CN113050011B - 一种指针万用表档位检测自动打分装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指针万用表档位检测自动打分装置，属于电子技术领域，包括前壳、后壳、电源适配器插座、测试端子、矩阵键盘、语音出孔和TFT彩屏。前壳和后壳盖合设置，且内部设置有检测打分电路。检测打分电路包括档位检测电路、考核参量生成电路单元、控制器电路、矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路。通过档位检测电路进行对万用的档位进行检测，实现对打档位进行评分，然后再使用考核参量生成电路单元生成电阻、电压或者电流供万用表测量，学生输入测量的数据，实现了自动打分，检测一体化的结构，使得电工的万用表考核阶段更加的方便，更加省力省时，效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种指针万用表档位检测自动打分装置。
背景技术
现有的电工实训中或者电工考证中，三表中的万用表考核比较耗时，考官要实时的看着学生打表的档位对不对，然后给学生进行打分，这种考核方式工作强度非常的大，老师或者考核人员一整天下来会非常的累，因此需要设计一种能够代替人工考核万用表的装置，因此需要设计一种能够检测万用表档位的和自动打分的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种指针万用表档位检测自动打分装置，解决现有万用表只能靠考核人员有眼查看，工作强度大的技术问题。设置改检测电路可以自动的检测指针万用表所打的档位。
一种指针万用表档位检测自动打分装置，包括前壳、后壳、电源适配器插座、测试端子、矩阵键盘、语音出孔和TFT彩屏，前壳和后壳盖合设置，且内部设置有检测打分电路，所述电源适配器插座设置在前壳的侧边，所述测试端子、矩阵键盘、语音出孔和TFT彩屏设置在前壳的前端，电源适配器插座、测试端子、矩阵键盘、语音出孔和TFT彩屏均与检测打分电路连接；
检测打分电路包括档位检测电路、考核参量生成电路单元、控制器电路、矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路，所述档位检测电路和考核参量生成电路单元均与测试端子连接，档位检测电路和考核参量生成电路单元均与控制器电路连接，矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路均与控制器电路连接，档位检测电路用于测量前检测指针万用表的档位是否与需要测量的量相匹配，考核参量生成电路单元用于产生电压、电阻或者电流供测量。
进一步地，档位检测电路包括电压采样电路和电阻采样电路，所述电压采样电路的输出端与控制器电路连接，所述电压采样电路的采样端分别与电阻采样电路的输出端和保护开关电路的输入端连接。
进一步地，电阻采样电路包括电阻R1-R12、电子开关Ⅰ、电子开关Ⅱ和放大器A1，所述电阻R1的一端与+5V电源连接，电阻R1-R5串联连接，所述电子开关Ⅰ的四个开关输入端分别接在电阻R1与电阻R2之间、电阻R2与电阻R3之间、电阻R3与电阻R4之间、电阻R4与电阻R5之间，电子开关Ⅰ的总线端与保护开关电路的一个输入端连接，保护开关电路的另一个输入端与电子开关Ⅱ的总线端和放大器A1的正极输入端连接，所述电阻R6的一端接地，另一端与放大器A1的负极输入端连接，电阻R7-R12的一端分别与子开关Ⅱ的六个开关引脚连接，另一端均接放大器A1的输出端，电压采样电路的采样端与放大器A1的输出端连接。
进一步地，考核参量生成电路单元包括压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路，压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路的控制端均与控制器电路连接，压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路的输出端均与测试端子连接。
进一步地，电流参量生成电路包括电阻R13-R20、电子开关Ⅲ、放大器A2、三极管Q1和电子单开关S1，所述放大器A2的正极输入端与电源连接，所述放大器A2的负极输入端分别与电子开关Ⅲ的总线和电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，所述电阻R14-R19的一端分别与电子开关Ⅲ的六个开关引脚连接，所述电阻R14-R19的另一端均与电阻R20的一端和三极管Q1的发射极连接，所述放大器A2的输出端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极经电子单开关S1与+5V电源连接，电子单开关S1的两端与试端子(4)连接。
进一步地，电阻参量生成电路包括NMOS管、放大器A3、电阻R21和电阻R22，所述NMOS管的G极与电源连接，所述NMOS管的D极与+5V电源连接，所述NMOS管的S极分别与放大器A3的正极输入端和电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端与放大器A3的输出端连接，所述电阻R21的一端与放大器A3的负极输入端连接，另一端接地，所述NMOS管的S极分和D极与试端子(4)连接。
进一步地，电压参量生成电路包括电阻R23-R27和电子开关Ⅳ，所述电阻R23的一端与+5V电源连接，电阻R23-R27串联连接，所述电子开关Ⅳ的四个开关输入端分别接在电阻R23与电阻R24之间、电阻R24与电阻R25之间、电阻R25与电阻R26之间、电阻R26与电阻R27之间，电子开关Ⅳ的总线端与测试端子连接。
进一步地，还包括保护开关电路，保护开关电路设置在考核参量生成电路单元与测试端子之间，保护开关电路为继电器电路。
进一步地，自动打分的过程为，控制器电路内预先设置电压、电流和电阻若干个数据，然后当用户按下矩阵键盘#号键后，语音出孔播放出需要测量电阻、电压或者电流，然后学生将万用表进行打档，把万用表表头插入测试端子内，然后测试端子前端设置的接触感应器感应表头插入，控制器电路控制档位检测电路对万用表的档位进行检测，然后将检测的档位与控制器电路内部设置需要测量的档位进行对比，档位错了直接扣分，档位对了后，控制器电路控制压参量生成电路、电流参量生成电路或者电阻参量生成电路输出到万用表的表笔头，然后学生读取表针数值，通过矩阵键盘输入测量的竖直，然后控制器电路将数值与内部预设测量数值比较，当读取数值在误差范围内时，得满分，否则扣分，完成自动打分。
进一步地，档位检测的具体过程为，使用电压采样电路对万用表两端进行检测，如果检测有电压，表明万用表打在欧姆档，然后根据电压的大小判定欧姆档具体是哪个档，如果没有电压时，将电阻采样电路接入到万用表的表笔内，然后电压采样电路采集电阻采样电路输出端的U0，同时根据电子开关Ⅰ知道接入反馈电阻的值，反馈电阻为电阻R8-R12，然后通过电子开关Ⅱ知道接入电压的大小，然后把输出电压与接入电压的比值等于反馈电阻和万用表内阻的比值，即可求出万用表的内阻，然后分析内阻的大小，内阻为欧姆级别时，则万用表为电流档，具体档位根据数值具体判断，如果内阻为兆欧级别时，为电压档，具体档位根据数值具体判断。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明通过档位检测电路进行对万用的档位进行检测，实现对打档位进行评分，然后再使用考核参量生成电路单元生成电阻、电压或者电流供万用表测量，学生输入测量的数据，实现了自动打分，检测一体化的结构，使得电工的万用表考核阶段更加的方便，更加省力省时，效率更高。
附图说明
图1为本发明前端结构示意图。
图2为本发明剖面图。
图3为本发明电路原理框图。
图4为本发明电阻检测电路原理图。
图5为本发明直流电流产生电路原理图。
图6为本发明电阻产生电路原理图。
图7为本发明直流电压产生原理图。
图中标号：1-前壳；2-后壳；3-电源适配器插座；4-测试端子；5-矩阵键盘；6-语音出孔；7-TFT彩屏。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种指针万用表档位检测自动打分装置，如图1-2所示，包括前壳1、后壳2、电源适配器插座3、测试端子4、矩阵键盘5、语音出孔6和TFT彩屏7，前壳1和后壳2盖合设置，且内部设置有检测打分电路，所述电源适配器插座3设置在前壳1的侧边，所述测试端子4、矩阵键盘5、语音出孔6和TFT彩屏7设置在前壳1的前端，电源适配器插座3、测试端子4、矩阵键盘5、语音出孔6和TFT彩屏7均与检测打分电路连接；
如图3所示，检测打分电路包括档位检测电路、考核参量生成电路单元、控制器电路、矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路，所述档位检测电路和考核参量生成电路单元均与测试端子4连接，档位检测电路和考核参量生成电路单元均与控制器电路连接，矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路均与控制器电路连接。控制器电路为STM32F4单片机最小系统。
本发明实施例中，如图4所示，档位检测电路包括电压采样电路和电阻采样电路，所述电压采样电路的输出端与控制器电路连接，所述电压采样电路的采样端分别与电阻采样电路的输出端和保护开关电路的输入端连接。
电阻采样电路包括电阻R1-R12、电子开关Ⅰ、电子开关Ⅱ和放大器A1，所述电阻R1的一端与+5V电源连接，电阻R1-R5串联连接，所述电子开关Ⅰ的四个开关输入端分别接在电阻R1与电阻R2之间、电阻R2与电阻R3之间、电阻R3与电阻R4之间、电阻R4与电阻R5之间，电子开关Ⅰ的总线端与保护开关电路的一个输入端连接，保护开关电路的另一个输入端与电子开关Ⅱ的总线端和放大器A1的正极输入端连接，所述电阻R6的一端接地，另一端与放大器A1的负极输入端连接，电阻R7-R12的一端分别与子开关Ⅱ的六个开关引脚连接，另一端均接放大器A1的输出端，电压采样电路的采样端与放大器A1的输出端连接。
档位检测的具体过程为，使用电压采样电路对万用表两端进行检测，如果检测有电压，表明万用表打在欧姆档，然后根据电压的大小判定欧姆档具体是哪个档，如果没有电压时，将电阻采样电路接入到万用表的表笔内，然后电压采样电路采集电阻采样电路输出端的U0，同时根据电子开关Ⅰ知道接入反馈电阻的值，反馈电阻为电阻R8-R12，然后通过电子开关Ⅱ知道接入电压的大小，然后把输出电压与接入电压的比值等于反馈电阻和万用表内阻的比值，即可求出万用表的内阻，然后分析内阻的大小，内阻为欧姆级别时，则万用表为电流档，具体档位根据数值具体判断，如果内阻为兆欧级别时，为电压档，具体档位根据数值具体判断。
采样电压U0等于电阻R7-R12其中一个的电阻值与万用表的内阻值，则电阻R7-R12中哪一路闭合都是知道的，然后拿这一路的电阻与采样电压U0比值就可以得到万用表的内阻值，则可以得到相应电压或者电流的具体档位。电阻R1-R5和电子开关Ⅰ用于输入不同的电压。
本发明实施例中，考核参量生成电路单元包括压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路，压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路的控制端均与控制器电路连接，压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路的输出端均与测试端子4连接。
本发明实施例中，如图5所示，电流参量生成电路包括电阻R13-R20、电子开关Ⅲ、放大器A2、三极管Q1和电子单开关S1，所述放大器A2的正极输入端与电源连接，所述放大器A2的负极输入端分别与电子开关Ⅲ的总线和电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，所述电阻R14-R19的一端分别与电子开关Ⅲ的六个开关引脚连接，所述电阻R14-R19的另一端均与电阻R20的一端和三极管Q1的发射极连接，所述放大器A2的输出端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极经电子单开关S1与+5V电源连接，电子单开关S1的两端与试端子(4)连接。
测量时，电子单开关S1是断开的，使得电流流进万用表，然后放大器A2输出的电压时控制三极管Q1导通的，使得测试端输出电流，然后输出的电流的数值与反馈的电阻R14-R19有关。则输出的电流与输入的电流比为电阻R14-R19其中的一个与电阻R20的比值，改变电阻R14-R19的接入，可以得到不同的电流。
本发明实施例中，如图6所示，电阻参量生成电路包括NMOS管、放大器A3、电阻R21和电阻R22，所述NMOS管的G极与电源连接，所述NMOS管的D极与+5V电源连接，所述NMOS管的S极分别与放大器A3的正极输入端和电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端与放大器A3的输出端连接，所述电阻R21的一端与放大器A3的负极输入端连接，另一端接地，所述NMOS管的S极分和D极与试端子4连接。
该电路是通过改变NMOS管的G极输入电压，使得NMOS管的沟道变小或者变大，产生不同的电阻，就是S极与D极之间的电阻，然后经过采样放大器A3的输出电压，然后改变输入的电压值，得到不同的电阻值，这些只均是与原来教师端的设置测量参量相对应的。
本发明实施例中，如图7所示，电压参量生成电路包括电阻R23-R27和电子开关Ⅳ，所述电阻R23的一端与+5V电源连接，电阻R23-R27串联连接，所述电子开关Ⅳ的四个开关输入端分别接在电阻R23与电阻R24之间、电阻R24与电阻R25之间、电阻R25与电阻R26之间、电阻R26与电阻R27之间，电子开关Ⅳ的总线端与测试端子4连接。
本发明实施例中，如图3所示，还包括保护开关电路，保护开关电路设置在考核参量生成电路单元与测试端子4之间，保护开关电路为继电器电路。保护开关电路主要是起到保护作用，在档位没有打对时，开关不接通。
自动打分的过程为，控制器电路内预先设置电压、电流和电阻若干个数据，然后当用户按下矩阵键盘5#号键后，语音出孔6播放出需要测量电阻、电压或者电流，然后学生将万用表进行打档，把万用表表头插入测试端子4内，然后测试端子4前端设置的接触感应器感应表头插入，控制器电路控制档位检测电路对万用表的档位进行检测，然后将检测的档位与控制器电路内部设置需要测量的档位进行对比，档位错了直接扣分，档位对了后，控制器电路控制压参量生成电路、电流参量生成电路或者电阻参量生成电路输出到万用表的表笔头，然后学生读取表针数值，通过矩阵键盘5输入测量的竖直，然后控制器电路将数值与内部预设测量数值比较，当读取数值在误差范围内时，得满分，否则扣分，完成自动打分。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：包括前壳(1)、后壳(2)、电源适配器插座(3)、测试端子(4)、矩阵键盘(5)、语音出孔(6)和TFT彩屏(7)，前壳(1)和后壳(2)盖合设置，且内部设置有检测打分电路，所述电源适配器插座(3)设置在前壳(1)的侧边，所述测试端子(4)、矩阵键盘(5)、语音出孔(6)和TFT彩屏(7)设置在前壳(1)的前端，电源适配器插座(3)、测试端子(4)、矩阵键盘(5)、语音出孔(6)和TFT彩屏(7)均与检测打分电路连接；
检测打分电路包括档位检测电路、考核参量生成电路单元、控制器电路、矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路，所述档位检测电路和考核参量生成电路单元均与测试端子(4)连接，档位检测电路和考核参量生成电路单元均与控制器电路连接，矩阵键盘模块、语音播报模块和TFT彩色显示屏电路均与控制器电路连接，档位检测电路用于测量前检测指针万用表的档位是否与需要测量的量相匹配，考核参量生成电路单元用于产生电压、电阻或者电流供测量；
档位检测电路包括电压采样电路和电阻采样电路，所述电压采样电路的输出端与控制器电路连接，所述电压采样电路的采样端分别与电阻采样电路的输出端和保护开关电路的输入端连接；
电阻采样电路包括电阻R1-R12、电子开关Ⅰ、电子开关Ⅱ和放大器A1，所述电阻R1的一端与+5V电源连接，电阻R1-R5串联连接，所述电子开关Ⅰ的四个开关输入端分别接在电阻R1与电阻R2之间、电阻R2与电阻R3之间、电阻R3与电阻R4之间、电阻R4与电阻R5之间，电子开关Ⅰ的总线端与保护开关电路的一个输入端连接，保护开关电路的另一个输入端与电子开关Ⅱ的总线端和放大器A1的正极输入端连接，所述电阻R6的一端接地，另一端与放大器A1的负极输入端连接，电阻R7-R12的一端分别与子开关Ⅱ的六个开关引脚连接，另一端均接放大器A1的输出端，电压采样电路的采样端与放大器A1的输出端连接；
考核参量生成电路单元包括压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路，压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路的控制端均与控制器电路连接，压参量生成电路、电流参量生成电路和电阻参量生成电路的输出端均与测试端子(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：电流参量生成电路包括电阻R13-R20、电子开关Ⅲ、放大器A2、三极管Q1和电子单开关S1，所述放大器A2的正极输入端与电源连接，所述放大器A2的负极输入端分别与电子开关Ⅲ的总线和电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，所述电阻R14-R19的一端分别与电子开关Ⅲ的六个开关引脚连接，所述电阻R14-R19的另一端均与电阻R20的一端和三极管Q1的发射极连接，所述放大器A2的输出端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极经电子单开关S1与+5V电源连接，电子单开关S1的两端与测试端子(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：电阻参量生成电路包括NMOS管、放大器A3、电阻R21和电阻R22，所述NMOS管的G极与电源连接，所述NMOS管的D极与+5V电源连接，所述NMOS管的S极分别与放大器A3的正极输入端和电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端与放大器A3的输出端连接，所述电阻R21的一端与放大器A3的负极输入端连接，另一端接地，所述NMOS管的S极分和D极与测试端子(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：电压参量生成电路包括电阻R23-R27和电子开关Ⅳ，所述电阻R23的一端与+5V电源连接，电阻R23-R27串联连接，所述电子开关Ⅳ的四个开关输入端分别接在电阻R23与电阻R24之间、电阻R24与电阻R25之间、电阻R25与电阻R26之间、电阻R26与电阻R27之间，电子开关Ⅳ的总线端与测试端子(4)连接。
5.根据权利要求1所述的一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：还包括保护开关电路，保护开关电路设置在考核参量生成电路单元与测试端子(4)之间，保护开关电路为继电器电路。
6.根据权利要求5所述的一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：自动打分的过程为，控制器电路内预先设置电压、电流和电阻若干个数据，然后当用户按下矩阵键盘(5)#号键后，语音出孔(6)播放出需要测量电阻、电压或者电流，然后学生将万用表进行打档，把万用表表头插入测试端子(4)内，然后测试端子(4)前端设置的接触感应器感应表头插入，控制器电路控制档位检测电路对万用表的档位进行检测，然后将检测的档位与控制器电路内部设置需要测量的档位进行对比，档位错了直接扣分，档位对了后，控制器电路控制压参量生成电路、电流参量生成电路或者电阻参量生成电路输出到万用表的表笔头，然后学生读取表针数值，通过矩阵键盘(5)输入测量的竖直，然后控制器电路将数值与内部预设测量数值比较，当读取数值在误差范围内时，得满分，否则扣分，完成自动打分。
7.根据权利要求6所述的一种指针万用表档位检测自动打分装置，其特征在于：档位检测的具体过程为，使用电压采样电路对万用表两端进行检测，如果检测有电压，表明万用表打在欧姆档，然后根据电压的大小判定欧姆档具体是哪个档，如果没有电压时，将电阻采样电路接入到万用表的表笔内，然后电压采样电路采集电阻采样电路输出端的U0，同时根据电子开关Ⅰ知道接入反馈电阻的值，反馈电阻为电阻R8-R12，然后通过电子开关Ⅱ知道接入电压的大小，然后把输出电压与接入电压的比值等于反馈电阻和万用表内阻的比值，即可求出万用表的内阻，然后分析内阻的大小，内阻为欧姆级别时，则万用表为电流档，具体档位根据数值具体判断，如果内阻为兆欧级别时，为电压档，具体档位根据数值具体判断。
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| CN113050011A (zh) | 2021-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wei Honglang Inventor after: Wu Shigui Inventor after: Li Gaoyu Inventor after: Liang Xiangdong Inventor after: Huang Jiewen Inventor after: Zhou Hongjie Inventor after: Wang Pengcheng Inventor after: Yuan Mei Inventor after: Zhu Dunzhong Inventor before: Wu Shigui Inventor before: Li Gaoyu Inventor before: Liang Xiangdong Inventor before: Huang Jiewen Inventor before: Zhou Hongjie Inventor before: Wei Honglang Inventor before: Wang Pengcheng Inventor before: Yuan Mei Inventor before: Zhu Dunzhong |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |