專利名稱：智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，屬于電子信息技術(shù)的防雷、檢測(cè)雷擊設(shè)備領(lǐng)域隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子設(shè)備已經(jīng)深入到人們的生產(chǎn)及生活的各個(gè)領(lǐng)域。人們幾乎每天都離不開電子電器設(shè)備。由于各種電子設(shè)備廣泛采用中大規(guī)模集成電路，使得電子設(shè)備耐過壓能力比傳統(tǒng)分立元件設(shè)備低得多。雷擊是造成電子設(shè)備損壞的主要原因之一。為此，防(避)雷器得到廣泛應(yīng)用，如通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、廣播電視等等?！胺览住笔且豁?xiàng)綜合的系統(tǒng)工程，要從各個(gè)方面，全方位考慮，采取各種措施，才會(huì)取得成效。如通信系統(tǒng)中天饋線避雷、采用共用接地以實(shí)現(xiàn)等電位防雷，采用電源避雷器、信號(hào)避雷器防雷，又如采用三級(jí)防雷措施，以徹底消除雷擊的干擾等等。雖然人們采取了很多措施防止雷電干擾，但是雷災(zāi)卻有增無減，每年因雷災(zāi)造成的損失數(shù)以億計(jì)。其中重要一個(gè)原因，就是缺乏相應(yīng)的手段評(píng)價(jià)所采取的防雷措施的有效性。
目前，大多數(shù)防雷器為單一的防雷器件，無正常運(yùn)行指示，無雷擊計(jì)數(shù)功能，無雷擊告警功能。雖然具有雷擊計(jì)數(shù)功能的防雷器目前已有出現(xiàn)，但這類防雷器為非智能型，無法測(cè)定遭受雷擊的具體時(shí)間、雷擊強(qiáng)度等，即使設(shè)備損壞亦無法判斷其損壞原因，因此，目前防雷工程實(shí)施帶有很大的盲目性。在雷災(zāi)頻繁的地方，國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重的損失。
本發(fā)實(shí)用新型的目的，是為了提供一種智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型可以通過采取如下措施達(dá)到智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由微處理器電路、存貯器、看門狗電路、數(shù)據(jù)采集電路、按鍵電路、日歷時(shí)鐘電路、液晶顯示電路、電源電路、外接接口電路連接而成；存貯器連接微處理器電路的I/O口，看門狗電路的輸出端連接微處理器電路的復(fù)位輸入端，數(shù)據(jù)采集電路的輸出端連接微處理器電路的中斷控制端及I/O口，按鍵電路、液晶顯示電路、外接接口電路的輸入端分別連接微處理器電路的I/O口，日歷時(shí)鐘電路的輸出端連接微處理器電路的時(shí)鐘控制端，電源電路分為獨(dú)立兩組，一組構(gòu)成數(shù)據(jù)采集電路電源，另一組構(gòu)成除數(shù)據(jù)采集電路外的其他電路電源；微處理器電路控制各I/O口的信號(hào)流向、收集并處理各類數(shù)據(jù)及外部指令信息、指令存貯器存貯數(shù)據(jù)、計(jì)算雷擊次數(shù)和強(qiáng)度，驅(qū)動(dòng)液晶顯示電路、外接接口電路輸出相關(guān)信息。
本實(shí)用新型的目的還可通過采取如下措施達(dá)到微處理器電路由MCS51系列兼容單片機(jī)MPU及其外圍元件連接而成；存貯器采用電可擦寫存貯芯片構(gòu)成，所述存貯芯片與MCS51系列單片機(jī)的I/O口直接連接或直接內(nèi)置于單片機(jī)中；看門狗電路主要由內(nèi)置或外接復(fù)位芯片構(gòu)成，內(nèi)置復(fù)位芯片由控制命令啟動(dòng)，外接復(fù)位芯片的信號(hào)輸出端連接微處理器電路的復(fù)位控制端；數(shù)據(jù)采集電路由雷擊脈沖接收器及雷擊強(qiáng)度接收器組成，雷擊脈沖接收器由“C”型感應(yīng)線圈L1、電阻R1、R2、橋式整流器、穩(wěn)壓管ZEN1、ZEN2、光電耦合器U10連接而成，U10的輸出端通過電阻連接微處理電路的中斷控制端INT0，雷擊強(qiáng)度接收器由“C”型感應(yīng)線圈L2、橋式整流器、電阻R12、R13、運(yùn)算放大芯片U9、A/D變換芯片U13、光電隔離器U11、U14、U15連接而成，所述光電隔離器的輸出端連接微處理電路的I/O口；按鍵電路由按鍵KEY1、KEY2、KEY3連接上拉電阻RR1而成，組成“菜單”、“設(shè)定”、“確認(rèn)”三個(gè)功能按鍵；日歷時(shí)鐘電路由日歷時(shí)鐘芯片U5和地址譯碼芯片U4連接而成，U5的輸出端連接MPU的時(shí)鐘控制端；液晶顯示電路由顯示液晶芯片LCD、接口緩沖芯片U7連接而成，MPU的數(shù)據(jù)輸出口通過U7連接LCD的數(shù)據(jù)輸入端；電源電路采用通用兩組非共地+5V/1A模塊開關(guān)電源；外接接口電路由運(yùn)算放大器U8和電阻R29、R30連接而成，U8的輸入端連接MPU的輸出口、輸出端連接嗡鳴器、繼電器。
采用本實(shí)用新型具有如下突出效果1.采用了計(jì)算機(jī)原理，能夠準(zhǔn)確地記錄遭雷擊的時(shí)間和雷擊強(qiáng)度。這對(duì)未來各相關(guān)部門在采取雷電防護(hù)方面更有針對(duì)性、及時(shí)性和有效性，能把雷電造成的災(zāi)害降到最低程度。在電信、移動(dòng)、聯(lián)通、鐵道、電力、氣象、金融、建筑等行業(yè)的實(shí)際運(yùn)用過程中，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)用的檢驗(yàn)，取得很好的防雷電效果，降低了雷電造成的災(zāi)害。
2.采用兩組供電電源，使數(shù)據(jù)采集電路電源與其他部分電路的電源分開，提高抗干擾能力，可靠性高，能準(zhǔn)確、有效地識(shí)別干擾信號(hào)，準(zhǔn)確地記錄雷擊次數(shù)。既能準(zhǔn)確記錄每次雷擊時(shí)間，精確到分鐘，又可以記錄雷擊強(qiáng)度，防雷模塊失效時(shí)，提供聲光告警信號(hào)等，為防雷工程的效果評(píng)價(jià)提供了重要的客觀證據(jù)。能準(zhǔn)確記錄每次雷擊的強(qiáng)度，且靈敏度高，雷擊電流為300A(安培)時(shí)即計(jì)數(shù)。
3.采用非易失性電可擦寫存貯器(EEPROM)存貯雷擊記錄，存貯容量大，普通型可以記錄250個(gè)詳細(xì)雷擊記錄，增強(qiáng)型可以記錄1000個(gè)詳細(xì)雷擊記錄，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。采用“看門狗”電路，防止“宕機(jī)”。
4.采用硬件實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘IC電路，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，月誤差小于5秒。且該IC內(nèi)帶電池，在外加電源失效的情況下，保證時(shí)鐘運(yùn)行準(zhǔn)確，可達(dá)十年之久。該IC自動(dòng)識(shí)別大小月份及閏年。采用漢字LCD液晶顯示器，顯示內(nèi)容完整、豐富。
本實(shí)用新型與國內(nèi)外產(chǎn)品的比較結(jié)果如下
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1的電氣原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的功能流程圖。
圖1、圖2、圖3構(gòu)成本實(shí)用新型的實(shí)施例1。從圖1可知，本實(shí)施例由微處理器電路1、存貯器2、看門狗電路3、數(shù)據(jù)采集電路4、按鍵電路5、日歷時(shí)鐘電路6、液晶顯示電路7、電源電路8、外接接口電路9連接而成；從圖2可知，微處理器電路1由單片機(jī)芯片U1(8031)及其外圍元件連接而成；存貯器2采用內(nèi)置于U1中的電可擦寫存貯芯片構(gòu)成；看門狗電路3主要由內(nèi)置于U1中的復(fù)位芯片構(gòu)成，內(nèi)置復(fù)位芯片由控制命令啟動(dòng)；數(shù)據(jù)采集電路4由雷擊脈沖接收器及雷擊強(qiáng)度接收器組成，雷擊脈沖接收器由“C”型感應(yīng)線圈L1、電阻R1、R2、橋式整流器、穩(wěn)壓管ZEN1、ZEN2、光電耦合器U10連接而成，U10的輸出端通過電阻連接U1的中斷控制端INT0，雷擊強(qiáng)度接收器由“C”型感應(yīng)線圈L2、橋式整流器、電阻R12、R13、運(yùn)算放大芯片U9、A/D變換芯片U13、光電隔離器U11、U14、U15連接而成，所述光電隔離器的輸出端連接U1的I/O口；按鍵電路5由按鍵KEY1、KEY2、KEY3連接上拉電阻RR1而成，組成“菜單”、“設(shè)定”、“確認(rèn)”三個(gè)功能按鍵；日歷時(shí)鐘電路6由日歷時(shí)鐘芯片U5和地址譯碼芯片U4連接而成，U5的輸出端連接U1的時(shí)鐘控制端；液晶顯示電路7由顯示液晶芯片LCD、接口緩沖芯片U7連接而成，U1的數(shù)據(jù)輸出口通過U7連接LCD的數(shù)據(jù)輸入端；電源電路8采用通用兩組非共地+5V/1A模塊開關(guān)電源；外接接口電路9由動(dòng)算放大器U8和電阻R29、R30連接而成，U8的輸入端連接MPU的輸出口、輸出端連接嗡鳴器、繼電器。
本實(shí)用新型各組成部分的工作原理如下當(dāng)設(shè)備遭受雷擊時(shí)，雷電對(duì)地泄放電流經(jīng)“C”型感應(yīng)線圈L1后由R1、R2限流，經(jīng)D1、D2、D3、D4橋式整流，再經(jīng)穩(wěn)壓管ZEN1、ZEN2限幅后，進(jìn)入光電耦合器U10。U10從第4腳輸出脈沖信號(hào)經(jīng)電阻至U1的外中斷引腳INT0。即當(dāng)有雷擊信號(hào)時(shí)，U1的INT0接收至一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，觸發(fā)U1計(jì)數(shù)，記錄設(shè)備遭受一次雷擊。同時(shí)，雷電對(duì)地泄放電流經(jīng)“C”型感應(yīng)線圈L2，經(jīng)D7、D8、D9、D10橋式整流變?yōu)槿ㄐ盘?hào)，經(jīng)R12、R13分壓，送入U(xiǎn)9第三腳，U9與R15，D5，C3，R14組成采樣保持放大器，采樣保持時(shí)間為2秒。U9第7腳輸出信號(hào)送入MPU3進(jìn)行A/D變換。A/D變換后的串行數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)11、U14、U15進(jìn)行光電隔離，再送往U1處理。U1根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱程度，判斷設(shè)備遭受雷擊的強(qiáng)度。U1將計(jì)算結(jié)果輸送至液晶顯示電路7和外接接口電路9。由于“C”型感應(yīng)線圈有比較好的I/V線性度，因此，可以準(zhǔn)確測(cè)定雷擊強(qiáng)度。其中，ZEN4用于保護(hù)U9，不會(huì)因過大的雷擊強(qiáng)度而損壞。Q1、Q2、Q3用于提高M(jìn)PU、U的驅(qū)動(dòng)能力。
微處理器電路1采用高集成度的與MCS51系列兼容單片機(jī)控制，分普通型和增強(qiáng)型兩種計(jì)數(shù)器，由于容量不同，采用的單片機(jī)型號(hào)亦不同，但可以向下兼容。
存貯器2選用電可擦寫存貯器作為雷擊記錄的存放媒體，具有容量大，速度快，性能好，掉電不丟失數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。該存貯器使用壽命為10萬次。普通型計(jì)數(shù)器存貯器容量為2k字節(jié)，增強(qiáng)型計(jì)數(shù)器存貯器容量為10k字節(jié)。存貯器與MCS51系列單片機(jī)直接連接，無需經(jīng)過其它接口電路。
看門狗電路3使本實(shí)用新型正常工作在極為惡劣的環(huán)境中，防止干擾源，為了保證單片機(jī)的正常工作，使單片機(jī)永遠(yuǎn)不“宕機(jī)”。
按鍵處理電路5包括按鍵“菜單”、“設(shè)定”、“確認(rèn)”，由相應(yīng)按鍵接上拉電阻RR1組成。RR1分別與MPU第1、2、3腳相連。
日歷時(shí)鐘電路6采用硬件日歷時(shí)鐘芯片DS12887。由于該時(shí)鐘芯片可與U1直接互連，因此U1能準(zhǔn)確記錄設(shè)備遭受雷擊的時(shí)間。
液晶顯示電路7采用圖形顯示液晶模塊GSR12232BL，將U1的計(jì)算到的雷擊次數(shù)和雷擊強(qiáng)度顯示出來。
電源電路8采用通用兩組非共地+5V/1A模塊開關(guān)電源，將數(shù)據(jù)采集電路4的電源地與其他電路的電源地分開，從而排除了雷電對(duì)其他電路的干擾，使計(jì)算出來的次數(shù)和強(qiáng)度準(zhǔn)確無誤。
外接接口電路9可外接告警接口有嗡鳴器、繼電器。由MPU經(jīng)驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓管集成電路U8驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)，如嗡鳴器、繼電器等。
本實(shí)用新型設(shè)置功能鍵，各功能鍵的功能如下復(fù)位(RESET)重新啟動(dòng)按鍵。按下此按鍵，系統(tǒng)將重新初始化。
菜單(MENU)按下此按鍵，系統(tǒng)將顯示第一至第五個(gè)菜單。從圖3可知，本實(shí)用新型的功能分別是(1)顯示雷擊總數(shù)xxx，xxx范圍000-250；(2)顯示歷史記錄；在此模式下，若按下“設(shè)定”(SETTING)鍵，系統(tǒng)將逐次顯示雷擊記錄，直至顯示完所有雷擊記錄。如欲中途退出，按下“確認(rèn)”鍵即可。
(3)設(shè)置時(shí)間；在此模式下，可以分別設(shè)定系統(tǒng)的時(shí)間年份，月份，日期，小時(shí)，分鐘。
(4)清除歷史記錄；在此模式下，按下“設(shè)定”鍵，系統(tǒng)下清除所有的雷擊記錄。并將雷擊總數(shù)清“0”。
(5)模擬雷擊；在此模式下，按下“設(shè)定”鍵，系統(tǒng)產(chǎn)生一次雷擊記錄。
設(shè)定(SETTING)用于設(shè)定每一層菜單下的具體數(shù)值。
確認(rèn)(RETURN)用于確認(rèn)每一層菜單操作。如若取消該層菜單操作，按“菜單”鍵，自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一層菜單。
本實(shí)施例中RN1(5芯插頭)與外接遙信接頭(DB9)相連。
RN1 針腳 DB9針腳 信號(hào)定義PIN 1 1+5V電源(輸出電流500mA)PIN 2 2GND(邏輯地)PIN 3 3與PIN4組成常閉觸點(diǎn)PIN 4 4與PIN3組成常閉觸點(diǎn)PIN 5 5與PIN4組成常開觸點(diǎn)連接器說明
權(quán)利要求1.智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是由微處理器電路(1)、存貯器(2)、看門狗電路(3)、數(shù)據(jù)采集電路(4)、按鍵電路(5)、日歷時(shí)鐘電路(6)、液晶顯示電路(7)、電源電路(8)、外接接口電路(9)連接而成；存貯器(2)連接微處理器電路(1)的I/O口，看門狗電路(3)的輸出端連接微處理器電路(1)的復(fù)位輸入端，數(shù)據(jù)采集電路(4)的輸出端連接微處理器電路(1)的中斷控制端及I/O口，按鍵電路(5)、液晶顯示電路(6)、外接接口電路(9)的輸入端分別連接微處理器電路(1)的I/O口，日歷時(shí)鐘電路(6)的輸出端連接微處理器電路(1)的時(shí)鐘控制端，電源電路(8)分為獨(dú)立兩組，一組構(gòu)成數(shù)據(jù)采集電路(4)電源，另一組構(gòu)成除數(shù)據(jù)采集電路(4)外的其他電路電源；微處理器電路(1)控制各I/O口的信號(hào)流向、收集并處理各類數(shù)據(jù)及外部指令信息、指令存貯器(2)存貯數(shù)據(jù)、計(jì)算雷擊次數(shù)和強(qiáng)度，驅(qū)動(dòng)液晶顯示電路(7)、外接接口電路(9)輸出數(shù)據(jù)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是微處理器電路(1)微處由MCS51系列兼容單片機(jī)MPU及其外圍元件連接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是存貯器(2)采用電可擦寫存貯芯片構(gòu)成，所述存貯芯片與MCS51系列單片機(jī)的I/O口直接連接或直接內(nèi)置于單片機(jī)MPU中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是看門狗電路(3)主要由內(nèi)置或外接復(fù)位芯片構(gòu)成，內(nèi)置復(fù)位芯片由控制命令啟動(dòng)，外接復(fù)位芯片的信號(hào)輸出端連接微處理器電路(1)的復(fù)位控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是數(shù)據(jù)采集電路(4)由雷擊脈沖接收器及雷擊強(qiáng)度接收器組成，雷擊脈沖接收器由“C”型感應(yīng)線圈L1、電阻R1、R2、橋式整流器、穩(wěn)壓管ZEN1、ZEN2、光電耦合器U10連接而成，U10的輸出端通過電阻連接微處理電路(1)的中斷控制端INT0，雷擊強(qiáng)度接收器由“C”型感應(yīng)線圈L2、橋式整流器、電阻R12、R13、運(yùn)算放大芯片U9、A/D變換芯片U13、光電隔離器U11、U14、U15連接而成，所述光電隔離器的輸出端連接微處理電路(1)的I/O口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是按鍵電路(5)由按鍵KEY1、KEY2、KEY3連接上拉電阻RR1而成，組成“菜單”、“設(shè)定”、“確認(rèn)”三個(gè)功能按鍵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是日歷時(shí)鐘電路(6)由日歷時(shí)鐘芯片U5和地址譯碼芯片U4連接而成，U5的輸出端連接單機(jī)MPU的時(shí)鐘控制端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是液晶顯示電路(7)由顯示液晶芯片LCD、接口緩沖芯片U7連接而成，單片機(jī)MPU的數(shù)據(jù)輸出口通過U7連接LCD的數(shù)據(jù)輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是電源電路(8)采用通用兩組非共地+5V/1A模塊開關(guān)電源，將數(shù)據(jù)采集電路(4)的電源地與其他電路的電源地分開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置，其特征是外接接口電路(9)由運(yùn)算放大器U8和電阻R29、R30連接而成，U8的輸入端連接U1的輸出口、輸出端可連接嗡鳴器、繼電器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及智能型雷擊計(jì)數(shù)裝置,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:由微處理器電路1、存貯器2、看門狗電路3、數(shù)據(jù)采集電路4、按鍵電路5、日歷時(shí)鐘電路6、液晶顯示電路7、電源電路8、外接接口電路9連接而成;微處理器電路1控制各I/O口的信號(hào)流向、收集并處理各類數(shù)據(jù)及外部指令信息、指令存貯器2存貯數(shù)據(jù)、計(jì)算雷擊次數(shù)和強(qiáng)度,驅(qū)動(dòng)液晶顯示電路7、外接接口電路9輸出相關(guān)信息。本實(shí)用新型將數(shù)據(jù)采集電路電源與其他部分電路的電源分開,提高抗干擾能力,可靠性高,準(zhǔn)確記錄遭雷擊的時(shí)間和雷擊強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G06M1/00GK2488118SQ01242718
公開日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2001年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月19日
發(fā)明者嚴(yán)益強(qiáng), 王桂全 申請(qǐng)人:嚴(yán)益強(qiáng), 王桂全