 복수의 레전드를 포함하는 복수의 그룹을 디스플레이하는 세그먼트화된 LCD 장치;

상기 멀티미터의 하우징 상에 탑재되어 있고 상기 복수의 레전드와 근접하여 위치하며, 데이터를 입력하기 위한 키―여기서 각 키는 특정 그룹의 레전드와 연관됨―;

측정용 전류를 수신하는 단일 입력 단자; 및

디스플레이된 라인 세그먼트의 일부의 부재를 보완하기 위해 상기 LCD 디스플레이의 일부를 오버레이하는 복수의 핑거형 돌기

를 포함하는 디지털 멀티미터.
제7항에 있어서,

측정 범위를 선택하는 복수의 제어된 스위치―여기서 복수의 제어된 스위치는 제어장치의 제어 하에서 동작함―를 추가로 포함하는 디지털 멀티미터.
제8항에 있어서,

상기 복수의 제어된 스위치―여기서 각 스위치는 일체형 다이오드를 포함함―는 FET 스위치이며,

상기 FET 스위치 중의 하나는 다른 스위치와 대향하여 반대 방향으로 연결되며, 이들 양 FET 스위치는 동시에 동작하는

디지털 멀티미터.
디지털 멀티미터에 있어서,

단일 위치만을 가지며, 수행될 기본적인 종류의 각 측정 기능을 선택하는 스위치;

상기 측정 기능 중 하나의 기능을 수행함으로써 결정된 값을 디스플레이하고, 상기 디스플레이의 가장자리를 따라 복수의 레전드를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 디스플레이하는 세그먼트화된 LCD 장치; 및

상기 멀티미터의 하우징 상에 탑재되어 있고 상기 복수의 레전드와 근접하여 위치하며, 데이터를 입력하기 위한 키

를 포함하는 디지털 멀티미터.
디지털 멀티미터에 있어서,

단일 위치만을 가지며, 수행될 기본적인 종류의 각 측정 기능을 선택하는 스위치;

측정할 전류를 수신하는 단일 입력 단자; 및

상기 단일 입력 단자와 연결되어 있으며, 수 나노암페어로부터 수 암페어까지의 넓은 범위에 걸쳐 전류를 측정하는 회로

를 포함하는 디지털 멀티미터.