具有高电压警示功能的万用电表的制作方法
【专利摘要】本发明公开了具有高电压警示功能的万用电表，包含：数字电表，用于依据该用户选择的测量模式，以相应的模式切换器将该待测物上的电性通过输入端耦合馈入，通过电子开关与分压器分压取得相应输入电位，以适合并馈入于数字/模拟转换器处理后，经由控制器计算得出数值，并由显示设备显示该数值；比较电路，用于将该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值比较，在该相应输入电位的绝对值比该预设极限值的绝对值大时，产生高压提示信号；警示装置，该处理器接收到该高逻辑准位的高压提示信号时致能该警示装置，提醒该用户注意。本发明可选择的警示机制来让万用电表自动提醒使用者，避免设备的损坏，提高使用的安全性。
【专利说明】具有高电压警示功能的万用电表
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字电表,特别是一种具有高电压警示(High Voltage Alarm)功能的万用电表(Digital Mult1-Meter: DMM)。
【背景技术】
[0002]一般的万用电表的测量范围，以4000 count的产品为例，大约是介于400毫伏特(mV)到4000伏特、40微安培(μ Α)到4安培以及40欧姆(Ω )到40百万欧姆(ΜΩ )之间，其范围的选择可以用转盘或范围选择键来进行，对电压、电流及电阻的测量模式(measurement mode)的选择,可以用转盘来进行，并且测量范围的选择可以用自动(autorange)或手动的方式来进行。有数种不同的测量模式，例如直流电压(DCV)、交流电压(ACV)、直流电流(DCA)以及交流电流(ACA)-用直流(DC)或交流(AC)来测量电压和电流。近来有一些新发展出来的数字电表加入了电容和频率的测量模式，其测量范围可以分别是4奈法拉第(nF)到40毫法拉第(mF)以及4赫兹(Hz)到40兆赫(MHz)。在测量频率的时候，有一些模式可以用来测量周期(Duty Cycle)，另外，即使选择了 ACV或ACA做为测量模式，数字电表也可以同时测量频率。一般电表的4000V档，通常最大可量到1000V，有少数可量到1500V。
[0003]如上所述，一般的万用电表也包含了测量电阻、电容、二极管的功能，有的万用电表则另外包含了频率与duty cycle或温度的测量功能。使用者通过转动电表上的旋转盘(rotat1n knob)并搭配按键来选择其所要执行的量程或功能。其原理可以参照如美国专利号第8093516、6731102、7034517、6094045所揭露。当旋转盘转动时，并会带动电表中相关的模式开关，使其切换到相对应的位置，通过金属接触点产生电气连接，以产生相对应的测量回路，此即一般万用电表(Mult1-Meter)的功能以及其运作的原理。
[0004]由于万用电表的功能众多，对于一个对电性知识不是很广泛熟悉的使用者而言，或是对于实际使用上所可能面对的各种未知状况而言，在测量的过程中，使用者对未知电源或是未知待测物进行测量，确实有可能一开始就误判待测物所带的电性。再加上若其使用的方式不正确，甚至使用以该电表电性耦合到待测物后，临时有其他事务而将电表持续连接在未知电性的待测物上，若此时的待测物具有高电压，而待测物连接的又是厂区或建筑物电源，此状况所导致的，轻则造成仪表烧毁，重则造成建筑物或厂区的电源的电压瞬间下降，甚至可能造成跳电。又例如，若一待测物为一个交流(AC)的电压源(voltagesource)，而使用者并不知道，基于错误认知或是错误操作，而将电表切换至直流电压的测量文件位，以对此信号源进行测量。此时测量到的可能是一个趋近于零的数值。若此，则不仅测量的值是错误的(误以为是一个趋近于零的直流电压)，也会让用户误以为该待测物没有电压(或电压趋近于零)，导致其误以为身体接触也不会有危险，但事实上此交流电压的振幅可能相当大，会让接触者有被电伤的危险，甚至危及人身安全。
[0005]又例如电容测量，由于电容放电需要一段放电时间进行电荷的释放，在电力系统(power system)中所使用的大型电容器往往需要更长的放电时间，在电源系统刚关闭时，电容电荷还没被完全放掉，电容上有时还存在高电压。若此时去测量电容值，一样可能会对仪表或电表造成损害，甚或造成人身危险。而且大电容测量在电表中通常为低输入阻抗，当电容器存在高电压，且测量时间太久时，便容易造成电表的损坏，甚至发生人身危险。又例如，在电表中，测量电流的输入端通常也为低阻抗，若用户在测量电压时，误将测量用的探棒插在测量电流用的插槽上，当测量时间太久时，容易造成保险丝熔断，也容易造成电表的损坏。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有高电压警示功能的万用电表，提高使用的安全性。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的:
一种具有高电压警示功能的万用电表，在使用者以该万用电表的输入端电性耦合到待测物时，若该待测物具有的电位的绝对值超过该万用电表的预设极限值的绝对值时，该万用电表会提醒该使用者注意，该万用电表至少包含:数字电表，用于依据该用户选择的测量模式，以相应的模式切换器将该待测物上的电性通过输入端耦合馈入，通过电子开关与分压器分压取得相应输入电位，以适合并馈入于数字/模拟转换器处理后，经由控制器计算得出数值，并由显示设备显示该数值；以及比较电路，用于将该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值比较，在该相应输入电位的绝对值比该预设极限值的绝对值大时，产生高压提示信号，默认极限值的绝对值为比该数字模拟转换器的满刻度电压值的绝对值还大的值；以及警示装置，该处理器接收到该高逻辑准位的高压提示信号时致能该警示装置，提醒该用户注意。
[0008]作为优选方案，所述比较电路至少包含:输入节点相应开关，依据该用户选择的测量模式，让控制器驱使该比较电路中的输入节点相应开关做切换，使相对应的输入节点相应开关导通，以取得该相应输入电位；比较器，电性耦合到该输入节点相应开关以取得该相应输入电位以和该预设极限值比较；以及逻辑闸，电性耦合到该比较器的输出而产生高压提示信号，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该高压提示信号为高逻辑准位。
[0009]作为优选方案，所述比较器至少包含窗型比较器，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该窗型比较器的两个输出端至少有一个会呈现高逻辑准位。
[0010]作为优选方案，所述逻辑闸为逻辑或门，用以接受该比较器的输出，并在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，使得该比较器的输出至少有一为高逻辑准位，并使该高压提示信号为高逻辑准位。
[0011]作为优选方案，所述万用电表更包含:保护电路、信号源电路以及频率运算电路，该控制器通过该电子开关在该分压器选择适当的分压电阻，以产生适合于该数字/模拟转换器处理的该相应输入电位，该信号源电路用于该用户选择测量模式为电阻测量模式、电容测量模式或二极管测量模式时，作为电流源之用，以通过该保护电路而对应地在相应输入节点上产生该相应输入电位，该电子开关、该信号源电路、该比较电路、该数字/模拟转换电路、该控制器以及该频率运算电路以集成电路的形式制作而成。
[0012]作为优选方案，所述警示装置至少包含视觉警示装置、听觉警示装置以及触觉警示装置，其中该视觉警示装置为发光装置，该听觉警示装置为发声装置，该触觉警示装置为震动装置。
[0013]作为优选方案，所述视觉警示装置至少包含灯泡及LED，该听觉警示装置至少包含蜂鸣器，该触觉警示装置至少包含振动马达。
[0014]本发明提供的另一种技术方案:一种具有高电压警示功能的万用电表，在使用者以该万用电表的输入端电性耦合到待测物时，若该待测物具有的电位的绝对值超过该万用电表的预设极限值的绝对值时，该万用电表会提醒该使用者注意，该万用电表至少包含:数字电表，用于依据该用户选择的测量模式，以相应的模式切换器将该待测物上的电性通过输入端耦合馈入，控制器通过电子开关与分压器分压取得相应输入电位，以适合并馈入于数字/模拟转换器处理后，由控制器计算得出数值，并由显示设备显示该数值，该控制器通过电子开关在该分压器选择适当的分压电阻，以产生适合于该数字/模拟转换器处理的该相应输入电位；以及比较电路，用于将该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值比较，在该相应输入电位的绝对值比该预设极限值的绝对值大时，产生高压提示信号，默认极限值的绝对值为比该数字模拟转换器的满刻度电压值的绝对值还大的值，该比较电路至少包含输入节点相应开关，依据该用户选择的测量模式，让该控制器驱使该比较电路中的输入节点相应开关做切换，使相对应的输入节点相应开关导通，电性耦合到该分压器与该电子开关而取得该相应输入电位；以及警示装置，该处理器接收到该高逻辑准位的高压提示信号时致能该警示装置，提醒该用户注意。
[0015]作为优选方案，所述比较电路更包含:比较器，电性耦合到该输入节点相应开关以取得该相应输入电位据以和该预设极限值比较；以及逻辑闸，电性耦合到该比较器的输出而产生高压提示信号，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该高压提示信号为高逻辑准位。
[0016]作为优选方案，所述比较器至少包含窗型比较器，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该窗型比较器的两个输出端至少有一个会呈现高逻辑准位。
[0017]作为优选方案，所述逻辑闸为逻辑或门，用以接受该比较器的输出，并在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，使得该比较器的输出至少有一为高逻辑准位，并使该高压提示信号为高逻辑准位。
[0018]作为优选方案，所述自动警示电表更包含:保护电路、信号源电路以及频率运算电路，该信号源电路用于该用户选择测量模式为电阻测量模式、电容测量模式或二极管测量模式时，作为电流源之用，以通过该保护电路而对应地在相应输入节点上产生该相应输入电位，该电子开关、该信号源电路、该比较电路、该数字/模拟转换电路、该控制器以及该频率运算电路以集成电路的型式制作而成。
[0019]作为优选方案，所述警示装置至少包含视觉警示装置、听觉警示装置以及触觉警示装置，其中该视觉警示装置为发光装置，该听觉警示装置为发声装置，该触觉警示装置为震动装置。
[0020]作为优选方案，所述视觉警示装置至少包含灯泡及LED，该听觉警示装置至少包含蜂鸣器，该触觉警示装置至少包含振动马达。
[0021]本发明达到的技术效果如下:本发明具有高电压警示功能的万用电表，在测量未知电性的对象时，在万用电表内提供了一个警示功能，当探测到异于其档位所要测量值的电压时，就可以立即对使用者发出警示，以提升使用者进行测量时的安全性，而此也有帮助于延长电表的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的功能方块图；
图2为依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例，其中显示部分电路位阶的电路结构图；
图3为依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行电压测量时，执行信号分压与探测分压点电位的实施例；
图4A为依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行电阻测量时，探测待测物电位的实施例；
图4B为依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行电容测量时，探测待测物电位的实施例；以及
图4C为依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行二极管测量时，探测待测物电位的实施例。
[0023]【符号说明】
第一?第四输入端=INPUTl?INPUT4
第一?第五模式切换器:MODE SffITCHl?MODE SffITCH5
接地端:COM
分压电阻:Rdl?Rd4
电压转换电阻:Rtl与Rt2
节点:nl?n9
电压转换电路的电阻:Rf R8 电压转换电路的电阻:D1，D2 开关:SW1?SW11 第一比较器=CMPl 第二比较器:CMP2 P型金氧半场效晶体管=PMOSl 第一运算放大器:0P1 源极电阻:Rsl HV:闻压提不/[目号电阻R*
电容C*
二极管:D*I 保险丝:F1 F2 100:模式切换器 200:输入端 300:保护电路 400:分压器 500:电压转换电路 600:模拟/数字转换器 700:控制器 800:电子开关 900:信号源电路 950:显示设备 1000:比较电路 1100:警示装置
1105:视觉警示装置
1106:听觉警示装置
1107:触觉警示装置 1150:集成电路 1120:频率运算电路 1190:液晶显不器。
【具体实施方式】
[0024]在此，本发明将参照后续的特定实施例加以详细说明，而这些实施例只是用来解说本发明，反之，本发明并不限于这些实施例的范围之内。
[0025]首先用图1解释依据本发明的一较佳实施例运用在万用电表(也有称之为数字电表)中的功能方块图，用户以模式切换器100选择其认为要测量的待测物的电性(或其他物理性质如温度等)，将万用电表中的输入端200电性耦合(或连接到)到待测物上，此时保护电路300即通过模式切换器100中被选定的一组模式开关，与输入端200形成电路导通。分压器400与电压转换电路500，则是依据输入端的电压值，提供相应的输入电压到模拟/数字转换器600，然后传输到控制器700。相应输入电压取分压之后，使其不超过模拟/数字转换器600满刻度(full scale)电压值，这样才能让供模拟/数字转换器600处理而产生一数值。通过信号源电路900到保护电路300的sense端到电子开关800的是一些被动元件测量模式下的相应输入电位，其被传送到模拟/数字转换器600也可以提供其转换成一数值。然后将所述数值传送到显示设备950，以显示给用户读取该数值。若有探测到异常电压，也可以在显示设备950上显示OUOver Limit)。以上所述为依据本发明的一较佳实施例的万用电表用于测量待测物时的运作方式，而在其如何探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下一段所述。
[0026]本发明的较佳实施例中，是以一组比较电路1000来探测分压点(也即模式切换器100的输出端上)的电压大小，而比较基准电位可以依据模拟/数字转换器600的满刻度(full scale)电压值而订定，取一个较该满刻度电压值还要大的值来做为比较的基准电位。例如若该满刻度电压值为I伏特，则可以取比较基准电位的绝对值为大，例如1.5伏特，当分压点的电位的绝对值大于1.5伏特，则比较电路1000输出信号HV变成高电位，并且此高电位使得控制器700将警示装置1100致能，以警告使用者，让使用者知道此时输入端的电压值已经超过此系统所能处理的极限。而在本发明的一较佳实施例中，此警示装置1100可以包含视觉警示装置1105、听觉警示装置1106以及触觉警示装置1107。视觉警示装置1105可以包含LED或传统灯泡等发光装置，听觉警示装置1106可以包含蜂鸣器(BUZZER)等可以发出声音的装置，而触觉警示装置1107可以包含振动马达等触觉感受得到的装置。因为本发明的一较佳实施例的具有高压警示功能的万用表可以在接触待测物之后极短的时间(不到一毫秒)内，判别该待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量模式所默认要处理的最高电压值，若有，则立即对使用者提出各种警示，并且在显示设备显示OL(Over Limit)。所以依据本发明的较佳实施例具有高压警示功能的万用电表，在使用上就不会有传统数字电表的潜在危险性。在图1中，一般公知的万用电表(数字电表)可以包含除了比较电路1000与警示装置1100之外的其余所有或部分组件，主要依据万用电表所设计要被用来测量的电性有哪些而定。而本发明的一较佳实施例即是在公知的数字电表之外，更加上比较电路1000与警示装置1100，以达成本发明所要做到的警示功能。
[0027]以下将用图2做进一步的描述，其中的电路图所显示的电路元件(如电阻器、电容器和二极管等电路元件和装置)及其连接方式只是用于解说本发明的一较佳实施例之用，本发明的施行方式并不限定于此图所揭露。
[0028]如图2中所示，(第一输入端INPUTl/第二输入端INPUT2/C0M对应到图1的输入端200，R1?R8/D1/D2/F1/F2对应到图1的保护电路300，其中Fl与F2为保险丝，第一模式切换器(MODE SWITCHir第五模式切换器(MODE SWITCH5)对应到图1的模式切换器100，Rdr Rd4对应到图1的分压器400，Rtl与Rt2对应到图1的电压转换电路500。其中，电压/频率与duty cycle/电阻/ 二极管/电容则使用第一输入端INPUTl做输入，电流测量(A)使用输入插孔第二输入端INPUT2做输入，小电流测量(mA)使用第三输入端INPUT3做输入，而温度测量则使用第四输入端INPUT4做输入。
[0029]为节省电路的体积与成本，实现部分功能的电路可以用集成电路来构成，在本实施例中，这些电路可以包括:控制器700、模拟/数字转换器600、电子开关800、信号源电路900、比较电路1000与频率运算电路1120，以上可以用同一个集成电路(IC) 1150来制作，如图2中的虚线框所包含的元件。
[0030]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物的电压测量时，待测物上的待测信号由第一输入端INPUTl输入，第一模式切换器MODE SWITCH I到第五模式切换器MODE SWITCH 5均为关闭(OFF)，电压信号经由电阻Rl输入。由于一般的电压信号大小容易超过模拟/数字转换器600可以处理的范围，因此输入信号需要先做分压。一般在电表中，电压测量常用的分压比例有1/10、1/100、1/1000以及1/10000，分压后的电位须低于模拟/数字转换器600的满刻度(full scale)，否则将超出可测量范围，其转换后的数值将会显示为0L。
[0031]在电压测量模式，控制器700会通过电子开关800，在分压器400的分压电阻Rdl-RcM中选择适当的分压电阻连接至R1，以在n2节点产生适当的分压电位，之后进一步通过电子开关800的切换，将n2节点的电位传送至模拟/数字转换器600中，以转换成数值。以本发明的一实施例中的部分电路图显示于图3中，对上述动作做进一步说明。当执行电压测量时，控制器700会驱使电子开关800 (包含开关SW1-SW5)中的一个，例如开关SWl导通(ON)，此时若要在节点n2取得原信号1/10的分压，控制器700会进一步驱使开关SW5导通，此时由于电阻比例的关系，n2节点的电位变为输入信号的1/10。
[0032]以上述测量电压的例子而言，一般运作的方式如下:若模拟/数字转换器600的满刻度为IV，而输入的待测信号为一个200V的信号，一开始，测量的范围设定在最低档位，此时分压比例为1/10，此分压后的n2节点电位为20V，由于超过模拟/数字转换器600的满刻度，转换后的数值会0L，此时控制器700会驱使测量的档位往上跳一档，此时控制器700也会控制电子开关800做切换，将图3中原本连接Rl与Rdl的开关SW5关闭(OFF)，并将连接Rl与Rd2的开关SW4导通，使得此档位的分压比例变为1/100，此时输入模拟/数字转换器的电位缩小为2V，此时输入的待测信号在相应输入节点n2的电位即为2V，依然超过模拟/数字转换器600的满刻度，因此必须再往上跳一档，此时控制器700会再控制电子开关800做切换，将SW4关闭(OFF)，并将SW3导通(ON)，将信号分压为原本的1/1000，产生一个2OOmV的信号,此时输入的待测信号在相应输入节点n2的电位已经低于模拟/数字转换器600的满刻度，这时候将此电位送至模拟/数字转换器600做转换，才会得到一个正确的数值。一般传统的电表虽然都有此自动跳档以选择适当分压电阻的功能，但最重要的是，其使用者必须自行在电表上以按钮或转盘选定要进行的测量模式是直流电压或交流电压。若用户选错测量模式，例如，在电表上选定交流电压模式以进行测量，但是使用者却不知道要被测量的待测物其实是一个具有+200V的直流电压信号，则测量结果显示的可能是一个接近零的数值，而让使用者忽略了潜在的危险。若用户因此以为该待测物没有电压而去碰触，便有可能被电伤。
[0033]以上传统电表的缺点，在本发明中并不会发生，因为在本发明是以一组比较电路1000来探测分压点(相应输入节点)n2-n8的信号大小(电压准位)，将其与比较基准电位做比较。比较基准电位可以根据所欲采用的模拟/数字转换器600的满刻度(full scale)的电压值而订，并且取一组比该电压值还要大的值。举例而言，若其满刻度(full scale)的电压值为IV，则可以使用两个比较器，将其比较电位分别订在+1.5V与-1.5V，若分压点的电位高于+1.5V，或低于-1.5V时，换言之，若分压点(相应输入节点)的电位绝对值大于1.5时，则比较电路1000的输出信号，也即HV，会变为高逻辑准位(Logic High)，此状态的信号送至控制器700后，请参照图2，会致能(Enable)警示装置1100，换言之，控制器700在当HV信号为High时，会驱使听觉警示装置1106发声，并点亮视觉警示装置1105。以本发明的一实施例中显示于图3的部分，对实际进行电压测量时，其动作的方式做进一步说明。当执行电压测量时，控制器700会传送一组比较基准电位至比较电路1000，在此例中的比较电位为+1.5V与-1.5V(绝对值1.5)，在电压测量模式时，控制器700会使比较电路1000中的相应开关SW6导通(ON)，并使开关SW7?SW11关闭(OFF)，若待测物所具有的电压是+200V，换言之，输入信号为+200V的直流电压，但用户却误用交流电压模式进行测量，此时测量到的数值接近零，由于此接近零的数值并没有0L，因此控制器700并不会驱使档位往上跳档，测量的范围会停在最低档位，最低档位的分压比例为1/10，此时相应的分压点(n2节点)为一个20V的直流电压信号，此电位绝对值(20V)由于高于+1.5V(绝对值1.5)的比较电位，此时第一比较器CMPl的输出会变为High，进一步使得HV信号变为High，HV信号送回(第三图中的)控制器700，控制器700则会驱使听觉警示装置1106发声，并点亮视觉警示装置1105，以及/或让触觉警示器1107震动，因此可达到警示的效果。
[0034]简言之，依据本发明的一较佳实施例，比较电路1000包含了对应于相应输入节点n2-n8的相应开关SW6-SW11、一窗型比较器(包含第一比较器CMPl与第二比较器CMP2)以及一逻辑或门(OR gate)。其中第一比较器CMPl的非反相输入端电性耦合到第二比较器CMP2的反相输入端，而第一比较器CMPl的反相输入端，则被馈入以本电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的最高电压值(如1.5V)的正值+1.5V，并且第二比较器CMP2的非反相输入端则被馈入以本电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的最高电压值(如1.5V)的负值-1.5V。当相应开关SW6-SW11传输到窗型比较器的输入端的电压的绝对值，比要进行测量的模式所默认要处理的最高电压的绝对值还小时，第一比较器CMPl与第二比较器CMP2才会都是负饱和，换言之，输出才会都是低逻辑准位(L)，所以逻辑或门OR的两个输入都是低逻辑准位(L)，所以逻辑或门OR的输出信号HV就是低逻辑准位(L)。
[0035]当比较电路中的相应开关SW6-SW11传输到窗型比较器的输入端的电压的绝对值，比要进行测量的模式所默认要处理的最高电压的绝对值还大时，第一比较器CMPl与第二比较器CMP2至少有一个会是正饱和，换言之，输出至少有一个是高逻辑准位(H)，所以逻辑或门OR的两个输入当中至少有一个是高逻辑准位⑶，所以逻辑或门OR的输出信号HV就是高逻辑准位(H)。当HV为高逻辑准位(H)时，请参照图2，控制器700就会致能听觉警示装置1106以及/或视觉警示装置1105以及/或触觉警示装置1107，并在液晶显示器1190上显示0L，以对用户提出警示。
[0036]以下说明当待测物为被动元件(电阻/ 二极管/电容)时，依据本发明的一较佳实施例的电表，其运作的方式如何，以致有能力在待测物电位超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，能自动对使用者发出警示。请继续参考图2，当执行被动元件(电阻/ 二极管/电容)测量时，待测物由第一输入端INPUTl输入，第一模式开关(MODE SWITCH I)为0N，第二模式开关至第五模式开关(MODE SWITCH 2-5)为OFF。在被动元件测量模式中，相应输入节点为n3与n4,节点n3为force端,节点n4为sense端。当进行测量时，信号源电路900会通过热敏电阻(Positive Temperature CoefficientResistor: PTC)R3,向待测物施加一个电压或电流，R2为保护机体电路用的电阻，在电路的设计上，电流并没有流经电阻R2，因此n4节点的电位等于待测物上的电位，比较电路1000则通过节点n4来探测待测物的电位，若探测到异常的电压，换言之，相应输入节点n4的电位值的绝对值大于1.5，则HV信号会变为High，此时控制器700会驱使听觉警示装置1106发声，并点亮视觉警示装置1105，以及/或让触觉警示器1107震动，因此可达到警示的效果O
[0037]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物为电阻的测量时，请参照图4A，其中第一运算放大器0P1、P型金氧半场效晶体管PM0S1、源极电阻Rsl，这些都是信号源电路900的一部份，其构成一个典型的电流源电路，其中，改变源极电阻Rsl的大小可以改变电流源的输出大小，以因应不同的电阻测量范围。电流源流经源极电阻R3与待测电阻R*，并在待测电阻R*上产生一个电位，n4节点为探测端，n4节点的电位等于待测物上的电位，在本实施例中，也即相应输入节点的电位，此电位值被电子开关800传送至模拟/数字转换器600，则可得到待测物R*上的电压数值，控制器700将电压数值除以电流源的大小可以换算出待测物R*的电阻值，便可由控制器700计算得到待测电流的数值，然后再将此数值传送到液晶显示器1190。以上为依据本发明的一较佳实施例的万用电表用于测量待测物为电阻时的运作方式，而在其如何探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，若在OPl的正输入端加一个+IV的电位，n1节点的电位则因为OPl负回收的特性，将极为接近+IV，若n9节点的电位为+3V且Rsl的电阻为200K欧姆，则此时电流源的电流大小为10uA。在正常的测量状态下，待测物上的电位应为正值，且最大不应超过电流源的电位+IV，最小则为接近0V。依据本发明的一较佳实施例的万用电表，在电阻测量模式中，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路1000中的比较器将探测n4节点的电位是否异常，若n4节点的电位高出电流源的电位过多，或者低于OV过多，则视为异常，代表此时的输入端的探棒可能碰触到一个异常的电压，换言之，此时输入端所电性耦合的待测物R*的电性已经超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的最高电压值。在图4A所举的例子中，比较电位为+1.5V与-1.5V，若n4节点的电位高于+1.5V或低于-1.5V,换言之，绝对值大于1.5，则HV信号会变为High，此时控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而启动警示机制。
[0038]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物为电容的测量时，请参照图4B，电流源流经电阻R3与待测电容C*，电容电位随着电流的流入，会逐渐地变大，此电位经由(图2中)电子开关800传送至模拟/数字转换器600，控制器700则根据电位对时间的变化关系，可换算出待测物C*的电容值，然后控制器700再将此数值传送到液晶显示器1190。以上为依据本发明的一较佳实施例的万用电表用于测量待测物为电容时的运作方式，而在其如何探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，在电容测量模式中，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路1000中的比较器将探测n4节点的电位是否异常，若n4节点的电位高出电流源的电位过多，或者低于OV过多，则视为异常，代表此时的输入端的探棒可能碰触到一个异常的电压，换言之，此时输入端所电性耦合的待测物C*的电性已经超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的最高电压值，代表此时输入端的探棒可能碰触到一个电压源，或者电容上存在异常的电位。在图4B所举的例子中，比较电位为+1.5V与-1.5V，若n4节点的电位高于+1.5V或低于-1.5V，则HV信号会变为High，此时控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而启动警示机制。
[0039]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物为二极管的测量时，请参照图4C，此时信号源电路900对热敏电阻R3施加一个+IV的电压源，若二极管导通，则探测端n4节点的电位为+0.7V左右，若不导通，n4节点的电位则为+IV，n4节点的电位经由电子开关800传送至模拟/数字转换器600，则可求得二极管D*的导通电位，此电位在正常的测量状态也为正值。在二极管测量模式中，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路1000中的比较器将探测相应输入n4节点的电位是否异常，若n4节点的电位高出电压源的电位过多，或者低于OV过多，则视为异常，代表此时输入端的探棒可能碰触到一个异常的电压。换言之，此时输入端所电性耦合的二极管D*的电性已经超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的最高电压值，在图4C的实施例中，比较电位为+1.5V与-1.5V，若n4节点的电位高于+1.5V或低于-1.5V，则HV信号会变为High，此时控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而启动警示机制。
[0040]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物上的信号的频率或duty cycle测量时，请参照图2，待测信号由第一输入端INPUTl输入，第二模式开关MODE SWITCH2为0N，第一模式开关MODE SWITCH1与第三模式开关MODE SWITCH3至第五模式开关MODE SffITCH5为OFF，而比较电路1000在此测量模式主要是探测电阻R5的电位有无异常。二极管Dl与D2在一般的测量时，均为OFF，此时由于R5上没有电流，n5节点与接地端之间没有电压差，因此其电压等于0V。当第一输入端INPUTl输入一个很大的正电压时，二极管D2会产生崩溃(break down), 二极管Dl也会导通,此时电阻R5会流入电流使得相应输入n5节点产生一个正电压；而当第一输入端INPUTl输入一个很大的负电压时，二极管Dl会产生break down, 二极管D2也会导通，此时电阻R6会流出电流使得相应输入n5节点产生一个负电压。而在依照本发明的一较佳实施例如何在此测量模式下，探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，在频率或duty cycle测量模式下，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路中的比较器将探测相应输入节点n5的电位是否异常，例如高于+1.5V或低于-1.5V时，换言之，绝对值大于1.5时，则视为异常，此时HV信号变为High，控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而启动警示装置1100。
[0041]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物上的电流测量时，待测信号由第二输入端INPUT2输入，第三模式开关MODE SffITCH3为0N，第一模式开关MODE SWITCH1与第二模式开关MODE SWITCH2与第四模式开关MODE SWITCH4与第五模式开关MODE SffITCH5为OFF。R6为保护IC用的电阻，与R6连接的n6节点为探测端，也为执行待电流测量时的相应输入节点。待测的电流信号流经保险丝Fl与电阻Rtl，此电流并在Rtl上转换成一个电压信号，此电压通过n6节点传送至电子开关800，再通过电子开关800将此电位传送至模拟/数字转换器600，可转换得到此电压的数值，此数值传送到控制器700，控制器700将电压数值除以Rtl的大小可以换算出待测电流的数值，然后再将此数值传送到液晶显示器1190。以上为依据本发明的一较佳实施例的万用电表用于测量电流的运作方式，而在其如何探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路中的比较器将探测节点n6，S卩，相应此测量模式的电压输入π6节点上的电位是否异常，例如高于比较电路1000中的比较器的比较基准电位(+1.5V)或低于比较电路1000中的比较器的比较基准电位(-1.5V)时，换言之，相应输入η6节点上的电位绝对值大于默认值1.5V时(所述默认值即为比较电路1000中的比较器的比较基准电位的绝对值)，则视为异常，这种状况发生时，若不是有异常大的电流，就是用户在电流模式下误用，拿去量电压所致，此时HV信号变为High，控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而启动警示装置1100。
[0042]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物上的小电流测量时，待测信号由第三输入端INPUT3输入，第四模式开关MODE SWITCH4为0N，第一模式开关MODE SWITCH1到第三模式开关MODE SWITCH3与第五模式开关MODE SWITCH5为OFF。R7为保护IC用的电阻，与R7连接的n7节点为探测端，此也为执行待电流测量时的相应输入节点。待测的电流信号流经保险丝F2与电阻Rt2，此电流并且在电阻Rt2上转换成一个电压信号，此电压通过π7节点传送至电子开关800，再通过电子开关800将此电位传送至模拟/数字转换器600，可转换得到此电压的数值，此数值传送到控制器700，控制器700将电压数值除以Rt2的大小，便可由控制器700计算得到待测电流的数值，然后再将此数值传送到液晶显示器1190。以上为依据本发明的一较佳实施例的万用电表用于测量电流的运作方式，而在其如何探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路1000中的比较器将探测n7节点的电位是否异常，例如高于比较电路1000中的比较器的比较基准电位(+1.5V)或低于比较电路1000中的比较器的比较基准电位(-1.5V)时，换言之，相应输入n7节点上的电位绝对值大于默认值1.5V时(所述默认值即为比较电路1000中的比较器的比较基准电位的绝对值)，则视为异常，这种状况发生时，若不是有异常大的电流，就是用户在电流模式下误用，拿去量电压所致，此时HV信号变为High，控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而致能(Enable)警示装置1100。
[0043]当依据本发明具有高电压警示功能的万用电表的一实施例在执行待测物上的温度测量时，热电偶(thermocouple)的两端会插在第四输入端INPUT4与C0M，此时第五模式开关MODE SffITCH5为0N，第一模式开关MODE SffITCHl到第四模式开关MODE SffITCH4为OFF。R8为保护IC用的电阻，与R8连接的节点n8为探测端，此也为执行待电流测量时的相应输入节点。热电偶随温度的变化，会产生一个电压信号，此电压通过相应输入n8节点传送至电子开关800，再通过电子开关800将此电位传送至模拟/数字转换器600，可得到热电偶上的电压值，此数值传至控制器700，控制器经由查表换算，便可得到待测物的温度。以上为依据本发明的一较佳实施例的万用电表用于测量待测物温度的运作方式，而在其如何探测出待测物是否具有超过本发明万用电表被选定要进行测量的模式所默认要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在温度测量模式下，控制器700会驱使比较电路1000中的开关做切换，此时比较电路中的比较器将探测相应输入π8节点的电位是否异常，例如高于比较电路1000中的比较器的比较基准电位(+1.5V)或低于比较电路1000中的比较器的比较基准电位(-1.5V)时，换言之，相应输入η8节点上的电位绝对值大于默认值1.5V时(所述默认值即为比较电路1000中的比较器的比较基准电位的绝对值)，则视为异常，况且一般状况下热电偶上的电位应该很低，通常不超过0.1V，若有这种异常状况发生时，很可能是使用者不小心将热电偶的导线接触到电压源。此时HV信号变为High，控制器700会依据比较电路1000的输出信号为高逻辑准位而致能(Enable)警示装置1100。
[0044]以上所举的实施例涵盖了一般万用电表的测量功能，都可以应用本发明的较佳实施例，而使万用电表能够不论在何种测量模式下都能具有高电压自动警示功能。也因此只要是可能造成电表损坏，或者有危险的状况都可以对使用者发出各种途径的警示，如此可增进测量时的安全性，并延长电表的使用寿命。
[0045]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有高电压警示功能的万用电表，在使用者以该万用电表的输入端电性耦合到待测物时，若该待测物具有的电位的绝对值超过该万用电表的预设极限值的绝对值时，该万用电表会提醒该使用者注意，其特征在于，该万用电表至少包含: 数字电表，用于依据该用户选择的测量模式，以相应的模式切换器将该待测物上的电性通过输入端耦合馈入，通过电子开关与分压器分压取得相应输入电位，以适合并馈入于数字/模拟转换器处理后，经由控制器计算得出数值，并由显示设备显示该数值；以及 比较电路，用于将该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值比较，在该相应输入电位的绝对值比该预设极限值的绝对值大时，产生高压提示信号，默认极限值的绝对值为比该数字模拟转换器的满刻度电压值的绝对值还大的值；以及 警示装置，该处理器接收到该高逻辑准位的高压提示信号时致能该警示装置，提醒该用户注意。
2.根据权利要求1所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述比较电路至少包含: 输入节点相应开关，依据该用户选择的测量模式，让控制器驱使该比较电路中的输入节点相应开关做切换，使相对应的输入节点相应开关导通，以取得该相应输入电位； 比较器，电性耦合到该输入节点相应开关以取得该相应输入电位以和该预设极限值比较；以及 逻辑闸，电性耦合到该比较器的输出而产生高压提示信号，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该高压提示信号为高逻辑准位。
3.根据权利要求2所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述比较器至少包含窗型比较器，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该窗型比较器的两个输出端至少有一个会呈现高逻辑准位。
4.根据权利要求2所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述逻辑闸为逻辑或门，用以接受该比较器的输出，并在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，使得该比较器的输出至少有一为高逻辑准位，并使该高压提示信号为高逻辑准位。
5.根据权利要求1所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述万用电表更包含:保护电路、信号源电路以及频率运算电路，该控制器通过该电子开关在该分压器选择适当的分压电阻，以产生适合于该数字/模拟转换器处理的该相应输入电位，该信号源电路用于该用户选择测量模式为电阻测量模式、电容测量模式或二极管测量模式时，作为电流源之用，以通过该保护电路而对应地在相应输入节点上产生该相应输入电位，该电子开关、该信号源电路、该比较电路、该数字/模拟转换电路、该控制器以及该频率运算电路以集成电路的形式制作而成。
6.根据权利要求1所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述警示装置至少包含视觉警示装置、听觉警示装置以及触觉警示装置，其中该视觉警示装置为发光装置，该听觉警示装置为发声装置，该触觉警示装置为震动装置。
7.根据权利要求6所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述视觉警示装置至少包含灯泡及LED，该听觉警示装置至少包含蜂鸣器，该触觉警示装置至少包含振动马达。
8.一种具有高电压警示功能的万用电表，在使用者以该万用电表的输入端电性耦合到待测物时，若该待测物具有的电位的绝对值超过该万用电表的预设极限值的绝对值时，该万用电表会提醒该使用者注意，其特征在于，该万用电表至少包含: 数字电表，用于依据该用户选择的测量模式，以相应的模式切换器将该待测物上的电性通过输入端耦合馈入，控制器通过电子开关与分压器分压取得相应输入电位，以适合并馈入于数字/模拟转换器处理后，由控制器计算得出数值，并由显示设备显示该数值，该控制器通过电子开关在该分压器选择适当的分压电阻，以产生适合于该数字/模拟转换器处理的该相应输入电位；以及 比较电路，用于将该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值比较，在该相应输入电位的绝对值比该预设极限值的绝对值大时，产生高压提示信号，默认极限值的绝对值为比该数字模拟转换器的满刻度电压值的绝对值还大的值，该比较电路至少包含输入节点相应开关，依据该用户选择的测量模式，让该控制器驱使该比较电路中的输入节点相应开关做切换，使相对应的输入节点相应开关导通，电性耦合到该分压器与该电子开关而取得该相应输入电位；以及 警示装置，该处理器接收到该高逻辑准位的高压提示信号时致能该警示装置，提醒该用户注意。
9.根据权利要求8所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述比较电路更包含: 比较器，电性耦合到该输入节点相应开关以取得该相应输入电位据以和该预设极限值比较；以及 逻辑闸，电性耦合到该比较器的输出而产生高压提示信号，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该高压提示信号为高逻辑准位。
10.根据权利要求9所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述比较器至少包含窗型比较器，在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，该窗型比较器的两个输出端至少有一个会呈现高逻辑准位。
11.根据权利要求9所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述逻辑闸为逻辑或门，用以接受该比较器的输出，并在该相应输入电位的绝对值大于该预设极限值的绝对值时，使得该比较器的输出至少有一为高逻辑准位，并使该高压提示信号为高逻辑准位。
12.根据权利要求8所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述自动警示电表更包含:保护电路、信号源电路以及频率运算电路，该信号源电路用于该用户选择测量模式为电阻测量模式、电容测量模式或二极管测量模式时，作为电流源之用，以通过该保护电路而对应地在相应输入节点上产生该相应输入电位，该电子开关、该信号源电路、该比较电路、该数字/模拟转换电路、该控制器以及该频率运算电路以集成电路的型式制作而成。
13.根据权利要求8所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述警示装置至少包含视觉警示装置、听觉警示装置以及触觉警示装置，其中该视觉警示装置为发光装置，该听觉警示装置为发声装置，该触觉警示装置为震动装置。
14.根据权利要求13所述的具有高电压警示功能的万用电表，其特征在于，所述视觉警示装置至少包含灯泡及LED，该听觉警示装置至少包含蜂鸣器，该触觉警示装置至少包含振动马达。
【文档编号】G01R22/10GK104515902SQ201310453561
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】黎俊良 申请人:承永资讯科技股份有限公司