專(zhuān)利名稱(chēng)：預(yù)防感應(yīng)雷損害的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，具體地，涉及一種預(yù)防感應(yīng)雷損害的控制裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于大型建筑物而言，對(duì)于防雷擊需要足夠重視。雷電是大氣中的放電現(xiàn)象，多形成在積雨云中，積雨云隨著溫度和氣流的變化會(huì) 不停地運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)期間摩擦生電，就形成了帶電荷的云層。某些云層帶有正電荷，而另一 些云層帶有負(fù)電荷。另外，由于靜電感應(yīng)，而常常使云層下面的建筑物、樹(shù)木等帶有異性電 荷。隨著電荷的積累，云層的電壓逐漸升高。當(dāng)帶有不同電荷的云層與大地凸出物相互接 近到一定距離時(shí)，其間產(chǎn)生巨大的電場(chǎng)(例如超過(guò)25-30kv/cm)，從而發(fā)生激烈放電，同時(shí) 產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光。由于放電時(shí)溫度極高(甚至高達(dá)2000°C)，空氣受熱而急劇膨脹，隨之發(fā) 生爆炸的轟鳴聲，從而形成了閃電和雷鳴。自然界中的雷擊分為直擊雷和感應(yīng)雷?？諝庠趶?qiáng)烈電場(chǎng)下直接受熱膨脹而發(fā)出轟 鳴聲，此為直擊雷，婦孺皆知。而感應(yīng)雷則是由于雷雨云的靜電感應(yīng)或放電時(shí)的電磁感應(yīng)作 用，使建筑物的金屬物線(xiàn)感應(yīng)出與雷雨云相反的電荷，而悄悄發(fā)生，因而不易被察覺(jué)。作為一種易受雷擊的大型建筑物，港口的堆料機(jī)一般都要采取防雷擊的措施，主 要是在堆料機(jī)上安裝避雷針、弓I下線(xiàn)和接地裝置。避雷針利用其高出被保護(hù)物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過(guò)引下線(xiàn)和接 地裝置把雷擊電流引入大地，以此保護(hù)堆料機(jī)免遭雷擊。避雷針的接閃作用一般只與其高 度有關(guān)，而與其外形無(wú)關(guān)，所以選用的避雷針并非一定是尖出的針形。但是，采用避雷針存 在重大隱患。如果引下線(xiàn)斷裂或者接地裝置接觸電阻太大，避雷針承受的雷擊電流就無(wú)法 引入大地。在此情況下，避雷針無(wú)法防雷，而是在吸引雷電，反而增大了堆料機(jī)遭雷擊的機(jī) 會(huì)。因此，引下線(xiàn)對(duì)機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性都要求極高。在堆料機(jī)的接地裝置中，電阻不得過(guò)大，一般不得大于10歐姆。上述避雷針裝置能夠有效防止直擊雷，但很難避免感應(yīng)雷。避雷針在承受雷擊時(shí)， 引下線(xiàn)和接地裝置都呈現(xiàn)很高的沖擊電壓，可能擊穿與鄰近電纜之間的絕緣，產(chǎn)生劇烈的 放電，本領(lǐng)域中稱(chēng)為“反擊”。由于反擊，可能造成高電壓侵入電纜，引起控制設(shè)備損壞，甚至 可能引發(fā)人身事故。為了防止反擊，必須保證避雷針、引下線(xiàn)、接地裝置與鄰近電纜之間有 足夠的安全距離(例如5-lOcm)。但是，僅僅采取上述措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在實(shí)踐中，這樣設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還是頻繁受到雷擊 破壞，尤其在控制部分更為嚴(yán)重。當(dāng)前的避雷針系統(tǒng)往往只考慮直擊雷，而不考慮感應(yīng)雷。而隨著堆料機(jī)系統(tǒng)越來(lái) 越復(fù)雜，雷電天氣中的感應(yīng)雷對(duì)此類(lèi)“弱電”系統(tǒng)的襲擊概率更高。因?yàn)榇蠖鄶?shù)控制模塊、 編碼器、解碼器都是靠集成電路芯片運(yùn)行。芯片正常運(yùn)行時(shí)電壓在5伏至24伏之間，操作 人員甚至要消除身上靜電才能進(jìn)行操作。如果沒(méi)有完善的防雷系統(tǒng)，則遠(yuǎn)距離之外(甚至 1公里之外)的打雷，都能使這些“弱電”系統(tǒng)感應(yīng)到浪涌電流，遭到感應(yīng)雷擊。集成電路往往價(jià)格昂貴、修復(fù)困難，如果由于感應(yīng)雷而受損，往往造成巨大損失。因此，本領(lǐng)域中迫切需要一種裝置來(lái)有效防止感應(yīng)雷引起的破壞。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種預(yù)防感應(yīng)雷損害的控制電路，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中的缺 陷。一種預(yù)防感應(yīng)雷損害的控制裝置，包括控制電源；與控制電源并聯(lián)的壓敏電阻，該壓敏電阻的壓敏電壓大于控制電源的輸出電壓。優(yōu)選地，所述控制電源為直流控制電源。優(yōu)選地，所述控制電源為交流控制電源。更優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為編碼器。更優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為繼電器。優(yōu)選地，所述控制電路還包括高速計(jì)數(shù)模塊，所述控制電源為多個(gè)控制電源，所述 壓敏電阻為多個(gè)壓敏電阻，所述限現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，所述多個(gè)控制電源各自為所 述多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，所述高速計(jì)數(shù)模塊分別連接多個(gè)編碼器的多個(gè)信號(hào)線(xiàn)，使所述多個(gè) 信號(hào)線(xiàn)中的每一個(gè)與壓敏電阻并聯(lián)。更優(yōu)選地，所述多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為行走編碼器、俯仰編碼器、回轉(zhuǎn)編碼器。優(yōu)選地，所述壓敏電阻為金屬氧化物半導(dǎo)體變阻器。本實(shí)用新型通過(guò)提供以上防止感應(yīng)雷的控制電路，有效地防止供電線(xiàn)路上的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備受到感應(yīng)雷損壞。

圖1示出壓敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)圖；圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的包含壓敏電阻的電路圖；圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的包含壓敏電阻的電路圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的通過(guò)壓敏電阻對(duì)多個(gè)編碼器及高速計(jì)數(shù)模塊 進(jìn)行保護(hù)電路圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。上文提到，為了防止感應(yīng)雷對(duì)“弱電”控制系統(tǒng)造成損壞，應(yīng)該使控制線(xiàn)路遠(yuǎn)離承 受直擊雷的設(shè)施，例如上文所述的避雷針裝置。除了采取上述措施之外，本實(shí)用新型還采用壓敏電阻來(lái)有效地防止由于感應(yīng)雷引 起的損害。壓敏電阻具有獨(dú)特的伏安特性。圖1示出壓敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)圖。如圖1所示，壓敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)是 一條對(duì)稱(chēng)的非線(xiàn)性曲線(xiàn)。當(dāng)外加電壓較低時(shí)，通過(guò)壓敏電阻的電流很小，壓敏電阻呈高阻狀 態(tài)(這種狀態(tài)在本領(lǐng)域中也稱(chēng)為“截止”狀態(tài))，而當(dāng)外加電壓達(dá)到或超過(guò)壓敏電壓時(shí)，壓敏 電阻的阻值急劇下降并迅速導(dǎo)通，其工作電流會(huì)增大幾個(gè)數(shù)量級(jí)(這種狀態(tài)在本領(lǐng)域中稱(chēng) 為“擊穿”)，從而有效地保護(hù)與壓敏電阻同處一個(gè)電路的其他電路元件不會(huì)因?yàn)檫^(guò)壓而損壞。 本實(shí)用新型所采用的壓敏電阻包括金屬氧化物半導(dǎo)體變阻器(MOV)，其優(yōu)點(diǎn)在于， 響應(yīng)時(shí)間快、通流容量大。根據(jù)本實(shí)用新型，控制電源控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，為了保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不因?yàn)楦袘?yīng)雷而受 損，使控制電源并聯(lián)有一個(gè)壓敏電阻。當(dāng)控制電源正常工作時(shí)，控制電源的電壓不足以擊穿壓敏電阻，因此使壓敏電阻 處于高阻狀態(tài)，即，截止?fàn)顟B(tài)。在此情況下，壓敏電阻的存在不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生任何影響。如果控制電源遭受感應(yīng)雷而使輸出電壓瞬間增大，則當(dāng)該輸出電壓超過(guò)壓敏電阻 的壓敏電壓時(shí)，根據(jù)上文所述的壓敏電阻的伏安特性，壓敏電阻的阻值急劇下降并迅速被 擊穿，從而使控制電源中瞬間增高的電壓被壓敏電阻所釋放。在此情況下，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所受的 電壓相當(dāng)于壓敏電阻的壓敏電壓，從而將處于供電線(xiàn)路上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電壓限制在安全的 范圍內(nèi)，有效地保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使其免受損壞。當(dāng)感應(yīng)雷現(xiàn)象消失后，控制電源的電壓恢復(fù) 到原先電平，使壓敏電阻再次恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)，控制電源重新對(duì)供電線(xiàn)路上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn) 行供電。圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的包含壓敏電阻的電路圖。其中，交流控制 電源201控制串聯(lián)連接的拉繩開(kāi)關(guān)203和隔離繼電器204。壓敏電阻202與交流控制電源 201并聯(lián)。例如，交流控制電源201輸出的有效電壓可以為110伏，峰值電壓為士 155. 54伏。 壓敏電阻202的壓敏電壓可設(shè)定為180伏。在交流控制電源201正常工作時(shí)，由于交流控制 電源201的峰值電壓小于壓敏電壓，因此壓敏電阻202處于截止?fàn)顟B(tài)，交流控制電源201可 以正常地為拉繩開(kāi)關(guān)203和隔離繼電器204供電。而如果交流控制電源201由于感應(yīng)雷的 影響而峰值電壓瞬間增大到超過(guò)壓敏電壓(例如180伏)，則壓敏電阻202被擊穿，那么由 于感應(yīng)雷的影響而形成的交流控制電源201輸出的高電壓也迅速通過(guò)壓敏電阻202釋放， 此時(shí)拉繩開(kāi)關(guān)203和隔離繼電器204在不超過(guò)壓敏電壓(例如180伏)的電壓下工作。因 此，拉繩開(kāi)關(guān)203和隔離繼電器204所受的電壓仍然在安全的范圍內(nèi)，從而不會(huì)受損。當(dāng)感 應(yīng)雷過(guò)后，壓敏電阻202恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，控制電源仍然可以正常為拉繩開(kāi)關(guān)203和隔離繼電 器204供電。圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的包含壓敏電壓的電路圖。其中，直流控制 電源301為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的編碼器303供電。壓敏電阻302與直流控制電源301并聯(lián)。例如，直流控制電源301輸出電壓為24伏，而壓敏電阻302的壓敏電壓為30伏。 當(dāng)直流控制電源301在正常狀態(tài)下為編碼器303供電時(shí)，由于直流控制電源301的輸出電 壓小于壓敏電壓，因此壓敏電阻302處于截止?fàn)顟B(tài)，不影響編碼器303的正常運(yùn)行。如果直 流控制電源301受到感應(yīng)雷的影響而使輸出電壓瞬間升高而高于壓敏電壓(例如30伏)， 則壓敏電阻302被擊穿，此時(shí)編碼器303就處于壓敏電壓(例如30伏)下，所受電壓仍然 在安全范圍內(nèi)，因此不會(huì)受損。當(dāng)感應(yīng)雷過(guò)后，壓敏電阻302重新恢復(fù)成截止?fàn)顟B(tài)，交流控 制電源301仍然對(duì)編碼器303進(jìn)行正常供電。圖4示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的通過(guò)壓敏電阻對(duì)3個(gè)編碼器和高速計(jì)數(shù)模塊進(jìn) 行保護(hù)的電路圖。[0039]如圖4所示，高速計(jì)數(shù)模塊400有4個(gè)通道，圖中示出三個(gè)通道，分別為通道401、402、403，每個(gè)通道連接一個(gè)編碼器的四根信號(hào)線(xiàn)，即AU AN, BU BN,編碼器的信號(hào)線(xiàn)給高速計(jì)數(shù)模塊提供脈沖信號(hào)，高速計(jì)數(shù)模塊通過(guò) 脈沖信號(hào)的數(shù)量和Al、Bl的相位關(guān)系得出編碼器的旋轉(zhuǎn)方向和位置，從而得出位置數(shù)據(jù)。 行走編碼器405、俯仰編碼器406、回轉(zhuǎn)編碼器407的信號(hào)線(xiàn)分別連接到高速計(jì)數(shù)模塊400 的通道 401、402、403.以行走編碼器405連接到通道401為例，當(dāng)405在現(xiàn)場(chǎng)受到感應(yīng)雷擊時(shí)，編碼器、 編碼器的Al、AN、Bi、BN四根信號(hào)線(xiàn)、高速計(jì)數(shù)模塊都承受雷電感應(yīng)電壓，這時(shí)連接到四根 信號(hào)線(xiàn)上的四個(gè)壓敏電阻將電壓鉗制在壓敏電壓，保證設(shè)備不受過(guò)電壓破壞。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型并不限于上文所述的各實(shí)施例，所有 與上述實(shí)施例等同的技術(shù)方案均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種預(yù)防感應(yīng)雷損害的控制裝置，其特征在于，包括控制電源；與控制電源并聯(lián)的壓敏電阻，該壓敏電阻的壓敏電壓大于控制電源的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制電源為直流控制電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制電源為交流控制電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為繼電器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制電路還包括高速計(jì)數(shù)模塊， 所述控制電源為多個(gè)控制電源，所述壓敏電阻為多個(gè)壓敏電阻，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為多個(gè)現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備，所述多個(gè)控制電源各自為所述多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，所述高速計(jì)數(shù)模塊分別連接多個(gè) 編碼器的多個(gè)信號(hào)線(xiàn)，使所述多個(gè)信號(hào)線(xiàn)中的每一個(gè)與壓敏電阻并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為行走編碼器、俯 仰編碼器、回轉(zhuǎn)編碼器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述壓敏電阻為金屬氧化物半導(dǎo)體 變阻器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種預(yù)防感應(yīng)雷損害的控制裝置，包括控制電源；與控制電源并聯(lián)的壓敏電阻，該壓敏電阻的壓敏電壓大于控制電源的輸出電壓。通過(guò)提供以上防止感應(yīng)雷的控制裝置，有效地防止供電線(xiàn)路上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備受到感應(yīng)雷損壞。
文檔編號(hào)H02H9/04GK201594735SQ20092035220
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者左德剛, 李靖宇, 韓亞慈 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司;神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司