具有可见光通信端口的数字万用表的制作方法

专利名称：具有可见光通信端口的数字万用表的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字万用表技术。更具体地，本发明涉及用于通信信息的数字万用表 显示的远程监控。
背景技术：
万用表用于测量与电路相关的多种参数，比如电流、电压、电阻和电容。万用表可以是用于基本故障发现和现场维修工作的手持装置或者是可以非常高精度地测量的精密 器具。该器具可以以通过电磁体偏转的模拟仪表或者如LCD(液晶显示)屏的数字显示器 实现。便携式数字万用表(DMM)通常包括旋转开关，该旋转开关配置成使得其每个旋转 位置指示不同的测量功能。例如，传统的DMM上的旋转开关可以配置成使得第一位置对应 电压测量，第二位置对应电流测量，而第三位置对应电阻测量。如此，通过简单地旋转开关， 单一器具可以作为伏特计、安培计或者欧姆计。因此，DMM集成用于执行不同类型的测量的各种工具以及在屏上以数字格式显示 测量值的不同性能。需要使得用户能够远程接收测量信息的进一步性能和改进。本发明认识到并且解决了现有技术结构和方法的上述和其他考虑。

发明内容
本发明认识到并解决了现有技术结构和方法的不足，而本发明的目的是提供改进 的钻孔和回填系统。该目的和其它目的可通过数字万用表实现，该数字万用表包括处理 器；用于选择测量标准的选择器，该选择器操作地耦合至该处理器；操作地耦合至该处理 器的输入端，该输入端配置成监控装置；以及操作地耦合至该处理器的背光显示器。该处理 器配置成产生包含关于正被监控的装置的信息的第一数据信号，其中通过背光显示器调制 第一数据信号以产生在第一状态和不同于第一状态的第二状态之间闪烁的光学指示符，以 便传感器可以检测该第一状态和第二状态。在一些实施例中，紧邻显示器的传感器操作地耦合到数字万用表，其中传感器配 置成检测第一和第二状态并产生代表第一已调数据信号的第二数据信号。在另外一些实施例中，该传感器是光敏传感器，其包括光电传感器；耦合至光电 传感器输出的放大器；耦合至放大器输出的比较器和耦合至比较器输出并配置成将该比较 器的输出信号转换为通用接口信号的信号转换器。在一些实施例中，发光二极管从背后照亮该显示器。在本发明的另一个实施例中，远程监控仪器包括要从远程位置监控的机器，该机 器具有存储器；操作地耦合至存储器的处理器；操作地耦合到处理器和存储器的灯；以及 耦合至该机器并紧邻该灯定位的光敏传感器。该处理器配置成产生包括关于该机器的信息 的第一数据流，然后通过该灯调制该第一数据流，以便灯在打开状态和关闭状态之间闪烁。 该传感器配置成检测灯打开状态和灯关闭状态，并将该接收到的光转换为代表第一数据流的第二数据流。在一些实施例中，该机器进一步包含显示器，并且该灯操作地耦合至该显示器并 且作为该显示器的背光源工作。在其它实施例中，该机器是包括显示器的数字万用表，其中 灯作为该显示器的背光源工作。在一些实施例中，该灯是发光二极管。在一些实施例中，该光敏传感器进一步包含光电传感器；耦合至该光电传感器的输出的放大器；耦合至该放大器的输出的比较器和耦合至该比较器的输出并且配置成将 该比较器的输出信号转换为通用接口信号的信号转换器。该通用接口信号可以是RS232 ASCI I。该信号转换器可以是电平移位器，而在一些实施例中，低通滤波器可以位于光电传 感器和该放大器的至少一个输入端中间。在本发明的另一个实施例中，远程测量装置包含测量装置，该测量装置具有处理 器；操作地耦合至该处理器的存储器；操作地耦合至该处理器的输入端；该输入端配置成 测量用户感兴趣的期望参数；操作地耦合至该处理器并配置成显示测量数据的显示器和操 作地耦合至该处理器并配置成通过响应于来自处理器的指令信号在打开状态和关闭状态 之间切换来调制第一数据流的背光源。该实施例进一步包含操作地耦合至该测量装置并紧 邻背光源的第一光敏传感器，其中该传感器配置成检测灯打开状态和灯关闭状态并将该接 收到的光转换为代表第一数据流的第二数据流。在一些实施例中，该测量装置是数字万用表和该灯是发光二极管。在一些实施例中，该光敏传感器进一步包含光电传感器；耦合至该光电传感器 的输出的放大器；耦合至该放大器的输出的比较器和耦合至该比较器的输出并配置成将该 比较器的输出信号转换为一通用接口信号的信号转换器。该通用接口信号可以是RS232 ASCII。该信号转换器可是电平移位器。在另外其他实施例中，该测量装置进一步包含用于检测第二灯的第二光敏传感 器，其操作地耦合至第一光敏传感器。在一些实施例中，该发光二极管配置成作为第二光敏 传感器工作。在一些实施例中，该远程测量装置通过经由发光二极管发送和接收数据信号 以全双工模式工作。在其它实施例中，第二光敏传感器是操作地耦合至该处理器的光电传 感器。在一些实施例中，计算机被耦合至第一光敏传感器并配置成接收第二数据信号。 在其它实施例中，该信号转换器是射频信号微芯片。


对于本领域普通技术人员来说，包括最佳方式在内的本发明的完整和可能的公开 内容，在后面提到的包括附图在内的说明书中得到更详细地阐述，其中图1图解依照本发明一个实施例的MM的前视图；图2是DMM —个实施例的电路与组件的示意布局图；图3是类似于图1但包括远程传感器的视图；和图4图解图3的远程传感器的部分侧视图；图5图解与图3的DMM —起使用的传感器的一个实施例的电路和组件的示意布局 图。本说明书和附图中重复使用的参考字符是旨在依照本公开而表示本发明的相同或类似的特性或元件。
具体实施例方式将对本发明的当前优选实施例作出详细参考，其中这些实施例中的一个或多个例 子被图解在附图中。每个例子以解释但非限制本发明的方式提供的。本领域的普通技术人 员应该明白，在这里的讨论仅仅是示范性实施例的描述，不旨在作为本发明更宽层面的限 制，其更宽层面体现在示范性结构中。事实上，本领域技术人员应该明白，在不脱离本发明 的范围和精神的情况下，可以作出修改和变更。例如，作为一个实施例的一部分图解或描述 的特征可以用在另一个实施例上，以得到进一步的实施例。因此，本发明打算覆盖落入附加 权利要求及其等效范围内的哪些修改和变更。本发明的实施例提供用于测量装置的远程监控的仪器。本发明使用的测量装置的一个例子是在制造与工作期间用来测试产品与装置的数字万用表(DMM)。参考图1，示出数 字万用表100，具有显示器区域105、旋转开关120、软键110-113、导航按钮114-117、专用按 钮125-128和各种输入插孔121-124。可以通过四个AA碱性电池(未显示)或者其它合适 的电源对万用表100供电。用户可以通过使用对应于显示器105的多功能按钮、专用按钮 或者“软键”按钮如期望地配置该装置。可以利用显示器105、指示灯和/或可听蜂鸣器向 用户呈现输出。万用表100可以包括内部存储器，用于储存如测量值之类的信息。DMM 100 包括用于显示器105的背光源，以允许在光线降低的情况下改善观看。通过背光控制按钮 119激活背光源。DMM 100还可以包括开/关按钮118，用于打开或关闭DMM。输入插孔121-124上的模拟连接可用于提供被DMM 100测量的输入。如图1所示， 沿着DMM 100的底部可以包括四个输入插孔121-124，其中用户连接用于测量所关心的信 号的输入探针。可以利用显示器105、指示灯和/或可听蜂鸣器向用户呈现输出。DMM 100 可以包括内部存储器230，用于储存如测量值那样的信息。软键110-113可以位于在显示器105之下的区域并与显示器上的标记(未显示) 对应地定位。导航按钮114-117可以位于万用表100的其它按钮中央。导航按钮114-117 对应于四个基本方位上115、下117、左114和右116。导航按钮114-117用于在菜单和对 话框内移动并选择和执行数据输入。信息按钮128可以提供对关于测量功能和显示内容的 上下文相关的信息的选取(access)。旋转开关120的每个位置对应于至少一个不同的功能。旋转开关120包括位置 130、132、134、136、138、140、142、144、146和148。通过环绕旋转开关120的符号指示功 能。旋转开关120可以包括诸如如下的功能从OV至1000. OV的交流电压测量，从OmV至 3000. OmV的交流毫伏测量，从OV至1000. OV的直流电压测量，从OmV至3000. OmV的直流毫 伏测量，从0 Ω至500. OM Ω的电阻测量，从0. OOlnF至50mF的电容测量，温度测量，从OmA 至20. 000A的交流电流测量，从0 μ A至5000. 0 μ A的交流电流测量，从OmA至20. 000Α的 直流电流测量，从0 μ A至5000. 0 μ A的直流电流测量。旋转开关120的每个位置还可以对 应于显示与使用的功能相关的信息的特定屏幕。如图1所示，旋转开关120的一些位置可 以包括一个以上的符号，在这种情况下，最靠近旋转开关120的符号是默认测量功能。在仅 一个符号对应一位置的情况下，那个符号表示默认测量功能。旋转开关位置的菜单项可以 提供一个或多个对应于软键110-113的虚拟按钮，以允许该用户在该旋转开关位置之内的可用的主要功能之间选择。专用按钮125-128提供对测量模式的直接单按选取(direct single-pressaccess) 0例如，HOLD (保持)按钮125可用于保持该当前显示的测量值。MIN MAX(最小最大)按钮126可用于捕捉随着时间过去的最高、最低和平均读数。RANGE(范 围)按钮127可用于手工选择测量范围。可以通过使用软键110-113和导航按钮115-117 选择其他模式，以作出从显示器105的菜单中的选择。在图1所示的例子中，当DMM 100利用独立的开/关按钮118关闭并回到打开状 态时，旋转开关120可以保持在其当前位置。这种打开和关闭DMM100的方法允许DMM关闭 并回到打开状态，而不丢失对于当前有效测量功能的跟踪(track)，包括任何选择的辅助功 能或者模式。当旋转开关120从一个功能转换至另一个功能时，在显示器105上出现关于 该新功能的显示。在一些实施例中，在一个功能中作出的按钮选择不带入另一个功能。显示器105可以是IXD屏或者任何其它合适类型的显示器。在该图解的实施例 中，旋转开关120设置为V AC位置，因此显示器105展示V AC测量134。该测量可以以粗 体型和/或相对其它显示测量更大的字体大小显示，以表明哪个测量是主要测量。显示器 105可以进一步展示辅助测量，其是与主要测量同时示出的、该显示器上表示附加功能的测 量。参考图2，示出DMM的示意布局，其具有数字显示器200、电源210、控制器/处理 器220、存储器230和三个输入类型240、250和260。如上所述，显示器200可以是IXD显 示器，其具有在上部附近用于状态条201的区域和在底部用于定义软键的区域。显示器200 电连接至控制器/处理器220以接收数据进行显示，并电连接至电源210以接收电能。另 夕卜，通过至少一个LED 201或者其它背光源从背后照亮显示器200。电源210可以包含电池 (诸如上述的四个AA电池)或者可以集成交流适配器。该电源连接到显示器200、控制器 /处理器220和存储器230。控制器/处理器220可包括至少两个处理器第一个是测量处理器221，其接收来 自电引线260的输入，而第二个是应用处理器222，其接收与测量应用相关的输入，包括在 DMM面上的旋转开关输入240和多个键及按钮250。应用处理器222还从存储器230中的 各种数据库中检索数据，并提供输出到显示器200。存储器230可以是RAM、ROM、DRAM、FLASH、EPROM、EEPROM或任意其它合适的存储 器的任意合适组合。该存储器可以包括在一个芯片内，也可以分布在多个芯片或数据库中。 存储器230存储涉及各种测量功能231 (如V AV、V DC、ohm等)和模式232 (如自动保存、 相关)的信息，以及与旋转开关测量/模式编程(programming) 233、状态条小型测量显示 234、阈值235和信息按钮236有关的信息。虽然DMM的输出可通过进行测量的用户手动捕捉，但来自DMM的输出的捕捉也可以使用位于DMM上的光源(例如显示器背光LED)在传输数据模式下自动进行。具体地，参 考图3和图4，示出具有紧邻显示器105安装的传感器182的DMM 100。传感器182包括操 作地耦合至计算机180的导线184。如上面所述，显示器105 (图1)或者200 (图2)包括 用于从背后照亮显示器的至少一个LED或其它背光源。通常，单个LED位于显示器的侧面 并定向照射入塑料散射器，使得均勻背光穿过显示器的正面。然而，LED位置呈现为一个亮 斑。因此，现有背光源可以被修改为闪烁(例如调制串行数据流，例如，RS232 ASCII)数据流。传感器182参考显示器105定位，以便传感器检测闪烁光。虽然该例子中使用的是可 见光，但是应该理解，也可以使用其它波长。参见图5，传感器182优选包括DC偏置光电传感器300，该DC偏置光电传感器300 检测输入光314并响应于检测到的光来产生模拟信号。检测到的光除了 LED光外还包括环 境光。将模拟信号分开，以便一路送入低通滤波器302 (其滤除噪声)，然后进入测量放大器 304的一输入端口。另一路被直接送入仪表放大器304，这产生两信号间的差。产生的信号 包括从LED输出的数据流。该模拟数据流由相对小信号(大约0.5V)组成，其被传到比较 器306，该比较器306将模拟信号转换为5V方波。也就是，该比较器作用如同将模拟信号转 换为干净的5V方波的AD转换器一样。该比较器306的输出送入数字缓存器308，其在信号被电平移位器310接收前将其 转换。电平移位器(RS232芯片)310接收数字缓存器308的输出并将该信号从晶体管-晶 体管逻辑(TTL)信号转换为可接受的信号协议，例如RS232ASCII。数据信号312被输出到 接收器，其可以是硬线或无线。应该理解，该电平移位器310可以是任何类型的电路并可包 括用于将该信号转换为无线格式的RF组件。DMM产生的输出信号可以代表测量数据、DMM序列号、DMM仪表状态等等。在制造 期间，上述系统可以用来检查DMM响应于已知输入激励的精度。通过读取背光源的调制输 出和经由配置成读取信号的接收器传输数据信号，本发明的仪器还可以用于测量信号的远 程监控。本领域技术人员会理解，本发明不限于DMM。例如，具有LED或其它类型背光源的 任何装置都可以配置成输出指示关于装置的信息的调制信号。例如，冰箱上的LED、数据仪 表中的背光源或LED或任何其它监控装置可用于提供数据流。在冰箱系统的情况下，来自 LED的输出数据可以指示冰箱的工作温度和冰箱系统的状态。应该理解，上述系统可以配置成实现全双工通信。具体地，DMM的背光源LED可用 作光检测器，以通过产生指示检测到的光的低电平电压(例如，500mv信号)来检测已调光 源。DMM可以配置成将检测到的模拟信号转换为用于配置DMM工作的数字数据信号。在可 选实施例中，分离的光电传感器可以集成到显示器105，并配置成读取从集成到传感器182 中的IXD产生的光。DMM可以使用这些信号来改变工作模式和装置配置。例如，本发明的 DMM可从一个主要测量模式改变为另一个主要测量模式。因此，在全双工模式中，该装置可 以用于从远程位置远程地测量测试产品的各个方面，而不需要物理上呈现出改变该DMM的 工作模式。虽然上面已经描述了本发明的一个或多个优选实施例，但应该理解，本发明的任 何以及所有的等同实现都包含在其范围和精神内。描述的实施例以示例的方式呈现，但不 是旨在作为对本发明的限制。因此，本领域技术人员应该理解，因为可以作出修改，所以本 发明不限于这些实施例。因此，可以想象，任何以及所有这样的实施例都包括在本发明中，只要它们可能落入权利要求的范围和精神内。
权利要求
一种数字万用表，包括a.处理器；b.用于选择测量标准的选择器，所述选择器操作地耦合至所述处理器；c.操作地耦合至所述处理器的输入端，所述输入端配置成监控装置；d.操作地耦合至所述处理器的背光显示器；其中所述处理器配置成产生包含关于被监控的该装置的信息的第一数据信号，所述背光显示器调制所述第一数据信号以产生光学指示符，该光学指示符在第一状态与不同于所述第一状态的第二状态之间闪烁，以便传感器能够检测所述的第一和第二状态。
2.权利要求1的数字万用表，进一步包括紧邻所述显示器并操作地耦合至所述数字万 用表的传感器，所述传感器配置成检测所述第一和第二状态并产生代表所述第一已调数据 信号的第二数据信号。
3.权利要求1的仪器，其中所述传感器是光敏传感器，其包括a.光电传感器；b.耦合至所述光电传感器的输出的放大器；c.耦合至所述放大器的输出的比较器；和d.耦合至所述比较器的输出并配置成将所述比较器的所述输出信号转换为通用接口 信号的信号转换器。
4.权利要求3的仪器，其中发光二极管从背后照亮所述显示器。
5.一种远程监控仪器，包括e.要从远程位置监控的设备，所述设备具有 i.存储器， .操作地耦合至所述存储器的处理器；iii.操作地耦合至所述处理器和所述存储器的灯；b.操作地耦合至所述设备的光敏传感器，其紧邻所述灯定位，其中所述处理器配置成产生包含关于所述设备的信息的第一数据信号， 调制所述第一数据信号以使得所述灯在打开状态和关闭状态之间闪烁， 所述传感器配置成检测所述灯打开状态和所述灯关闭状态，并且将所述接收到的光转 换为代表所述第一数据信号的第二数据信号。
6.权利要求5的仪器，其中所述设备是包括显示器的数字万用表，其中所述灯作为所 述显示器的背光源工作。
7.权利要求5的仪器，其中 所述设备进一步包括显示器；和所述灯操作地耦合至所述显示器并作为所述显示器的背光源工作。
8.权利要求7的仪器，其中所述灯是发光二极管。
9.权利要求5的仪器，其中所述光敏传感器进一步包括 a.光电传感器；b.耦合至所述光电传感器的输出的放大器； C.耦合至所述放大器的输出的比较器；和d.耦合至所述比较器的输出并配置成将所述比较器的所述输出信号转换为通用接口 信号的信号转换器。
10.权利要求9的仪器，其中所述通用接口信号是RS232ASC II。
11.权利要求9的仪器，其中所述信号转换器是电平移位器。
12.权利要求9的仪器，所述光敏传感器进一步包括位于所述光电传感器与所述放大 器的至少一个输入端中间的低通滤波器。
13.一种远程测量装置，包括a.测量装置，具有 i.处理器， .操作地耦合至所述处理器的存储器，iii.操作地耦合至所述处理器的输入端，所述输入端配置成测量用户感兴趣的期望参数，iv.操作地耦合至所述处理器并配置成显示测量数据的显示器，和v.操作地耦合至所述处理器的背光源，该背光源配置成通过响应于来自所述处理器的 指令信号在打开状态和关闭状态之间切换来调制第一数据信号，和b.操作地耦合至所述测量装置并紧邻所述背光源的第一光敏传感器，其中所述传感器 配置成检测所述灯打开状态和所述灯关闭状态并将所述接收到的光转换为代表所述第一数据信号的第二数据信号。
14.权利要求13的远程测量装置，其中所述测量装置是数字万用表。
15.权利要求13的远程测量装置，其中所述灯是发光二极管。
16.权利要求13的远程测量装置，其中所述光敏传感器进一步包括a.光电传感器；b.耦合至所述光电传感器的输出的放大器；c.耦合至所述放大器的输出的比较器；和d.耦合至所述比较器的输出并配置成将所述比较器的所述输出信号转换为通用接口 信号的信号转换器。
17.权利要求16的仪器，其中所述信号转换器是电平移位器。
18.权利要求16的远程测量装置，其中所述通用接口信号是RS232ASCII。
19.权利要求19的远程测量装置，所述测量装置进一步包括第二光敏传感器，用于检 测操作地耦合至所述第一光敏传感器的第二灯。
20.权利要求19的远程测量装置，所述发光二极管配置成作为所述第二光敏传感器工作。
21.权利要求20的远程测量装置，其中所述远程测量装置通过经由所述发光二极管发 送和接收数据信号以双工模式工作。
22.权利要求19的远程测量装置，其中所述第二光敏传感器是操作地耦合至所述处理 器的光电传感器。
23.权利要求13的远程测量装置，进一步包括耦合至所述第一光敏传感器的计算机，所述计算机配置成接收所述第二数据信号。
24.权利要求16的仪器，其中所述信号转换器进一步包括用于将所述输入信号转换为无线格式的RF组件。
全文摘要
经由如背光源LED的板光源从远程位置监控数字万用表。该数字万用表具有存储器、操作地耦合至该存储器的处理器、操作地耦合至该处理器和该存储器的灯和操作地耦合至该机器并紧邻该灯定位的光敏传感器。该处理器配置成产生包含关于该机器的信息的第一数据信号，其然后被该灯调制以便该灯在打开状态和关闭状态之间闪烁。该传感器配置成检测该灯打开状态和该灯关闭状态并将该接收到的光转换为代表该第一数据信号的第二数据信号。
文档编号G09F9/30GK101839933SQ201010171310
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者乔迪·K·马格努森, 理查德·D·萨博, 理查德·J·科瓦尔斯基, 理查德·M·贾米森 申请人:弗卢克公司