具有高电压保护与警示的多功能指针电表的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种具有高电压保护与警示的多功能指针电表，包括指针电表、比较电路以及警示装置，还可以进一步包括保护电路、信号源电路以及一频率运算电路。本实用新型的目的在于增进指针电表使用的安全性，并为指针电表扩充更多的量测功能。传统的指针电表在量测高电压时，若转盘没有切换至正确的位置，则表头容易烧毁，甚至发生危险。本实用新型提供了一个具有高电压保护的指针电表，当量测高电压时，即使用户转盘没有切换至正确位置，仍得以确保使用者安全。另外，传统的指针电表的量测功能仅局限在DC电压、AC电压、电阻与DC电流，本实用新型的指针电表则可提供AC电流、频率、电容等常用的功能。
【专利说明】
具有高电压保护与警示的多功能指针电表
技术领域
[0001]本实用新型关于一种电表，特别是一种具有高电压保护与警示的多功能指针电表。
【背景技术】
[0002]指针电表是一种传统的量测工具。近年来，由于数字万用表(Digitalmultimeter)的兴起，指针电表有渐渐没落的趋势。但是目前依然有部分使用者习惯以指针偏转的幅度来判定待测物的大小，因此指针电表仍然占有一定的市场。相较于数字万用表，指针电表主要的缺点有二:第一，高电压防护力不足:数字万用表在各种量测模式与文件位，均可承受数百伏特的高电压，而指针电表在量测高电压时，若选错模式或文件位，稍一不慎，轻则电表内部的保险丝熔断，重则造成表头损毁，甚至造成待测的电器设备损毁，或发生危险;第二，功能不足:目前市售的指针电表，主要包含DC电压、AC电压、电阻、DC电流等四种功能，数字电表当中的其他功能包括AC电流、电容、频率等功能均无法提供，而数字万用表则可通过内部的集成电路(IC)中的模拟/数字转换器(ADC)与频率运算电路执行各种量测功能。
[0003]指针电表对高电压的防护力较差的原因，可举图1的DC电压电路组态来做说明。指针电表在执行电压量测时，是将待测信号通过输入端(I NPUT I)与指针表头之间的电阻，转换成电流来驱动指针使其偏转，在越低的档位，该电阻必须越小，如此方能使低电压信号产生足够的电流来驱使指针偏转。在图1中，以0.25V这个档位为例，输入端(I NPUT I)至表头间的电阻仅5KW(3KW+2KW)，若以此档位量测数百伏特的待测信号，例如220V的市电，便可能因为电流过大，在保险丝尚未熔断之前，便已造成表头的损毁。电阻的量测亦是如此，在越低的档位，输入阻抗越低，若用户要量测高电压，却将量测模式切换至低电阻文件，此时也有可能造成表头损毁或电表内部电阻烧毁。其中，图1中INPUT I为输入端，fuse为电阻丝，COM为接地端。
[0004]而反观数字万用表，以电压文件量测为例，输入端通常会以1Mff的大电阻做保护，电压量程的各个档位再通过1MW与电子开关与分压电阻做分压；而执行电阻或电容量测时，信号源会通过PTC热敏电阻再接至待测物，当外部有高电压输入时，PTC电阻的阻值会因电流变大而迅速变大，进而对电表提供保护。
[0005]指针电表的功能虽然较少，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，在量测的过程中，使用者对未知电源或是未知待测物进行测量，还是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，甚至使用以指针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，以对此信号源进行量测。此时测量到的可能是一个趋近于零的数值。若此，则不仅量测的值是错误的(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。
[0006]又例如，在电表中，量测电流的输入端通常亦为低阻抗，若用户在量测电压时，误将量测用的探棒插在量测电流用的插槽上，当量测时间太久时，容易造成保险丝熔断，亦容易造成电表的损坏。
[0007]因此，如何对于此类未知电性的测量对象，在指针电表内提供警示功能，当侦测到异于其档位所要测量的值的电压时，就可以立即对使用者发出警示，以提升使用者进行量测时的安全性，而此也有帮助于延长电表的使用寿命;此外，如何让指针电表也具备数字电表的多种不同功能(如量测AC电流、电容、频率等功能)，成为指针电表开发的新方向。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型提供一种具有高电压保护与警示的多功能指针电表，运用数字电表的技术，来转用至指针电表，进而赋予指针电表多种数字电表所拥有的功能，以及具有对高电压的防护能力。
[0009]本实用新型提供一种具有高电压保护与警示的多功能指针电表，在该具有高电压保护与警示的多功能指针电表的多个输入端的其中之一电性耦合到一待测物时，若该待测物的一电位的绝对值超过一预设极限值的绝对值时产生警示，包括:
[0010]—指针电路，以相应的一转盘开关将该待测物上的电性通过该输入端耦合馈入，通过一电子开关与一分压器分压取得一相应输入电位，馈入一模拟/数字转换器处理后，经由一控制器计算得出一数值，该控制器再依据该数值控制一数字/模拟转换器转换为一指针电流，并转动一指针，该控制器预设一最大指针电流，当数值转换的该指针电流大于该最大指针电流时，输出该最大指针电流;以及
[0011]—比较电路，比较该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值，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，产生一高压提示信号；以及
[0012]—警示装置，该控制器接收到该高压提示信号时启动该警示装置。
[0013]其中该比较电路包含:
[0014]至少一比较器，电性耦合到该电子开关以取得该相应输入电位，据以和该预设极限值的绝对值比较；以及
[0015]—逻辑闸，电性耦合到该比较器的输出端而产生该高压提示信号，产生该高压提不信号。
[0016]其中该比较器至少包含一窗型比较器，该窗型比较器的两个输出端至少有一个呈现一高逻辑准位。
[0017]其中该逻辑闸为一逻辑或门，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高逻辑准位，并输出该高逻辑准位的该高压提示信号。
[0018]其中该多功能指针电表还包括:
[0019]—保护电路、一信号源电路以及一频率运算电路，该信号源电路于该转盘开关的档次为一电阻量测档次或一电容量测档次时，产生一电流源，以通过该保护电路而对应地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/模拟转换器、该模拟/数字转换器、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。
[0020]其中该警示装置为一 LED或一蜂鸣器。
[0021]本实用新型还提供一种具有高电压保护与警示的多功能指针电表，该具有高电压保护与警示的多功能指针电表的多个输入端的其中之一电性耦合到一待测物时，若该待测物的一电位的绝对值超过一预设极限值的绝对值时产生警示，包括:
[0022]—指针电路，以相应的一转盘开关将该待测物上的电性通过该输入端耦合馈入，通过一电子开关与一分压器分压取得一相应输入电位，馈入一模拟/数字转换器处理后，经由一控制器计算得出一数值，该控制器再依据该数值控制一数字/模拟转换器转换为一指针电流，并转动一指针，该控制器预设一最大指针电流，当数值转换的该指针电流大于该最大指针电流时，输出该最大指针电流;以及
[0023]—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，产生一高压提示信号，该比较电路至少还包括一窗型比较器，该窗型比较器的两个输出端中至少有一个产生该高压提示信号；以及
[0024]—警示装置，该控制器接收到该高压提示信号时启动该警示装置。
[0025]其中所述多功能指针电表还包括:
[0026]—保护电路、一信号源电路以及一频率运算电路，该信号源电路于该转盘开关的档次为一电阻量测档次或一电容量测档次时，产生一电流源，以通过该保护电路而对应地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/模拟转换器、该模拟/数字转换器、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。
[0027]其中该警示装置为一 LED或一蜂鸣器。
[0028]其中该高压提示信号为高逻辑准位或高电压准位的高压提示信号。
[0029]本实用新型具有的优点在于:
[0030]本实用新型提供的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，当量测高电压时，即使用户转盘没有切换至正确位置，仍得以确保使用者安全。另外，传统的指针电表的量测功能仅局限在DC电压、AC电压、电阻与DC电流，而本实用新型的指针电表则可提供AC电流、频率、电容等常用的功能。
【附图说明】
[0031]图1为现有技术的DC电压电路组态图；
[0032]图2为依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的功能方块图；
[0033]图3为依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例，其中显示部分电路位阶的电路结构图；
[0034]图4A为依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行电压量测时，执行信号分压与侦测分压点电位的实施例；
[0035]图4B为依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行电压量测时，执行信号分压与侦测分压点电位的又一实施例；
[0036]图5A为依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行电阻量测时，侦测待测物电位的实施例；以及
[0037]图5B为依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行电容量测时，侦测待测物电位的实施例。
[0038]图中:
[0039]INPUTl ?INPUT2:第一?第二输入端；
[0040]COM:接地端；
[0041 ] Rdl?Rd4:分压电阻；
[0042]Rtl:电压转换电阻；
[0043]nl ?n9:节点；
[0044]Rl?R4:保护电路的电阻；Dl、D2:电压转换电路的电阻；
[0045]SWl ?SW7 开关；
[0046]CMPl:第一比较器；CMP2:第二比较器；
[0047]PMOSl:P型金氧半场效晶体管； 0P1:第一运算放大器；
[0048]Rsl:源极电阻；
[0049]HV:高压提示信号；
[0050]R*:电阻；C*:电容；
[0051]F1、F2:保险丝；
[0052]100:转盘开关；200:输入端；
[0053]300:保护电路；400:分压器；
[0054]500:电压转换电路；600:模拟/数字转换器；
[0055]700:控制器；800:电子开关；
[0056]900:信号源电路；950:指针；
[0057]1000:比较电路；1100:警示装置；
[0058]1105: LED ；1107:蜂鸣器；
[0059]1150:集成电路；
[0060]1120:频率运算电路；1130:数字/模拟转换器。
【具体实施方式】
[0061]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0062]由图2，在指针电表中，包含多个输入端(INPUTI, INPUT 2)，使用者借由切换转盘开关100来选择其所要执行的量测模式及文件位。切换转盘开关100的过程中，会带动指针电表内部的机械式开关来选择该量测模式相对应的输入端子及相关的开关动作。用户选定的量测模式及文件位的信息会传送至控制器700，控制器700依据量程及文件位来控制电子开关800。电子开关800是一组连接保护电路与分压电阻之间的开关，分压电阻则是一组不同大小的电阻，如图3所示。通过电子开关800，可使输入模拟/数字转换器600的信号能分压至一个适当的电位，以利量测。模拟/数字转换器600将输入的模拟信号转换成量测数值送至控制器700。在DC电压或DC电流模式，模拟/数字转换器600运算所得到的数值即为待测物的电压值或电流值，控制器700将此数值传送至数字/模拟转换器1130，数字/模拟转换器1130再依据数值的大小转换成指针电流输出至指针950，推动指针950偏转。输出电流的大小与该数值成正比。
[0063]在AC电压或AC电流模式，模拟/数字转换器600将转换得到的数值传送至控制器700后，控制器700将多笔数值换算成RMS值，将其取平均之后，再传送至数字/模拟转换器113 O转换成驱动指针9 5 O的指针电流。当量测电阻、电容等被动组件时，由于被动组件不会产生信号，此时控制器700会驱使信号源电路900，通过电子开关800，送一个电流源至待测物产生电压，以进行量测。在量测电阻时，是通过模拟/数字转换器600，求得待测物两端的电压差，控制器700将此电压差除以电流源的大小，便可得到电阻值，此数值再传送至数字/模拟转换器1130转换成驱动指针950偏转的电流。在量测电容时，电流源传送至待测电容时，待测电容上的电压会随时间产生线性的变化，控制器700则根据此电压对时间的变化关系，可换算出待测物的电容值，此数值再传送至数字/模拟转换器1130转换成驱动指针950的指针电流。在进行频率量测时，频率运算电路1120会撷取信号周期，并计算其周期的数值，将周期值传送至控制器700，控制器700将周期值换算成频率值，此数值再传送至数字/模拟转换器1130转换成驱动指针950偏转的电流。
[0064]在各种量测模式，控制器700传送至数字/模拟转换器1130的数值会订一个上限，即使输入的信号很大，传送至数字/模拟转换器1130的数值最多就是到这个上限(最大指针电流)，由此限制驱动指针950的电流，便可以保护指针不被烧毁。
[0065]在量测的过程中，若比较电路1000侦测到输入模拟/数字转换器600的电位异常偏大，则会送出HV信号到控制器700，此时控制器700会驱使蜂鸣器1107鸣叫，并点亮LEDl 105，以警示使用者，进一步提升使用的安全性。
[0066]以下，将详细说明本实用新型的各个方块与执行步骤。
[0067]首先，图2为依据本实用新型的一较佳实施例运用在指针电表中的功能方块图，用户以转盘开关100选择其认为要测量的待测物的电性，将指针电表中的输入端200电性耦合(或连接到)到待测物上，此时保护电路300即通过转盘开关100中被选定的一组模式开关(DC电压、AC电压、电阻(欧姆)、DC电流、AC电流、频率、电容等)，与输入端200形成电路导通。分压器400与电压转换器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900到保护电路300的sense端到电子开关800的是一些被动组件量测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。然后将前述数值经由数字/模拟转换器1130转换为指针电流，再驱动指针950转动，用户即可读取到指针950所对应的数值。若有侦测到异常电压，也可以在LED1105或蜂鸣器1107警示，或者，由指针950转到底的方式提醒使用者。以上所述为依据本实用新型的一较佳实施例的电表用于测量待测物时的运作方式，而在其如何侦测出待测物是否具有超过本电表被选定要进行测量的模式所预设要处理的极限电压值时，其运作原理如下一段所述。
[0068]本实用新型的较佳实施例中，是以一组比较电路1000来侦测分压点(亦即转盘开关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者，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100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启动，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。
[0069]而在本实用新型的一较佳实施例中，此警示装置1100可以包含LED1105、蜂鸣器1107。因为本实用新型的一较佳实施例的指针电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多功能指针电表被选定要进行测量模式所预设要处理的最高电压值，若有，则立即对使用者提出各种警示，并且让指针950转到底。所以依据本实用新型的较佳实施例的多功能指针电表，在使用上就不会有传统指针电表的潜在危险性。在图2中，本实用新型的多功能指针电表运用数字电表的技术加以运用至指针电表。而本实用新型的一较佳实施例即运用比较电路1000与警示装置1100，以达成本实用新型所要做到的警示功能。
[0070]以下将用图3做进一步的描述，其中的电路图所显示的电路组件(如电阻器、电容器和二极管等电路组件和装置)及其连接方式只是用于解说本实用新型的一较佳实施例之用，本实用新型的施行方式并不限定于此图所揭露。
[0071]如图3中所示，(第一输入端INPUTl/第二输入端INPUT2/C0M对应到第2图的输入端200，1?1?1?4/01/02/^1/^2对应到图2的保护电路300，其中？1与？2为保险丝，开关311?洲2对应到图2的转盘开关100，Rdl?Rd4对应到图2的分压器400，RtI与Rt2对应到图2的电压转换器500。其中，电压/频率/电阻/电容则使用第一输入端INPUTl做输入，电流量测(A)使用输入插孔第二输入端INPUT2做输入。
[0072]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、数字/模拟转换器1130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3中的虚线框所包含的组件。
[0073]请参考图3，当依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行待测物的电压量测时，待测物上的待测信号由第一输入端INPUTl输入，开关SWl、SW2皆为关闭(0FF)，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。在电表中，电压量测常用的分压比例有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)，否则将超出可量测范围，其转换后的数值将会使指针950偏转到底。
[0074]在电压量测模式(档次)，控制器700会通过电子开关800，在分压器400的分压电阻Rdl-Rd4中选择适当的分压电阻连接至Rl，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。兹以本实用新型的一实施例中的部分电路图显示于图4A、图4B中，对上述动作做进一步说明。当执行电压量测时，控制器700会驱使电子开关800(包含开关SW3?SW7)中的一个，例如开关SW3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SW7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。
[0075]以上述量测电压的例子而言，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，量测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20V超过模拟/数字转换器600的满刻度IV，转换后的数值会0L，此时控制器700会驱使量测的档位往上跳一档。此时控制器700亦会控制电子开关800做切换，将图4A中原本连接Rl与Rdl的开关SW7关闭(0FF)，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IV，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SW6关闭(0FF)，并将SW4导通(ON)，将信号分压为原本的1/1000，产生一个200mV的信号。此时输入的待测信号在相应输入节点n2的电位200mV已经低于模拟/数字转换器600的满刻度IV，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抑或交流电压。若用户选错量测模式，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。
[0076]以上传统电表的缺点，在本实用新型中并不会发生，因为在本实用新型是以一组比较电路1000来侦测分压点(相应输入节点)n2?n6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(fullseal e)的电压值而订，并且取一组比该电压值的绝对值还要大的值。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+1.5￥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1 O O的输出信号，亦即H V，会变为高逻辑准位(L ο g i cHigh)，此状态的信号送至控制器700后，请参照图3，会启动(Enable)警示装置1100。换言之，控制器700在当HV信号为High时，会驱使蜂鸣器1107鸣叫，并点亮LED1105。
[0077]兹以本实用新型的一实施例中显示于图4A、图4B的部分，对实际进行电压量测时，其动作的方式做进一步说明。当执行电压量测时，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)。在电压量测模式(档次)时，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(档次)进行量测，此时量测到的数值接近零，由于此接近零的数值并没有OL(Overload)，因此控制器700并不会驱使档位往上跳档，量测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CMPI的输出会变为High，进一步使得HV信号变为High，HV信号送回(图4中的)控制器700，控制器700则会驱使蜂鸣器1107鸣叫，并点亮LED1105，因此可达到警示的效果。
[0078]简言之，依据本实用新型图4A的一较佳实施例，比较电路1000包含了一窗型比较器(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预设要处理的最高电压值(如1.5V)的正值+1.5V(也就是，上临界电压)；并且第二比较器CMP2的非反相输入端则被馈入以本指针电表被选定要进行测量的模式所预设要处理的最高电压值(如1.5V)的负值-1.5V(也就是，下临界电压)。当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预设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)。
[0079 ]当传输到比较电路1000中的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预设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(H)，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3，控制器700就会启动蜂鸣器1107以及/或发光二极管1105以对使用者提出警示。
[0080] 换言之，因为窗型比较器具有窗型的范围限制特性，因此，可以侦测到当直流电压、交流电压的值超过指针电表所能处理的临界电压值(上临界电压与下临界电压)，即可由窗型比较器产生高逻辑准位的信号。因此，解决了以往无法于直流电压文件位测量到交流电压过高，或者，于交流电压文件位无法测量到直流电压过高的技术问题。
[0081 ] 接着，依据本实用新型图4B的一较佳实施例，比较电路1000包含了一窗型比较器(包含第一比较器CMPl与第二比较器CMP2)以及两二极管D3、D4。与图4A比较可发现，图4B的实施例是采用二极管D3、D4来做为输出信号HV的输出端。当传输到比较电路1000中的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预设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)，所以二极管D3或二极管D4的两个输入当中至少有一个是高逻辑准位
(H)，所以最终的输出信号HV就是高电压准位(High Voltage Level, HVL)。
[0082]图4A与图4B说明了本实用新型的两个运用窗型比较器的实施例，其最终的输出可以是高逻辑准位或高电压准位。然而，就本实用新型技术领域具有通常知识者当了解，高电压准位或高逻辑准位作为高压提示信号并非唯一选择，通过反向器将高逻辑准位变为低逻辑准位同样可做为控制器700的高压提示信号；同样地，将高电压准位转换为低电压准位后，再变为控制器的高压提示信号，同样可为本实用新型的多功能指针电表所接受。换言之，电压准位或逻辑准位的型态，并非用以限制本实用新型。
[0083]以下说明当待测物为被动组件(电阻/电容)时，依据本实用新型的一较佳实施例的指针电表，其运作的方式究系如何，以致有能力在待测物电位超过本电表被选定要进行测量的模式所预设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4A，当执行被动组件(电阻/电容)量测时，待测物由第一输入端INPUT I输入，在被动组件量测模式中，相应输入节点为n3与n4，节点n3为force端，节点n4为sense端。当进行量测时，信号源电路900会通过热敏电阻(Positive Temperature Coefficient Resistor: PTC)R3，向待测物施加一个电压或电流，R2为保护集成电路用的电阻。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来侦测待测物的电位，若侦测到异常的电压，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会驱使蜂鸣器1107鸣叫，并点亮LED1105，因此可达到警示的效果。
[0084]当依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行待测物为电阻的量测时，请参照图5A，其中第一运算放大器0P1、P型金氧半场效晶体管PMOSl、源极电阻Rsl，这些都是信号源电路900的一部分，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，以因应不同的电阻量测范围。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节点为侦测端，n4节点的电位等于待测物上的电位。在本实施例中，亦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数字/模拟转换器1130转换为指针电流后，再驱动指针950转动。
[0085]以上为依据本实用新型的一较佳实施例的电表用于测量待测物为电阻时的运作方式，而在其如何侦测出待测物是否具有超过本电表被选定要进行测量的模式所预设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，η 1节点的电位则因为OP负回授的特性，将极为接近+ IV。若η9节点的电位为+3V且Rs I的电阻为200Κ欧姆，则此时电流源的电流大小为10uA。在正常的量测状态下，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。依据本实用新型的一较佳实施例的指针电表，在电阻量测模式(档次)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中的比较器将侦测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甚多，或者低于OV甚多，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*的电性已经超过本指针电表被选定要进行测量的模式所预设要处理的最高电压值。在图5A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。
[0086]当依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行待测物为电容的量测时，请参照图5B，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3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再将此数值传送到数字/模拟转换器1130转换为指针电流后，再驱动指针950转动。
[0087]以上为依据本实用新型的一较佳实施例的电表用于测量待测物为电容时的运作方式，而在其如何侦测出待测物是否具有超过本电表被选定要进行测量的模式所预设要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，在电容量测模式(档次)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中的比较器将侦测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甚多，或者低于OV甚多，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*的电性已经超过本电表被选定要进行测量的模式所预设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5B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。
[0088]当依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行待测物上的信号的频率量测时，请参照图3，待测信号由INPUTl输入，开关SWl为0N，开关SW2为0FF，而比较电路1000在此量测模式主要是侦测电阻R5的电位有无异常。二极管Dl与D2在一般的量测时，皆为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INHJTl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节点n5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节点n5产生一个负电压。
[0089]而在依照本实用新型的一较佳实施例如何在此量测模式下，侦测出待测物是否具有超过本电表被选定要进行测量的模式所预设要处理的极限电压值时，其运作原理如下所述:在此模式下，在频率量测模式下，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中的比较器将侦测相应输入节点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。
[0090]当依据本实用新型的具有高电压保护与警示的多功能指针电表的一实施例在执行待测物上的电流量测时，请参考图3，待测信号由第二输入端INPUT2输入。R4为保护IC用的电阻，与R4连接的节点n6为侦测端，亦为执行待电流量测时的相应输入节点。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，此电压通过节点n6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数字/模拟转换器1130转换为指针电流后，再驱动指针950转动。
[0091]以上为依据本实用新型的一较佳实施例的电表用于测量电流的运作方式，而在其如何侦测出待测物是否具有超过本电表被选定要进行测量的模式所预设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中的比较器将侦测n6节点，亦即，相应此量测模式的电压输入节点n6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，相应输入节点n6上的电位绝对值大于预设值1.5V时(前述预设值即为比较电路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，就是用户在电流测量模式(档次)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。
[0092]以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1.一种具有高电压保护与警示的多功能指针电表，在该具有高电压保护与警示的多功能指针电表的多个输入端的其中之一电性耦合到一待测物时，若该待测物的一电位的绝对值超过一预设极限值的绝对值时产生警示，其特征在于，包括: 一指针电路，以相应的一转盘开关将该待测物上的电性通过该输入端耦合馈入，通过一电子开关与一分压器分压取得一相应输入电位，馈入一模拟/数字转换器处理后，经由一控制器计算得出一数值，该控制器再依据该数值控制一数字/模拟转换器转换为一指针电流，并转动一指针，该控制器预设一最大指针电流，当数值转换的该指针电流大于该最大指针电流时，输出该最大指针电流;以及 一比较电路，比较该相应输入电位的绝对值与该预设极限值的绝对值，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，产生一高压提示信号；以及 一警示装置，该控制器接收到该高压提示信号时启动该警示装置。2.根据权利要求1所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该比较电路包含: 至少一比较器，电性耦合到该电子开关以取得该相应输入电位，据以和该预设极限值的绝对值比较；以及 一逻辑闸，电性耦合到该比较器的输出端而产生该高压提示信号，产生该高压提示信号。3.根据权利要求2所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该比较器至少包含一窗型比较器，该窗型比较器的两个输出端至少有一个呈现一高逻辑准位。4.根据权利要求2所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该逻辑闸为一逻辑或门，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高逻辑准位，并输出该高逻辑准位的该高压提示信号。5.根据权利要求1所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该多功能指针电表还包括: 一保护电路、一信号源电路以及一频率运算电路，该信号源电路于该转盘开关的档次为一电阻量测档次或一电容量测档次时，产生一电流源，以通过该保护电路而对应地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/模拟转换器、该模拟/数字转换器、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。6.根据权利要求1所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该警示装置为一 LED或一蜂鸣器。7.—种具有高电压保护与警示的多功能指针电表，该具有高电压保护与警示的多功能指针电表的多个输入端的其中之一电性耦合到一待测物时，若该待测物的一电位的绝对值超过一预设极限值的绝对值时产生警示，其特征在于，包括: 一指针电路，以相应的一转盘开关将该待测物上的电性通过该输入端耦合馈入，通过一电子开关与一分压器分压取得一相应输入电位，馈入一模拟/数字转换器处理后，经由一控制器计算得出一数值，该控制器再依据该数值控制一数字/模拟转换器转换为一指针电流，并转动一指针，该控制器预设一最大指针电流，当数值转换的该指针电流大于该最大指针电流时，输出该最大指针电流;以及 一比较电路，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，产生一高压提示信号，该比较电路至少还包括一窗型比较器，该窗型比较器的两个输出端中至少有一个产生该高压提示信号；以及 一警示装置，该控制器接收到该高压提示信号时启动该警示装置。8.根据权利要求7所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中所述多功能指针电表还包括: 一保护电路、一信号源电路以及一频率运算电路，该信号源电路于该转盘开关的档次为一电阻量测档次或一电容量测档次时，产生一电流源，以通过该保护电路而对应地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/模拟转换器、该模拟/数字转换器、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。9.根据权利要求7所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该警示装置为一 LED或一蜂鸣器。10.根据权利要求7所述的具有高电压保护与警示的多功能指针电表，其特征在于，其中该高压提示信号为高逻辑准位或高电压准位的高压提示信号。
【文档编号】G01R15/12GK205506897SQ201620024504
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月12日
【发明人】黎俊良
【申请人】承永资讯科技股份有限公司