專利名稱:微電腦智能萬用表的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微電腦智能萬用表，通斷檢測模塊、電源模塊、非接觸交流、直流電流檢測模塊、非接觸交流、直流電壓檢測模塊、電阻、電容、二極管檢測模塊、三極管檢測模塊、非接觸溫度檢測模塊分別與微電腦模塊連接，微電腦模塊與4.3寸TFT顯示器連接。解決了現有技術中存在的問題：交流電流、直流電流非接觸測量，自動識別交流、直流電流類型，自動識別交流、直流電壓，電阻、電容、二極管自動識別并測量，三極管自動識別并測量相關參數，增加非接觸溫度檢測，使用可充電鋰離子電池替代9V電池，電壓、電流、電阻、電容、溫度的量程自動選擇。
【專利說明】微電腦智能萬用表
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于檢測設備【技術領域】，涉及一種微電腦智能萬用表。
【背景技術】
[0002]現在市面有指針萬用表和數字萬用表，在實際使用中存在種種問題。
[0003]1、直流電流，交流電流不能非接觸測量，必須把表頭串聯在電路中才能測量。實際使用中，把表頭串接在電路中除了安全電壓可行但還不方便，其它強電使用串接表頭測量是非常危險的。現在市場出鉗形表非接觸測量來彌補。但大多數鉗形表只能測量交流電流，不能測量直流電流，如果要測量直流電流必須用其他儀器來彌補。沒有統一集成在一塊表上。
[0004]2、不能自動識別電壓類型，測量電壓時要分清楚是直流電壓還是交流電壓才能測量。很多萬用表量程不能自動切換，每次測量都很麻煩，如果小量程測量到大電壓時可能表會燒壞。
[0005]3、電阻、電容、二極管不能自動識別并測量相關參數。
[0006]4、三極管不能自動識別和自動檢測相關參數。
[0007]5、通斷檔位不能帶電測量，帶電測量通斷會燒壞萬用表。
[0008]6、沒有溫度檢查，在實際使用中，我們要看設備溫度或是一些接觸點的溫度必須用其他儀器來完成。
[0009]7、現在數字萬用表用的是9V電池，不可用其他電壓值的電池代替，不能充電，價格貴，浪費大，更換麻煩。
[0010]現在市場上沒有智能型的萬用表來解決常用萬用表存在的種種問題，研發出能夠解決以上問題的萬用表很有實用價值和經濟價值。
實用新型內容
[0011]本實用新型的目的是提供一種微電腦智能萬用表，解決了現有技術中存在的問題:交流電流、直流電流非接觸測量，自動識別交流、直流電流類型，自動識別交流、直流電壓，電阻、電容、二極管自動識別并測量，三極管自動識別并測量相關參數，通斷檔位在電路不斷電情況下也可測量，增加非接觸溫度檢測，使用可充電鋰離子電池替代9V電池，電壓、電流、電阻、電容、溫度的量程自動選擇。
[0012]本實用新型所采用的技術方案是，一種微電腦智能萬用表，通斷檢測模塊、電源模塊、非接觸交流、直流電流檢測模塊、非接觸交流、直流電壓檢測模塊、電阻、電容、二極管檢測模塊、三極管檢測模塊、非接觸溫度檢測模塊分別與微電腦模塊連接，微電腦模塊與4.3寸TFT顯示器連接。
[0013]本實用新型的特征還在于，微電腦模塊中程控繼電器組和微控制器驅動電路分別與微控制模塊連接。
[0014]通斷檢測模塊中的檢測端依次連接電隔離耦合器、信號發生器。
[0015]電源模塊中的電池充電器依次與鋰離子電池、DC/DC變換模塊連接。
[0016]非接觸交流、直流電流檢測模塊中的交流、直流電流區分電路依次與第一精密整流電路、第一低通濾波器、第一增益放大電路、第一 ADC模塊連接，交流、直流電流區分電路還依次與第二增益放大電路、第二 ADC模塊連接。
[0017]非接觸交流、直流電壓檢測模塊的交流、直流電壓區分電路依次與第三精密整流電路、第三低通濾波器、第三增益放大電路、第三ADC模塊連接；交流、直流電壓區分電路還直接與第三低通濾波器連接。
[0018]電阻、電容、二極管檢測模塊中交流信號發生器、第一接觸狀態檢測電路、第一自動檢測電路依次連接。
[0019]三極管檢測模塊中第二接觸狀態檢測電路、第二自動檢測電路、多參數測量電路依次連接。
[0020]非接觸溫度檢測模塊中菲尼爾透鏡與I2C溫度測量模塊連接。
[0021]本實用新型的有益效果是:
[0022]1、交流電流、直流電流非接觸測量，自動識別電流類型，量程自動選擇，并在液晶屏顯示電流類型和大小。
[0023]2、交流電壓、直流電壓測量，自動識別電壓類型，量程自動選擇，并由液晶屏顯示電壓類型和大小。
[0024]3、電阻、電容、二極管自動識別并顯示器件名稱及相關參數，電阻、電容量程自動選擇，二極管顯示硅二極管或者鍺二極管及管壓降大小。
[0025]4、三極管自動檢測，三極管插入檢測位置，就能自動檢測三極管是PNP型或是NPN型、是硅三極管或是鍺三極管；好的三極管顯示放大倍數、三極管類型及材料，壞三極管顯示該三極管是壞的，如果插入接觸不好提示重新插入。
[0026]5、通斷檔位測量電路通斷時，可以在帶電的情況下進行測量，這保證設備在持續工作狀態下也可安全檢測電路問題。在電路斷電時，不需要釋放儲能元件電能就可以測量電路通斷情況。
[0027]6、在表中加入非接觸溫度檢測，使得在普通測量中，實用性更廣。
[0028]7、使用鋰離子可充電電池替代9V電池，能夠反復充電，減小9V電池浪費和達到環保的效果。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0030]圖2是本實用新型的原理圖。
[0031]圖中，1.微電腦模塊，2.4.3寸TFT顯示器，3.通斷檢測模塊，4.電源模塊，5.非接觸交流、直流電流檢測模塊，6.非接觸交流、直流電壓檢測模塊，7.電阻、電容、二極管檢測模塊，8.三極管檢測模塊，9.非接觸溫度檢測模塊；
[0032]101.微控制模塊，102.程控繼電器組，103.微控制器驅動電路；
[0033]301.信號發生器，302.電隔離耦合器；
[0034]401.DC/DC變換模塊，402.鋰離子電池，403.電池充電器；
[0035]511.第一 ADC模塊，512.第一增益放大電路，513.第一低通濾波器，514.第一精密整流電路，515.交流、直流電流區分電路，521.第二 ADC模塊，522.第二增益放大電路；
[0036]601.第三ADC模塊，602.第三增益放大電路，603.第三低通濾波器，604.第三精密整流電路，605.交流、直流電壓區分電路；
[0037]701.第一接觸狀態檢測電路，702.第一自動檢測電路，703.交流信號發生器；
[0038]801.第二接觸狀態檢測電路，802.第二自動檢測電路，803.多參數測量電路；
[0039]901.菲尼爾透鏡，902.12C溫度測量模塊。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0041]本實用新型的結構如圖1所示，由9個子模塊構成，其中，通斷檢測模塊3、電源模塊4、非接觸交流、直流電流檢測模塊5、非接觸交流、直流電壓檢測模塊6、電阻、電容、二極管檢測模塊7、三極管檢測模塊8、非接觸溫度檢測模塊9分別與微電腦模塊I連接，微電腦模塊I與4.3寸TFT顯示器2連接。
[0042]各子1?塊內部連接是:
[0043]微電腦模塊I中程控繼電器組102和微控制器驅動電路103分別與微控制模塊101連接；
[0044]通斷檢測模塊3中的檢測端依次連接電隔離耦合器302、信號發生器301 ;
[0045]電源模塊4中的電池充電器403依次與鋰離子電池402、DC/DC變換模塊401連接；
[0046]非接觸交流、直流電流檢測模塊5中的交流、直流電流區分電路515依次與第一精密整流電路514、第一低通濾波器513、第一增益放大電路512、第一 ADC模塊511連接，交流、直流電流區分電路515還依次與第二增益放大電路522、第二 ADC模塊521連接；
[0047]S卩，如果是交流電流，檢測端一〉交流、直流電流區分電路515—〉第一精密整流電路514—〉第一低通濾波器513—〉第一增益放大電路512—〉第一 ADC模塊511。如果是直流電流，檢測端一〉交流、直流電流區分電路515—〉第二增益放大電路522—〉第二 ADC模塊521。
[0048]非接觸交流、直流電壓檢測模塊6的交流、直流電壓區分電路605依次與第三精密整流電路604、第三低通濾波器603、第三增益放大電路602、第三ADC模塊601連接；交流、直流電壓區分電路605還直接與第三低通濾波器603連接；
[0049]S卩，如果是交流電壓，檢測端一〉交流、直流電壓區分電路605—〉第三精密整流電路604—〉第三低通濾波器603—〉第三增益放大電路602—〉第三ADC模塊601 ;如果是直流電壓，檢測端一〉交流、直流電壓區分電路605—〉第三低通濾波器603—〉第三增益放大電路602—〉第三ADC模塊601。
[0050]電阻、電容、二極管檢測模塊7:交流信號發生器703、第一接觸狀態檢測電路701、第一自動檢測電路702依次連接；即檢測端和交流信號發生器703—〉第一接觸狀態檢測電路701—〉第一自動檢測電路702 ；
[0051]三極管檢測模塊8中第二接觸狀態檢測電路801、第二自動檢測電路802、多參數測量電路803依次連接；
[0052]非接觸溫度檢測模塊9中菲尼爾透鏡901與I2C溫度測量模塊902連接。
[0053]原理如圖2所示，
[0054]1、交流電壓、非接觸交流電流測量，測量輸入通過精密整流一〉低通濾波器一〉增益放大一〉交流ADC轉換一〉Cortex-M4單片機一 >4.3TFT顯示屏。
[0055]2、直流電壓測量，測量輸入低通濾波器一〉增益放大一〉交流ADC轉換一>Cortex-M4 單片機一 >4.3TFT 顯示屏。
[0056]3、直流電流非接觸測量，測量輸入增益放大一〉直流ADC轉換一〉CorteX-M4單片機一 >4.3TFT顯示屏。
[0057]4、電阻、電容、二極管測量，測量元件在1KHZ/10KHZ交流激勵下一〉模擬開個組一>Cortex-M4 單片機一 >4.3TFT 顯示屏。
[0058]5、三極管測量，三極管插入三孔插槽一〉模擬開個組一〉CorteX-M4單片機一>4.3TFT顯示屏。
[0059]6、通斷測量如非接觸溫度測量，通斷測量一〉Cortex_M4單片機一>4.3TFT顯示屏。
[0060]7、非接觸溫度測量，IR測量一〉Cortex-M4單片機一>4.3TFT顯示屏。
[0061]8、電源管理，3.7V 電源一〉DC/DC 變換一>+5V、+3.3V、-5V—〉Cortex_M4 單片機、ADC0
[0062]交流電流、直流電流非接觸測量，自動識別電流類型，量程自動選擇，并在液晶屏顯示電流類型和大小。
[0063]交流電流和直流電流非接觸測量通過將一個外接的電流鉗掛接在被測量電路的電纜上，通過電流鉗的傳感器將流經電纜中的微弱電流信號產生的電磁信號轉換為電子電路能檢測到的電信號，此信號在經過精密整流電路、低通濾波電路、后經增益放大器放大后由ADC模塊AD轉換器轉換為CPU可識別的數字信號，最后經過微控制模塊的控制程序的校準算法和轉換程序計算，得出實際的被測電流值。從而實現交流電流和直流電流非接觸測量功能。
[0064]交流電壓、直流電壓測量，自動識別電壓類型，量程自動選擇，并由液晶屏顯示電壓類型和大小。
[0065]交流電壓、直流電壓測量通過測量筆直接將被測電壓接入此表中，然后進行量程分壓、精密整流電路、低通濾波器濾波、增益放大電路增益放大后，信號通過ADC模塊的AD轉換器將被測電壓轉換為數字信號，然后送入微控制模塊CPU中進行數據校正，通過對數據的分析還可以自動變換測量量程從而得出一個高精度且準確的電壓值。
[0066]電阻、電容、二極管自動識別并顯示器件名稱及相關參數，電阻、電容量程自動選擇，二極管顯示硅二極管或者鍺二極管及管壓降大小。
[0067]電阻、電容、二極管自動識別通過電路中的數字電橋電路，對被測量原件進行預先估值，然后根據各類器件的特性進行原件類別的分類識別和分類檢測。
[0068]三極管自動檢測，三極管插入檢測位置，就能自動檢測三極管是PNP型或是NPN型、是硅三極管或是鍺三極管；好的三極管顯示放大倍數、三極管類型及材料，壞三極管顯示該三極管是壞的，如果插入接觸不好提示重新插入。
[0069]三極管自動檢測功能通過檢測插入檢測槽中的三極管每個引腳直接的導通壓降和電流關系判斷被測量三極管是PNP型或是NPN型，然后通過檢測引腳間的電流關系識別出各個測量引腳的類型。如果被檢測的原件不符合三極管的電流和導通關系則可以判斷被測三極管的好壞，最后將測量結果顯示到顯示屏上。
[0070]通斷檔位測量電路通斷時，可以在帶電的情況下進行測量，這保證設備在持續工作狀態下也可安全檢測電路問題。在電路斷電時，不需要釋放儲能元件電能就可以測量電路通斷情況。
[0071]此通斷測量功能通過測量表筆接入到被測量的電路中，判斷電路是否導通時，此測量表通過一個測量隔離耦合電路將一個通信數據經過放大電路放大后將信號通過隔離耦合電路將信號耦合到其中的一個測量表筆中最后測信號被傳輸到測量的電路中，如果電路是接通的，則另外的一支測量表筆端就能接收到被發送信號表筆發送出去的信號，否則無法接收到測量信號。
[0072]在表中加入非接觸溫度檢測，使得在普通測量中，實用性更廣。
[0073]非接觸溫度檢測功能通過一個菲尼爾透鏡將此測量表正對于被測量物體的表面的熱輻射能量聚集到一顆非接觸I2C溫度測量模塊的測量窗口上，通過傳感器的信號轉換將溫度值轉換為數字信號，最后經微控制模塊CPU進行數字校準得出溫度值。
[0074]使用鋰離子可充電電池替代9V電池，能夠反復充電，減小9V電池浪費和達到環保的效果。
[0075]通過完善的電源管理功能和先進電源轉換技術，將傳統測量電表使用的常規9V電池改換成可重復充電使用的鋰離子電池，從而實現了低功耗高效率，從而降低了使用成本和電池浪費。
[0076]各部件功能如下:
[0077]微電腦模塊1:微控制器驅動電路啟動微控制模塊工作，微控制模塊控制程控繼電器組有序切換量程或是元器件自動測量電路；4.3寸TFT顯示器2用于顯示各測量；信號發生器301產生高頻交流信號通過電隔離耦合器302從發射端輸出后看信號是否從接收端通過電隔離耦合器302得到信號；220V交流電通過電池充電器403對鋰離子電池402進行充電，鋰離子電池402通過DC/DC變換模塊401后輸出直流+5V、+3.3V和-5V電壓供系統不同模塊使用；
[0078]檢查端輸入電流信號后交流、直流電流區分電路515區分是交流電流還是直流電流，如果是交流電流則經過第一精密整流電路514轉變為直流電流，再通過第一低通濾波器513濾波后通過第一增益放大電路512進行放大最后通過第一 ADC模塊511把模擬信號轉變為數字信號讓微控制模塊101處理，如果是直流信號，通過第二增益放大電路522進行放大最后通過第二 ADC模塊521把模擬信號轉變為數字信號讓微控制模塊101處理；
[0079]檢查端輸入電壓信號后交流、直流電壓區分電路605區分是交流電壓還是直流電壓，如果是交流電壓則經過第三精密整流電路604轉變為直流電壓，再通過第三低通濾波器603濾波后通過第三增益放大電路602進行放大最后通過第三ADC模塊601把模擬信號轉變為數字信號讓微控制模塊101處理，如果是直流，通過第三低通濾波器603濾波后通過第三增益放大電路602進行放大最后通過第三ADC模塊601把模擬信號轉變為數字信號讓微控制模塊101處理；
[0080]檢測端放上器件，第一接觸狀態檢測電路701檢查放上的器件是否良好接觸，由交流信號發生器703產生交流激勵信號通過器件，微處理器測量通過器件的激勵信號來區分器件類別和計算參數；
[0081]三極管檢測模塊8:第二接觸狀態檢測電路801檢查放上的器件是否良好接觸，第二自動檢測電路802微控制器控制自動檢測電路區分三極管是PNP還是NPN，是硅材料還是鍺材料，微控制器控制多參數測量電路803測量出三只引腳排列和放大倍數；
[0082]非接觸溫度檢測模塊9:12C溫度測量模塊902采集通過菲尼爾透鏡901的紅外線，經過微控制器計算得到溫度值。
【權利要求】
1.一種微電腦智能萬用表，其特征在于，通斷檢測模塊(3)、電源模塊(4)、非接觸交流、直流電流檢測模塊(5)、非接觸交流、直流電壓檢測模塊(6)、電阻、電容、二極管檢測模塊(7)、三極管檢測模塊(8)、非接觸溫度檢測模塊(9)分別與微電腦模塊(I)連接，微電腦模塊⑴與4.3寸TFT顯示器⑵連接。2.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述微電腦模塊(I)中程控繼電器組(102)和微控制器驅動電路(103)分別與微控制模塊(101)連接。3.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述通斷檢測模塊(3)中的檢測端依次連接電隔離耦合器(302)、信號發生器(301)。4.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述電源模塊(4)中的電池充電器(403)依次與鋰離子電池(402)、DC/DC變換模塊(401)連接。5.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述非接觸交流、直流電流檢測模塊(5)中的交流、直流電流區分電路(515)依次與第一精密整流電路(514)、第一低通濾波器(513)、第一增益放大電路(512)、第一 ADC模塊(511)連接，交流、直流電流區分電路(515)還依次與第二增益放大電路(522)、第二 ADC模塊(521)連接。6.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述非接觸交流、直流電壓檢測模塊出)的交流、直流電壓區分電路(605)依次與第三精密整流電路￠04)、第三低通濾波器￠03)、第三增益放大電路￠02)、第三ADC模塊(601)連接；交流、直流電壓區分電路(605)還直接與第三低通濾波器(603)連接。7.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述電阻、電容、二極管檢測模塊(7)中交流信號發生器(703)、第一接觸狀態檢測電路(701)、第一自動檢測電路(702)依次連接。8.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述三極管檢測模塊(8)中第二接觸狀態檢測電路(801)、第二自動檢測電路(802)、多參數測量電路(803)依次連接。9.根據權利要求1所述的一種微電腦智能萬用表，其特征在于，所述非接觸溫度檢測模塊(9)中菲尼爾透鏡(901)與I2C溫度測量模塊(902)連接。
【文檔編號】G01R15-12GK204302347SQ201420764582
【發明者】王朝龍 [申請人]昆明橋隧管理有限公司