广域测控智能万用表及其实现方法
【专利摘要】一种广域测控智能万用表。它属于先进制造领域，是替代数字万用表、与网络融合并有广域测控功能的新型仪表。显示器正中显示测量数据，上方小字显示当前仪表工作模式，下方小字提示与当前相关的操作步骤。仪表设有R键、H键、L键、V键、A键、Ω键、M键、K键共8个键。R是复位键，H、L键用于高低位置数，其复用功能面板有注明；V键选择电压、A键选择电流、Ω键选择电阻，M是多功能键，K是快捷键。电压、电阻、电流测量智能换挡，仪表有多种倒顺计时、外控机电设备、提供实验电源，检测七彩LED及应急灯功能。本仪表适用交直两用供电。所有测量数据既可与物联网融合，也可外接LED数码管实现大屏幕显示。外形见附图。
【专利说明】广域测控智能万用表及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型手执式万用表，它属于先进制造领域。具体地说，它是一种符 合"863计划"要求的、具有广域测控功能的、能与物联网融合的新概念仪表。
【背景技术】
[0002] 数字万用表于1980年代在美国诞生，1990年代性能达到顶峰并沿用至今。而今， 人类社会已进入信息时代。信息时代的代表性产品如电脑、手机、家用电器及机电设备等， 20多年间已升级2-3代，普遍达到数字化、智能化的标准；而数字万用表却依然是20多年 前的老面孔：频繁手动换档，肉眼读数，与数字化、信息化不能接轨。为改变这一落后状况， 美国多家公司推出不同方案，都无果而终，再未现昔日辉煌。基于市场对智能万用表的强烈 需求，许多知名万用表厂家各显神通，推出不同版本的自动换挡万用表。这些新产品虽冠名 "智能万用表"，但是技术并不成熟，只是按原有模式尝试改新，广域测控和融合网络更是遥 不可及，因而受到市场冷落；LED是新世纪产生的新型产业，体量巨大，无处不在，数字万用 表对七彩LED的检测束手无策；自动控制工程常用的定时开关机、温湿度测控、事件定时 器等控制功能，公知的万用表都不涉及；如此等等，不一而足。数字万用表的辉煌已成过去， 面对新时代的新要求，仪表名厂也感江郎才尽，无计可施。
[0003] 数字万用表的智能化升级国内外都未突破。信息时代对智能万用表的需求巨大而 紧迫。近几年，美国、欧盟、中国都已提出了实现物联网的时间表。这三家正在暗中较劲。而 作为万业之母的电力，其测量必须首先要实现智能化。若无处不在的电工测量仍以目前的 状况维持，将严重制约物联网技术的发展。
[0004] 当如，市售所有电工仪表和万用表都不能与物联网融合。为此，代表国家最1?科 技水平的"863计划"，连续几年张榜公示，征求设计方案，几乎无人应答，市场反映平静。在 "863计划"先进制造领域的"智能制造2. 6. 1"一节中提出："突破传统分层结构，针对工业 需求，面向广域测控，实现底层物联网到互联网无缝融合和集成。"这一要求，涵盖广泛，意 义深远。所有公知的不能与物联网融合的电工仪表都在必须升级换代之列；而在现代科学 技术中无处不在的万用表，自当率先垂范，尽快完成升级改造任务，作为领头羊、金刚钻、万 灵药而迅速进入各个科技层面，为人类科技进步再立新功。
[0005] 总之，万用表行业的现状必须打破，电能仪表、电工仪表以及万用表行业的新机 遇就在眼前。谁在科技创新的思维和功力上占上风，谁就能抢占未来仪表科技的制高点，谁 就掌握了未来市场的主动权。
【发明内容】
[0006] "863计划"先进制造领域"智能制造"栏目，在2.6. 1节中提出："突破传统分层结 构，针对工业需求，面向广域测控，实现底层物联网到互联网无缝融合和集成"。本发明照此 课题要求，设计出一款创意独特、人见人爱的新型仪表。
[0007] 本发明按照如下方案来实现：一种智能万用表，其包括，电压、电流、电阻测量公用 的输入端口V/A，公共端口COM，20A电流输入端口 "20A"，检测LED专用的输入端口 "LED" ； 模数转换器与单片机相连，依单片机指令进行A/D转换；模拟开关1和模拟开关4与单片机 相连，按指令完成电压检测分档；模拟开关2和2803芯片与单片机相连，按指令驱动某一继 电器吸合，从而完成对电流检测的分档；模拟开关3与单片机相连，完成电阻检测的分档； 时钟芯片和温湿度芯片与单片机相连，完成各种时间控制和温湿度测控；设置复位键R、置 数键H和L、电压键V、电流键A、电阻键Ω、电阻快捷键K和多功能键M，通过各键操作，完成 仪表的各项测控功能；通过与单片机相连的数据分配器，将数据送液晶显示器显示、送机外 LED大屏幕显示，并与上位机通讯。
[0008]数字万用表采用9V叠层电池，电池更换频繁，遭人诟病；本发明排除弊端，将220V交流电、机内4. 2V可充锂电及4. 5V五号干电池，在机内统一转换为5V。此种设计不仅使电 费节省，确保在各种情况下的顺利使用，而且5V电源更便于和网络对接。液晶显示器分上 中下三个层面显示，上面显示仪表工作模式，中间显示测量数据，下面显示相关操作提示， 凸显智能仪表特色；电压、电流、电阻测量实现智能换挡，精准可靠；换挡只需点击一次，不 像电脑那样有退出、进入的繁琐步骤，而是一键到位；电阻测量设有快捷档，此档仪表锁定 在400欧姆档，并配合蜂鸣器发声（20欧姆以下），还可选择有声和无声，此档用于低阻值 精密测量和通断快速测量；电流档智能保护，大于400MA时继电器断开，仪表保护机制更完 善；专设LED检测档，表笔直接测量七彩LED，皆可明亮发光，可在线检测，更使老大难问题 迎刃而解。
[0009]除电工测量功能外，本发明具备当代高端自动控制技术必不可少的各类定时开关 机、倒顺计时、事件定时、温湿度测控功能。这些功能常常使广大工程技术人员因买不到对 口仪表而束手无策。而今一表在手，应对常见自控手段游刃有余。所有这些自动控制方式， 都通过点击M键并配合其他键操作完成。电工测量和自动控制功能如下表：
[0010] 电工测量功能表
[0011]
【权利要求】
1. 一种智能万用表，其特征在于，由单片机与时钟芯片DS1302、温湿度测量芯片组成 测控核心系统，使万用表创造性地有了自动化测控功能，所述是本发明的独创技术。
2. 本发明利用与单片机相连的模拟开关，按指令接通2只分压电阻，并配合切换参考 电压，完成5个档的电压自动选档，快速、准确、无触点、无振动、节电，所述电路是本发明独 有技术。
3. 本发明利用单片机的判断和运算功能，通过与之相连的模拟开关精确地接通对应的 标准电阻，利用欧姆定律算出电阻值。此法逾越了中外各厂家皆饱受其累的低速比例法鸿 沟，使电阻的自动换档瞬间完成，所述电路为本发明所独有技术。
4. 本发明由单片机和与之相连的并联继电器完成电流的毫安级自动换档。此法使低阻 抗取样电阻不测量电流时绝对与VA端口分离，从而创造性地减少了 一个毫安级电流输入 端口，大大地减少了仪表的抽插操作，所述电路为本发明所独有技术。
5. 本发明利用4X2轻触带锁开关完成计算法和比例法的电路切换，构思巧妙，独具匠 心，所述是本发明的又一独创技术。
6. 本发明采用市电供电、锂电池、干电池三种电源，不仅显著节省了用电成本，而且机 内统一的正负5伏电源便于和现代设备接轨，所述是本发明的独创技术。
7. 本发明用5V电源串联限流电阻形成的LED测试端口，创造性地为世界LED产业发明 了一款轻便而高效的检测工具，所述为本发明独创技术。
8. 本发明的液晶显示器智能化提示操作步骤，使智能化操作不仅更准确快捷，而且寓 教于乐，所述为本发明独创技术。
9. 本发明的正负5V电源输出，极大地方便了工程人员无处不在的电子线路实验，所述 是本发明独创技术。
10. 本发明的多功能信号输出端口，不仅可使仪表完美地与外接LED显示对接，而且能 与物联网融合，是本发明最具时代感的独创技术。
【文档编号】G01R15/12GK104316741SQ201410337367
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】史振道 申请人:武汉振道世纪科技有限公司