本实用新型涉及一种精密测量领域，特别是涉及一种改良万用表。
背景技术：
万用表是一种多用途电子测量仪器,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻等。现有的万用表在测量电流前要先判断电路中待测点的电流值，根据电流大小选择合适的插孔。如果无法确定待测点的电流大小，则先用大电流档测试，然后根据实测情况选择合适的电流档位及表笔插孔。这种使用方式需要操作人员的具有一定电工常识，若电流档与实际电流不适应还重新需要切换表笔插孔，操作较为繁琐。同时多个表笔插孔使得万用表操作面板复杂，不同型号和功能的万用表的表笔插孔的数量和排列存在差异，且表笔插孔旁的注记容易在使用过程中褪色，以上原因都会使得操作人员容易将不同档位的插孔混用，进而对万用表电路造成损坏。此外，现有万用表的电流档一般是采用一个或多个开关进行切换档位，一般材料所制成开关存在较大的接触电阻，在通过大电流时易功率过载而损坏，且使用有过载保护的继电器作为开关则使得万用表体积庞大不利于携带，同时制造成本较高。
技术实现要素：
综上所述，要解决的技术问题如下：
1、传统万用表插孔过多操作繁琐的问题；
2、一般开关具有接触电阻，对电路安全存在威胁。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种改良万用表，将mos场效应管与adc芯片进行创造性地结合使用，代替原来作为切换电流档位的普通开关，对电路结构和电流档插孔进行了简化。本实用新型的技术方案为：一种改良万用表，包括外壳、芯片以及芯片外置电路，所述外壳包括面板上的电流档插孔和公共端com插孔，所述电流档插孔数量为一个且档位为安培、毫安、微安；所述芯片外置电路包括mos场效应管，所述用于电流档插孔连接到mos场效应管的漏极，所述mos场效应管的栅级连接到芯片。
进一步的，采样电阻包括第一电阻和第二电阻，第一电阻并联连接在mos场效应管的漏级和源极，第二电阻的一端分别与第一电阻的一端、mos场效应管的源极连接，且第一电阻电阻值至少大于第二电阻电阻值一个数量级。
进一步的，芯片外置电路还包括过载保护装置、限幅电路，过载保护装置的一端连接到电流档插孔，另一端分别连接到采样电阻r1、芯片、mos场效应管的漏级，限幅电路由两个相反方向的二极管并联组成，且限幅电路并联在电流档插孔与com插孔之间；
进一步的，芯片是具有模数转换功能的adc芯片，用于当检测采样电阻两端电压高于或低于预定的阈值时，产生使得mos场效应管导通或截止的控制信号，使得该采样电阻将被短路。
进一步的，过载保护装置是熔断器。
进一步的，mos场效应管是n沟道mos场效应管。
进一步的，芯片具有供n沟道mos场效应管的栅级连接的io口，当芯片检测到采样电阻两端的电压低于阈值a，则io口输出低电平；当芯片所检测到采样电阻两端的电压高于阈值b，则io口输出高电平。
在操作过程中，本实用新型改良万用表工作原理如下：在测量电流大小时，本实用新型改良万用表工作状态分为状态1与状态2；当工作在状态1时，adc芯片的的io口将输出低电平，n沟道mos场效应管截止，adc芯片将测量第一电阻的两端电压，根据欧姆定律，所测电压值除以第一电阻的电阻值即可求得被测电流。当adc芯片测量的第一电阻的两端电压差较大时，且大于adc芯片设定的阈值a，表明此时被测电流为大电流，电路将进入状态2；而工作在状态2时，adc芯片的的io口将输出高电平，n沟道mos场效应管导通，adc芯片将测量第二电阻的两端电压，根据欧姆定律，所测电压值除以第二电阻的电阻值即可求得被测电流。当adc芯片测量的第二电阻的两端电压差较小时，且小于adc芯片设定的阈值b，表明此时被测电流为小电流，电路将进入状态1。阈值a、b的大小取决于电路中采样电阻等器件的参数，两种不同工作状态可独立运行，可通过硬件选择进行固定状态的运行。
与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：
1、本实用新型通过将mos场效应管替换传统的继电器开关，利用adc芯片控制mos场效应管的导通与截止，进而实现对不同大小的电流输入情况下对采样电阻的大小的调整，并且将原先两个不同档位的电流插孔简化为一个，节省了传统万用表在测量电流大小前需要进行电流档测试的步骤，简化了万用表的操作步骤，实现了对被测电流的自动识别、切换档位并检测大小的功能。
2、本实用新型通过对电路结构进一步优化，将mos场效应管与adc芯片进行创造性地结合使用，代替原来作为切换电流档位的普通开关，可以有效解决因普通开关存在接触电阻所带来的电路隐患，以及避免因为被测电流过大使得电阻过载烧坏的情况。并且生产使用该电路设计的万用表仅需要一套过载保护装置，可以有效地降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为现有公开技术的万用表的主视图。
图2为现有公开技术的万用表芯片外置电路示意图。
图3为本实用新型改良万用表的主视图。
图4为本实用新型改良万用表的芯片及芯片外置电路示意图。
图中，1-功能按键，2-lcd显示屏，3-转换开关，4-电流档插孔，5-com插孔，6-vω插孔，fu1-熔断器，q1-场效应管n型，d1-第一二极管，d2-第二二极管，r1-第一电阻，r2-第二电阻。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
现有公开技术的万用表，一般包括adc芯片、芯片外置电路。同时还包括外壳面板的电流档插孔，如图1所示，电流档插孔数量为两个，且分为安培和毫安、微安两插孔档位。测量电流大小的芯片外置电路如图2所示，被测电流自maμa电流档输入电路，经功能为档位控制的继电器开关k后，与公共端com形成回路。在具体使用中，测量电流前要先判断电路中待测点的电流值，根据电流大小选择合适的插孔。如果无法确定待测点的电流大小，则先用大电流档测试，然后根据实测情况选择合适的电流档位及表笔插孔。显而易见的是，若操作人员直接使用小电流档测试大电流，又没有及时的调整到合适的档位或插孔，根据电功率公式：p=（i*i）r，电阻值较大的采样电阻将因为功率超载而损坏。同时，由于继电器开关k触点间存在接触电阻，其不仅对测量值精确性存在影响，当被测电流较大时继电器开关的触点也容易因接触电阻产生热量过高而烧坏。
本实用新型改良万用表，包括外壳、adc芯片、芯片外置电路。如图3所示，外壳包括功能按键1、lcd显示屏2、手动转换开关3、电流档插孔4、com插孔5、vω插孔6。其中，用户可以使用本实用新型改良万用表直接测量电流大小，无需调整电流档位，即可实现对被测电流的自动识别、切换档位的功能，也可以选择性加入手动转换开关来进行档位切换，图3中的手动转换开关是仅作为实施例方案的一种选择性补充。
如图4所示，芯片外置电路包括熔断器、两个相反方向的二极管d1、d2并联而成的限幅电路、第一电阻r1、第二电阻r2、n沟道mos场效应管、adc芯片。电流档插孔4作为被测电流的输入端，连接到熔断器的一端，熔断器的另一端分别连接到adc芯片的ad1引脚、mos场效应管漏级、第一电阻r1的一端、二极管d1和d2的一端；mos场效应管的栅级连接到芯片的io口；mos场效应管的源级分别与第一电阻r1的另一端、第二电阻r2的一端、adc芯片的ad2引脚连接；第一电阻r1的一端分别连接在二极管d1和d2的一端，第一电阻r1的另一端分别与adc芯片的ad2引脚、第二电阻r2的一端连接。二极管d1和d2的另一端分别与com插孔、第二电阻r2的另一端、adc芯片的agnd引脚连接；第一电阻r2的另一端分别与com插孔、agnd引脚连接；com插孔连接到adc芯片的引脚agnd。
一般的，当电流档为a、ma、μa时，第一电阻r1的取值范围是50-300ω，第二电阻r2的取值范围是0.005-0.015ω，阈值a取值范围100mv-500mv，阈值b取值范围为5-50μv。
本实用新型改良万用表与现有公开技术的万用表相比较，本实用新型通过将mos场效应管替换传统的继电器开关，利用adc芯片控制mos场效应管的导通与截止，进而实现对不同大小的电流输入情况下对采样电阻的大小的调整，并且将原先两个不同档位的电流插孔简化为一个，节省了传统万用表在测量电流大小前需要进行电流档测试的步骤，简化了万用表的操作步骤，实现了对被测电流的自动识别、切换档位并检测大小的功能。有效避免了因为操作失误对万用表的损坏。同时通过将mos场效应管与adc芯片进行创造性地结合使用，有效解决因继电器开关存在接触电阻所带来的电路隐患，以及避免因为被测电流过大使得电阻过载烧坏的情况。并且生产使用该电路设计的万用表仅需要一套熔断器作为过载保护装置，可以有效地降低成本。
实施例一
本实用新型改良万用表默认工作在状态1，此时adc芯片的的io口将输出低电平，n沟道mos场效应管截止，阈值a设定为200mv，阈值b设定为10μv，第一电阻r1的取值为100ω，第二电阻r1的取值为0.01ω。当电流大小为100μa的被测电流在电流档插孔4输入时，adc芯片测量ad1引脚与ad2引脚之间的电压值暨第一电阻r1的两端电压值大小为10mv，此时第一电阻r1的两端电压值为10mv小于阈值所设定的200mv，万用表仍工作在状态1，根据欧姆定律，所测电压值除以第一电阻r1的电阻值即可得被测电流为100μa。
实施例二
本实用新型改良万用表默认工作在状态1，此时adc芯片的的io口将输出低电平，n沟道mos场效应管截止，阈值a设定为200mv，阈值b设定为10μv，第一电阻r1的取值为100ω，第二电阻r1的取值为0.01ω。当电流大小为3ma的被测电流在电流档插孔4输入时，adc芯片测量ad1引脚与ad2引脚之间的电压值暨第一电阻r1的两端电压值大小为300mv，该电压值大于阈值所设定的200mv，万用表工作状态将改为状态2。万用表工作在状态2后，此时adc芯片的的io口将输出高电平，n沟道mos场效应管导通，adc芯片将测量ad2引脚与agnd引脚之间的电压值暨第二电阻r2的两端电压大小为30μv，根据欧姆定律，所测电压值除以第二电阻r2的电阻值即可得被测电流为3ma。
实施例三
本实用新型改良万用表默认工作在状态2，此时adc芯片的的io口将输出高电平，n沟道mos场效应管导通，阈值a设定为100mv，阈值b设定为5μv，第一电阻r1的取值为120ω，第二电阻r1的取值为0.012ω。当电流大小为10a被测电流在电流档插孔4输入时，adc芯片测量ad2引脚与agnd引脚之间的电压值暨第二电阻r2的两端电压值为120mv，该电压值大于阈值b所设定的5μv，万用表仍工作在状态2。根据欧姆定律，所测电压值除以第二电阻r2的电阻值即可得被测电流为10a。
实施例四
本实用新型改良万用表默认工作在状态2，此时adc芯片的的io口将输出高电平，n沟道mos场效应管导通，阈值a设定为100mv，阈值b设定为5μv，第一电阻r1的取值为120ω，第二电阻r1的取值为0.012ω。当被测电流250μa在电流档插孔4输入时，adc芯片测量ad2引脚与agnd引脚之间的电压值暨第二电阻r2的两端电压值为3μv，该电压值小于阈值b所设定的5μv，万用表工作状态将改为状态1。万用表工作在状态1后，此时adc芯片的的io口将输出低电平，n沟道mos场效应管截止，adc芯片将测量ad1引脚与ad2引脚之间的电压值暨第二电阻r2的两端电压为30mv，根据欧姆定律，所测电压值除以第一电阻r1的电阻值即可得被测电流为250μa。
1.一种改良万用表，包括芯片、芯片外置电路，其特征在于：所述芯片外置电路包括mos场效应管和采样电阻，所述mos场效应管分别与所述采样电阻和芯片连接，用于调节所述采样电阻的大小。
2.如权利要求1所述的改良万用表，其特征在于该改良万用表还包括外壳面板上的电流档插孔和公共端com插孔，所述电流档插孔数量为一个，且与芯片外置电路相连接。
3.如权利要求1所述的改良万用表，其特征在于所述采样电阻包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻并联连接在mos场效应管的漏级和源极，所述第二电阻分别连接在第一电阻、mos场效应管的源极，所述第一电阻的两端和第二电阻的两端分别与所述芯片连接，且第一电阻电阻值至少大于第二电阻电阻值一个数量级。
4.如权利要求2或3所述的改良万用表，其特征在于所述芯片外置电路还包括过载保护装置，所述过载保护装置的一端连接到用于电流档的插孔，另一端分别连接到第一电阻、芯片、mos场效应管的漏级。
5.如权利要求2所述的改良万用表，其特征在于所述芯片外置电路在于还包括限幅电路，所述限幅电路由两个相反方向的二极管并联组成，且限幅电路并联在用于电流档插孔与公共端com插孔之间。
6.如权利要求1所述的改良万用表，其特征在于芯片是具有模数转换功能的adc芯片，用于当检测采样电阻两端电压高于或低于预定的阈值时，产生使得mos场效应管导通或截止的控制信号。
7.如权利要求1所述的改良万用表，其特征在于mos场效应管是n沟道mos场效应管。
技术总结