CN110426546A - 可穿戴式ar万用表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可穿戴式AR万用表，包括万用表主体、单目AR眼镜和云服务器，万用表为可穿戴式结构，并设有滚轮按键、显示屏、测量表笔、霍尔传感器、主控芯片、WIFI模块、蓝牙模块、电源模块等，单目AR眼镜设有主控芯片、蓝牙模块、显示模块，测量信号通过正负表笔，测电流时通过霍尔传感器进入硬件电路，经过采集芯片处理，将测量得到的数据送入主控芯片，然后主控芯片通过串口将测量数据显示到主体显示屏上，通过蓝牙模块与AR眼镜通信，经AR眼镜主控芯片控制显示模块显示测量数据；并且通过WIFI模块将测量数据传输到云服务器进行储存。本发明采用穿戴式设计，AR眼镜实时显示测量数据，表笔能够实现自动收线，方便了电工户外使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种可穿戴式AR万用表，尤其涉及一种可供电工户外使用的可穿戴式、AR显示、智能化的万用表。
背景技术
电子产业是推动科技进步和社会发展的动力，受到各个国家的高度重视，而电子产业的发展则需要更加精确、更加智能的电子仪器与之配合。因此，研究先进的测量仪器对于电子产业的发展具有重要意义。目前，检测、数显及集成电路技术的快速发展为测量仪器的智能化、便携化创造了有利条件。
传统的数字万用表较为笨重、难以携带，读数不变，按键复杂操作麻烦，线束较长且容易缠结混乱，使用起来极为不便。尤其对于电工户外维修作业同时使用其他工具时，传统万用表不便于操作，操作人员需要拿万用表表体查看测量数据，同时还需要控制两根测量表笔；在使用过程中，传统万用表的数据无法记录，无法满足一些实验和科学研究的要求；对于电网公司巡检中，传统万用表无法将数据传输与分析，不能实现测量数据的远程共享与监控管理。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种可供电工户外使用的可穿戴式、AR显示、智能化的万用表。
本发明的技术方案为：一种可穿戴式AR万用表，包括万用表主体、单目AR眼镜和云服务器，所述万用表为可穿戴式结构，所述万用表主体设有滚轮按键、显示屏、测量表笔、自动收线模块、霍尔传感器、采集芯片、主控芯片I、WIFI模块、蓝牙模块及电源模块，所述显示屏和滚轮按键安装万用表主体正面，所述滚轮按键用于切换测量档位；所述测量表笔上设有按键，尾部连接测量线，所述自动收线模块用于测量线的自动收缩；所述霍尔传感器用于测量电流信号；所述采集芯片用于采集测量数据，并将数据传送至主控芯片I，所述主控芯片I分别输出控制信号给显示屏、霍尔传感器、采集芯片、WIFI模块、蓝牙模块及电源模块，用于对整体资源的调度；所述WIFI模块用于与云服务器的通信；所述蓝牙模块用于与AR眼镜的通信；所述电源模块采用可充电锂电池，用于万用表主体的供电；所述单目AR眼镜包括主控芯片II、蓝牙模块、显示模块及电源模块，所述主控芯片II分别连接蓝牙模块、显示模块及电源模块，用于眼镜部分数据的调配；所述蓝牙模块用于与万用表主体的通信；所述显示模块包括OLED显示屏、反射镜、菲涅尔透镜及透明亚克力板，用于测量数据的AR显示；所述云服务器用于万用表测量数据的存储、分析与管理。
进一步，所述万用表主体下壁两侧设有两个臂带槽，由魔术贴穿过两个臂带槽实现万用表的可穿戴式固定，并可以将可穿戴式AR万用表固定于小臂、大臂或腰间。
进一步，所述万用表主体采用滚轮按键实现档位切换，所述滚轮按键可通过正向或反向滚动切换预选挡位，按键按下则确认测量挡位，所述测量挡位有直流电压、交流电压、欧姆、二极管、通断、电容、频率、占空比共8个挡位。
进一步，所述自动收线模块内设有发条，通过发条实现测量线的自动定位和收缩。
进一步，所述测量表笔在红表笔端握笔处设有HOLD按键，所述HOLD按键用于控制测量数据暂停刷新，并将该时刻测得的数据发送并存储至云服务器。
进一步，所述万用表主体配备的可拆卸霍尔传感器，通过霍尔传感器航空接口与万用表主体连接，所述霍尔传感器具有开合卡扣，可以开合180°，支持测量直径小于16mm的引线，通过磁平衡式霍尔原理检测被测引线的电流变化，从而实现非接入式测量交直流电流的目的。
进一步，所述电源模块包括充电芯片、稳压芯片和可充电锂电池；外部5V电压经充电芯片实现对可充电锂电池的稳定充电，可充电锂电池通过稳压芯片稳压后对万用表主体供电。
进一步，所述单目AR眼镜在佩戴者眼前显示实时测量数据信息，所述单目AR眼镜通过蓝牙模块接收测量数据，通过显示模块显示数据；所述显示模块包括OLED显示屏、反射镜、菲涅尔透镜及透明亚克力板，所述OLED屏作为显示光源，光线通过反射镜、菲涅尔透镜的反射放大作用，在亚克力板上显示清晰的测量数据。
进一步，所述单目AR眼镜可配合框架眼镜使用，其外壳一侧设有挂槽，可挂在框架眼镜腿上，通过眼镜腿与耳朵的支点、鼻梁的支撑实现单目AR眼镜的穿戴。
进一步，所述云服务器包括云端数据库和云数据管理平台，所述云端数据库用于存储万用表主体的测量数据，所述云数据管理平台可访问云端数据库，实现万用表测量数据的远程监控与管理，实现远程PC端上的单台或多台万用表测量数据的实时显示、记录与图表分析。
本发明的有益效果在于：本发明提出了一种便于携带，可穿戴式新型万用表结构，具有配合使用的单目AR眼镜，并且开发了云服务器。解决了传统万用表线束杂乱、室外测量、数据存储以及电流测量不便等问题。其优点在于，采用穿戴式设计，并配有自主设计的简易AR单目眼镜，解决了室外测量不便的问题；采用自动收线模块，通过发条实现测量线的自动定位和收缩，避免了线束缠绕的问题；其AR眼镜可适配于任意框架眼镜，使用者能够在眼前看到万用表测量的实时数据；采用滚轮按键切换测量挡位，具备交直流电压、交直流电流、电阻、二极管、通断、电容、频率和占空比等测量功能，并且支持自动切换量程；采用霍尔电流传感器实现对电流的非接入式测量，解决了传统万用表串入式测量电流不便的问题；配备WIFI模块，可接入云端实现了数据物联，以及大规模数据存储。上述设计有效提升了万用表使用者的用户体验，具有测量功能全、数据记录方便、便于户外电工使用等显著技术优势。
附图说明
图1为本发明的可穿戴式AR万用表整体结构图；
图中:a为万用表主体结构立体图，b为万用表主体后端面视图，c为单目AR眼镜结构立体图，d为霍尔传感器平面视图；
图2为本发明的硬件框图；
图3为本发明的软件流程框图；
图4为本发明的AR眼镜显示模块框图。
具体实施方式
下面结合本发明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其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1a～d所示，本发明的可穿戴式AR万用表，包括万用表主体200和单目AR眼镜201，另外万用表主体200配有可拆卸霍尔传感器202。
万用表主体为可穿戴式结构，万用表主体200的下壁两侧设有两个臂带槽5，由魔术贴穿过两槽实现万用表的可穿戴式固定，可以将其固定于小臂、大臂和腰间等；所述万用表主体设有滚轮按键、显示屏、测量表笔、自动收线模块、霍尔传感器、采集芯片、主控芯片I、WIFI模块、蓝牙模块及电源模块，万用表主体200正面安装有LCD显示屏2和滚轮按键1，所述滚轮按键1可以实现挡位切换，通过正向或反向滚动切换预选挡位，按键按下则确认测量挡位，所述测量挡位有直流电压、交流电压、欧姆、二极管、通断、电容、频率、占空比共8个挡位；万用表主体200两侧各插有一根测量表笔3，其中红色表笔握笔处设有HOLD按键4，所述HOLD按键4用于控制测量数据暂停刷新(此处指万用表主体LCD显示屏2的显示数据暂停刷新)，并将该时刻测得的数据发送并存储至云服务器；万用表表笔尾部接有测量线，测量线另一端连接主控芯片，而测量线通过自动收线模块实现自动定位和收缩，解决了线束缠绕问题；所述自动收线模块安装于万用表主体200内部，测量线从万用表主体200尾部设有的出线口6出来；万用表主体200尾部还设有霍尔传感器接口7，用于连接霍尔电流传感器，所述霍尔传感器具有开合卡扣10，可以开合180°，支持测量直径小于16mm的引线，通过磁平衡式霍尔原理检测被测引线的电流变化，从而实现非接入式测量交直流电流的目的。所述电源模块包括充电芯片、稳压芯片和3000mAh可充电锂电池，外部5V电压经充电芯片实现对可充电锂电池的稳定充电，可充电锂电池通过稳压芯片稳压后对***供电；所述采集芯片用于采集与处理万用表表笔测量数据信号；所述主控芯片I用于对整体资源的调度，包括将测量数据传入主体LCD显示屏2、控制与单目AR眼镜201的蓝牙通信等工作；所述蓝牙模块与单目AR眼镜201通信，将测量数据同步传输到单目AR眼镜端；所述WIFI模块可以与云服务器通信，通过云服务器实现万用表测量数据的存储、分析、远程监控与管理，实现远程PC端上，单台或多台万用表测量数据的实时显示、记录与图表分析。
单目AR眼镜201可配合框架眼镜使用，其外壳一侧设有挂槽8，挂槽8可挂在框架眼镜腿上，通过眼镜腿与耳朵的支点、鼻梁的支撑实现单目AR眼镜的穿戴。单目AR眼镜b包括主控芯片II、蓝牙模块、显示模块及电源模块，所述主控芯片II用于AR眼镜部分数据的调配；所述蓝牙模块用于与万用表主体的通信，接收测量数据信息；所述显示模块包括OLED显示屏、反射镜、菲涅尔透镜及透明亚克力板9，用于测量数据的AR显示；所述电源模块包括充电芯片、稳压芯片和500mAh可充电锂电池，用于AR眼镜的供电。AR眼镜搭配测量万用表主体使用，使用者户外测量时，可将AR眼镜佩戴于框架眼镜一侧，同时双手操作万用表表笔进行测量，便可在眼前看到实时测量数据，解决了传统万用表在户外场合使用不便的弊端。
图2为本发明的硬件框图，包括万用表主体200部分和单目AR眼镜201部分。
在本发明实例中，万用表主体200考虑到***的高性能，低功耗等需求，选用兆易创新GD32F103RCT6嵌入式处理器作为万用表主体的主控芯片I105，数据的采集芯片104选取FS9721_LP3；其电源模块包括TP4056充电芯片101、可充电锂电池102和TPS73633稳压芯片103，所述可充电锂电池102容量选用3000mAh，通过10Micro USB充电接口接入外部5V供电经TP4056充电芯片101实现对锂电池的稳定充电，通过TPS73633稳压芯片103将3.7V供电转换为3.3V对***供电，此外主控芯片I105通过ADC采集当前电池电量，在显示屏上显示当前电量状态；为了清晰显示测量数据，本发明万用表主体200选用3.5寸LCD显示屏106，480*320分辨率，显示清晰稳定，供电电压仅需3.3V，通过SPI总线与主控芯片I105通信；本发明中万用表主体200选用低功耗蓝牙4.2模块107实现与单目AR眼镜201的通信；本发明中万用表主体200选用ESP8266WIFI模块108实现与云服务器的通信；本发明中万用表主体配备有可拆卸霍尔传感器202，考虑到***的携带方便，选用的是德昌电气的霍尔开合电流传感器HSTS016，其测量精度为1％，支持测量±10A交直流电流，通过霍尔传感器接口7与万用表本体连接。
在本发明实例中，单目AR眼镜201主控芯片II选用兆易创新GD32F103C8T6嵌入式处理器109，其电源模块包括TP4056充电芯片113、可充电锂电池112和XC6206稳压芯片111，所述可充电锂电112池容量选用500mAh，通过10Micro USB充电接口接入外部5V供电经TP4056充电芯片113实现对锂电池的稳定充电，通过XC6206稳压芯片111将3.7V供电转换为3.3V对眼镜***供电，此外主控芯片II通过ADC采集当前电池电量，经AR眼镜显示模块显示当前电量状态；本发明中AR眼镜的显示模块110包括显示屏、反射镜、菲涅尔透镜及透明亚克力板9，所述显示屏采用的是0.66寸OLED模块，64*32分辨率，物理尺寸11.18*5.58mm，通过IIC总线与主控芯片通信。
硬件电路工作步骤如下：测量信号通过万用表主体的正负表笔进入硬件电路，经过采集芯片104采样计算，将测量得到的数据送入主控芯片I105内部进行处理，然后主控芯片I105通过SPI总线将测量数据与运行状态显示到LCD显示屏106，同时一方面通过蓝牙4.2模块107将测量数据传输到AR眼镜201并通过显示模块110实时显示，一方面通过WIFI模块108将测量数据传输到云服务器进行储存。最后，***可通过Micro-USB接口向供电锂电池充电，锂电池经稳压芯片稳定输出3.3V直流电压，为***供电。
图3为本发明的软件流程框图，包含表体端、AR眼镜端和云端三部分。首先，万用表主体检测是否接收到开机信号，接收到开机信号后检测电池电量信息，同时解析万用表芯片的实时测量数据，将当前***状态与测量数据实时显示在LCD显示屏106上；其次，***不断刷新按键状态，若关机按键被按下，则向***发送关机信号，若滚轮按键滚动，则实现功能选择操作，并修改更新当前LCD显示屏106显示信息；最后，***通过蓝牙4.2模块107将万用表主体的测量数据发送至AR眼镜端显示，通过WIFI模块108将测量数据传输至云服务器。
图4为本发明的AR眼镜显示模块框图，包含OLED显示屏、反射镜、菲涅尔透镜和透明亚克力板。其成像光路是指OLED屏显示测量数据301的光路先通过夹角45°反射镜的反射302后，光路垂直入射焦距为100mm的菲涅尔透镜折射303后，最终在距离人眼瞳孔20mm，与反射镜夹角90°的透明亚克力板上呈现清晰的成像304。
根据上述描述并结合图1a～d至图4说明了本发明一种可穿戴式AR万用表的工作原理及使用方法。
实施例作用与效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果是提出了一种便于携带，可穿戴式新型万用表结构，具有配合使用的单目AR眼镜，并且开发了云服务器。解决了传统万用表线束杂乱、室外测量、数据存储以及电流测量不便等问题。其优点在于，采用穿戴式设计，并配有自主设计的简易AR单目眼镜，解决了室外测量不便的问题；采用自动收线模块，通过发条实现测量线的自动定位和收缩，避免了线束缠绕的问题；其AR眼镜可适配于任意框架眼镜，使用者能够在眼前看到万用表测量的实时数据；采用滚轮按键切换测量挡位，具备交直流电压、交直流电流、电阻、二极管、通断、电容、频率和占空比等测量功能，并且支持自动切换量程；采用霍尔电流传感器实现对电流的非接入式测量，解决了传统万用表串入式测量电流不便的问题；配备WIFI模块，可接入云端实现了数据物联，以及大规模数据存储。上述设计有效提升了万用表使用者的用户体验，具有测量功能全、数据记录方便、便于户外电工使用等显著技术优势。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种可穿戴式AR万用表，包括万用表主体、单目AR眼镜和云服务器，其特征在于：所述万用表为可穿戴式结构，所述万用表主体设有滚轮按键、显示屏、测量表笔、自动收线模块、霍尔传感器、采集芯片、主控芯片I、WIFI模块、蓝牙模块及电源模块，所述显示屏和滚轮按键安装万用表主体正面，所述滚轮按键用于切换测量档位；所述测量表笔上设有按键，尾部连接测量线，所述自动收线模块用于测量线的自动收缩；所述霍尔传感器用于测量电流信号；所述采集芯片用于采集测量数据，并将数据传送至主控芯片I，所述主控芯片I分别输出控制信号给显示屏、霍尔传感器、采集芯片、WIFI模块、蓝牙模块及电源模块，用于对整体资源的调度；所述WIFI模块用于与云服务器的通信；所述蓝牙模块用于与AR眼镜的通信；所述电源模块采用可充电锂电池，用于万用表主体的供电；所述单目AR眼镜包括主控芯片II、蓝牙模块、显示模块及电源模块，所述主控芯片II分别连接蓝牙模块、显示模块及电源模块，用于眼镜部分数据的调配；所述蓝牙模块用于与万用表主体的通信；所述显示模块包括OLED显示屏、反射镜、菲涅尔透镜及透明亚克力板，用于测量数据的AR显示；所述云服务器用于万用表测量数据的存储、分析与管理。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述万用表主体下壁两侧设有两个臂带槽，由魔术贴穿过两个臂带槽实现万用表的可穿戴式固定，并可以将可穿戴式AR万用表固定于小臂、大臂或腰间。
3.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述万用表主体采用滚轮按键实现档位切换，所述滚轮按键可通过正向或反向滚动切换预选挡位，按键按下则确认测量挡位，所述测量挡位有直流电压、交流电压、欧姆、二极管、通断、电容、频率、占空比共8个挡位。
4.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述自动收线模块内设有发条，通过发条实现测量线的自动定位和收缩。
5.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述测量表笔在红表笔端握笔处设有HOLD按键，所述HOLD按键用于控制测量数据暂停刷新，并将该时刻测得的数据发送并存储至云服务器。
6.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述万用表主体配备的可拆卸霍尔传感器，通过霍尔传感器航空接口与万用表主体连接，所述霍尔传感器具有开合卡扣，可以开合180°，支持测量直径小于16mm的引线，通过磁平衡式霍尔原理检测被测引线的电流变化，从而实现非接入式测量交直流电流的目的。
7.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述电源模块包括充电芯片、稳压芯片和可充电锂电池；外部5V电压经充电芯片实现对可充电锂电池的稳定充电，可充电锂电池通过稳压芯片稳压后对万用表主体供电。
8.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述单目AR眼镜在佩戴者眼前显示实时测量数据信息，所述单目AR眼镜通过蓝牙模块接收测量数据，通过显示模块显示数据；所述显示模块包括OLED显示屏、反射镜、菲涅尔透镜及透明亚克力板，所述OLED屏作为显示光源，光线通过反射镜、菲涅尔透镜的反射放大作用，在亚克力板上显示清晰的测量数据。
9.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述单目AR眼镜可配合框架眼镜使用，其外壳一侧设有挂槽，可挂在框架眼镜腿上，通过眼镜腿与耳朵的支点、鼻梁的支撑实现单目AR眼镜的穿戴。
10.根据权利要求1所述的可穿戴式AR万用表，其特征在于：所述云服务器包括云端数据库和云数据管理平台，所述云端数据库用于存储万用表主体的测量数据，所述云数据管理平台可访问云端数据库，实现万用表测量数据的远程监控与管理，实现远程PC端上的单台或多台万用表测量数据的实时显示、记录与图表分析。
Priority Applications (1)
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