一种可自动测量的万用表的制作方法

本发明涉及万用表测量领域，具体涉及一种可自动测量的万用表。

背景技术：

万用表作为测量仪器仪表，它的应用范围相对广泛，有低压场所，有高压强电场所，有静止直流电压，有突变的交流电压，而各个使用场合的电压和冲击能量都不一样，上述特性决定了万用表对其内部工作器件的选择要求更高。

自动测量万用表可以完全替代机械式刀盘转换开关，在市场上已得到很多业余用户的喜爱，现有技术的自动测量功能基本都是采用光控电子开关或触控继电器。但这些器件有以下不足：第一，光控器件成本特别高，正规渠道报价高达30元/件，因此二手市场仿品较多，质量得不到保证。第二，触控继电器体积大，不便于小微型的产品设计，而且驱动电流偏高(约50ma以上)，导致产品电池消耗太大。第三，在catiii600v的环境下，难以保证通过安规30kva能量的冲击。

干簧管开关作为一款低压器件，虽然在自动控制、遥控、保护电路等方面得到广泛的应用，但由于功率小而不可能应用于高压条件的缺陷，限制了其应用于类似万用表测量功能等的高压应用场合，因此也没有任何自动测量的万用表将其作为优选方案。而针对于承受高达10kv以上电压的干簧继电器，虽然能够承受高压，但其驱动电压需12v以上，驱动功耗约1w，而且体积相当大；空间布局严重受限制；相对工作于低电压、低功耗的手持便携式万用表来说，设计上也是不会采用这类器件的。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种可自动测量的万用表。

依据本发明的一个方面，提供一种可自动测量的万用表，包括：

输入端子，接收待测信号；

信号监测电路，用于监测所述待测信号的电压；

微控单元，用于根据所述待测信号的来源，发出测量指令；

功能切换驱动单元，用于根据所述微控单元发出的测量指令切换测量档位；

低压切换电路，包括干簧管开关，当所述功能切换驱动单元切换至低压测量模式时，所述干簧管开关闭合；

防高压保护装置，连接所述输入端子以及低压切换电路，用于防止高电压的待测信号进入所述低压切换电路。

优选的，所述测量档位至少包括：高压测量模式和低压测量模式；所述高压测量模式至少包括：电压档；所述低压测量模式至少包括：电阻档，二极管档和通断档。

优选的，当所述功能切换驱动单元切换至高压测量模式时，所述干簧管开关断开。

优选的，所述防高压保护装置包括：依次串联的第一ptc热敏电阻，电压开关型瞬态抑制二极管以及第二ptc热敏电阻，所述电压开关型瞬态抑制二极管与所述干簧管开关并联。

优选的，所述微控单元还用于计算所述待测信号。

优选的，所述信号监测电路还用于比较所述待测信号与门限电压的大小；当所述待测信号大于所述门限电压时，所述微控单元发出测量指令以使所述功能切换驱动单元断开所述干簧管开关。

优选的，当所述待测信号小于或等于所述门限电压时，所述微控单元发出测量指令以使所述功能切换驱动单元闭合所述干簧管开关。

优选的，当所述待测信号小于或等于所述门限电压时，所述微控单元发出pwm指令以使闭合的所述干簧管开关处于锁定状态。

优选的，所述信号监测电路还用于对大于所述门限电压的所述待测信号进行降压处理后发送给所述微控制单元。

优选的，所述防高压保护装置还包括：三极管q1及q2，所述三极管q1的发射极连接所述第二ptc热敏电阻，所述三极管q1和q2的集电极相互连接，基极也相互连接，所述三极管q2的发射极接地。

本发明所述的可自动测量的万用表，克服干簧管开关不能应用于高压条件的缺陷，可完全替代任何一款自动型测量万用表的应用方案。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种可自动测量的万用表的结构示意图；

图2位本发明实施例中一种可自动测量的万用表的具体电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种可自动测量的万用表，如图1所示，包括：

输入端子11，接收待测信号。其中，输入端子v/com相当于万用表的表笔输入端，在输入端子尚未接收到任何待测信号时，所述万用表自动调整至电阻档测量等待状态，且其显示单元上显示scan的搜索状态。所述输入端子最高承受1kv的交/直流电压。

信号监测电路12，用于监测所述待测信号的电压。当接收到待测信号时，并不会直接将该待测信号送至微控单元进行运算、处理，而是先通过信号监测电路对其电压进行监测，以防止高电压的待测信号直接进入万用表的核心区域而对电路造成破坏。较佳的，所述信号监测电路还用于检测待测信号的相关指标后提供给微控单元，以分析所述待测信号的来源。由于该部分与现有技术类似，在此不再赘述。

微控单元13，用于根据所述待测信号的来源，发出测量指令。所述微控单元主要识别待测信号的来源，根据来源不同发出相应地测量指令，例如电压测量、电阻测量、二极管测量或通断功能测量等万用表的常用测量功能。

功能切换驱动单元14，用于根据所述微控单元发出的测量指令切换测量档位。具体的，所述功能切换驱动单元接收来自微控单元的测量指令，根据不同的测量指令切换测量档位。

低压切换电路15，包括干簧管开关，当所述功能切换驱动单元切换至低压测量模式时，所述干簧管开关闭合。具体的，本发明实施例所述的万用表将测量档位至少分为两类，低压测量模式和高压测量模式。所述高压测量模式至少包括：电压档；所述低压测量模式至少包括：电阻档，二极管档和通断档。当所述微控单元发出的测量指令为高压测量模式时，所述低压切换电路断开，所述万用表进行电压档的测量模式。当所述微控单元发出的测量指令为低压测量模式或者未发出任何测量指令时，默认为低压测量模式，则所述低压切换电路闭合。具体而言，干簧管开关作为低压切换电路最主要的元器件，当所述干簧管开关闭合时，所述万用表进入低压测量模式；当所述干簧管开关断开时，所述万用表要么进入高压保护状态，要么进入高压测量模式。具体的，干簧管开关是一款体积小的有源开关器件，工作电压2.5—5v，最大驱动功耗50mw，最大开关电流0.5a，属于小功率器件，其不能应用于高电压、大电流条件的，因此可以作为低压测量模式下的开关器件，而且还能有效降低产品的动作功耗(约3ma)，提高电池的使用效率。

具体的，所述干簧管开关主要由干式舌簧片与励磁线圈组成。干式舌簧片(触点)是密封的，由铁镍合金做成，舌片的接触部分通常镀有贵重金属(如金、铑、钯等)，接触良好，具有优良的导电性能。触点密封在充有氮气等惰性气体的玻璃管中，因而有效地防止了尘埃的污染，减少了触点的腐蚀，提高了工作可靠性。其结构简单，体积小。吸合功率小，灵敏度高，一般吸合与释放时间均在0.5～2ms以内。触点密封，不受尘埃、潮气及有害气体污染，动片质量小，动程小，触点电寿命长，一般可达10⁷次左右。

较佳的，当所述万用表处于电压、电流测量模式下，所述干簧管开关处于断开状态，以降低所述万用表的功耗。

防高压保护装置16，连接所述输入端子以及低压切换电路，用于防止高电压的待测信号进入所述低压切换电路。由于干簧管开关的特性，其无法承受高电压和电流的冲击，因此为了确保所述干簧管开关工作于安全区域状态，需要通过防高压保护装置来限制支路电流的极速增加。而当被测型号的高电压断开后，所述防高压保护装置恢复原状，以便所述万用表的正常使用。

根据本发明一种较佳的实施例，如图2所示，所述可自动测量的万用表中，防高压保护装置包括：依次串联的第一ptc热敏电阻161，电压开关型瞬态抑制二极管162以及第二ptc热敏电阻163，所述电压开关型瞬态抑制二极管162与所述干簧管开关并联。具体而言，当所述万用表处于低压测量模式下，例如处于电阻档，二极管档和通断档的测量时，电路中并不存在高电压，因此所述干簧管开关处于闭合状态，且待测信号经由第一ptc热敏电阻161、干簧管开关151以及第二ptc热敏电阻163等进入微控单元(图未示)，完成正常的功能测量与显示读数。而当输入端子接收的所述待测信号的电压增大且超过门限电压时，所述信号监测电路12识别所述待测信号的电压并发送给微控单元，由所述微控单元发出测量指令，以指令所述功能切换驱动单元14切换至高压测量模式，例如电压测量模式，同时释放干簧管开关以使其断开。当遇到急剧的高电压时，通常高电压为100v至1000v之间的交直流电压时，在所述瞬时电压冲击的条件下，所述防高压保护装置形成快速通流支路，以避免高压和大电流冲击干簧管开关。所述防高压保护装置中的电压开关型瞬态抑制二极管162，响应速度达p秒级，快速吸收流经干簧管支路的高压，避免高压进入干簧管开关。ptc热敏电阻最高承受电压900v，瞬时承受最高电压的1.2倍，动作电流为18ma，在电路中主要起到过流、过压、过温的保护作用，限制高电压和大电流冲击后级电路。

较佳的，所述防高压保护装置还包括：三极管q1及q2，所述三极管q1的发射极连接所述第二ptc热敏电阻，所述三极管q1和q2的集电极相互连接，基极也相互连接，所述三极管q2的发射极接地。具体的，当所述第一ptc热敏电阻161、干簧管开关151以及第二ptc热敏电阻163之间形成流通支路时，三极管q1和q2迅速进入软击穿状态形成瞬时的大电流回路，由于两个ptc热敏电阻的动作电流为18ma，在三极管软击穿瞬间，使两个ptc热敏电阻随着电流的增加而发热，阻值快速增大，从而限制整个支路电流的增加，反过来避免两个三极管形成硬性的击穿，即电路设计可达到软/硬兼用的成效。其中，三极管的集电结瞬时最大承受电流1500ma，发射结击穿电压为5v，输入过压时会瞬间进入软击穿状态。在三极管软击穿瞬间，ptc热敏电阻的电流响应产生动作，阻值迅速增大以限制该支路的冲击电流，避免三极管形成硬性的击穿。

本发明具体实施例所述的万用表利用ptc热敏电阻特性、电压开关型瞬态抑制二极管特性，三极管软击穿特性保护干簧管开关的工作不受大电流及大电压的影响，实现关联性的保护电路。

本发明实施例所提供的一种可自动测量的万用表，较佳的，所述微控单元还用于计算所述待测信号，将计算得到的结果最终通过显示单元显示出来测量读数值，实现自动测量。

本发明实施例所提供的一种可自动测量的万用表，较佳的，所述信号监测电路还用于比较所述待测信号与门限电压的大小；当所述待测信号大于所述门限电压时，所述微控单元发出测量指令以使所述功能切换驱动单元断开所述干簧管开关。较佳的，所述门限电压为0.5v，当输入端子接收到的待测信号大于0.5v时，所述信号监测电路比较该待测信号与门限电压的大小后，由微控单元发出测量指令以驱动所述功能切换驱动单元将测量档位迅速切换至电压档，且将干簧管开关的状态由闭合状态转换为断开状态。并且所述信号监测电路对大于所述门限电压的所述待测信号进行降压处理后发送给所述微控制单元处理，将计算得到的结果最终通过显示单元显示出来测量读数值，实现自动测量。

本发明实施例所提供的一种可自动测量的万用表，较佳的，当所述待测信号小于或等于所述门限电压时，所述微控单元发出测量指令以使所述功能切换驱动单元闭合所述干簧管开关。或者在初始状态后，接收到的所述待测信号仍然小于或等于所述门限电压时，由于在初始状态下所述干簧管开关是闭合的，因此所述功能切换驱动单元无需进行闭合干簧管开关的操作，仅需要由微控单元发出pwm指令以使闭合的所述干簧管开关处于锁定状态。

综上，本发明实施例所述的万用表大胆引用干簧管开关作为测量信号传送的主要开关器件，节约了成本，且在设计上着重考核保护措施，利用ptc热敏电阻特性、电压开关型瞬态抑制二极管特性，三极管软击穿特性，实现关联性的保护电路，发挥了最佳动作特性，既节省用料成本又能降低产品功耗，可完全替代任何一款自动型测量万用表的应用方案。同时，在配合tss晶闸管的基础上，可满足安规catiii600v30kva能量的冲击，确保用户操作更安全。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本发明实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。