雷电流监测电路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及防雷领域，具体涉及一种雷电流监测电路。


背景技术：

[0002]
雷电是一种灾害性天气，它的活动会造成人员伤亡、电力中断、酿成火灾、击毁电子设备和通讯设备，引发航空航天事故和森林火灾，其造成的直接和间接损失难以估计，雷电流、浪涌监测是防雷技术的重要部分。雷电监测设备一般安装在比较偏僻的位置，需要定期对设备的使用情况进行监测。目前采取人工巡查的方式对设备进行监测，但此方法需要耗费大量的时间和财力，检查周期长；并且防雷设备受雷电入侵的机率较低，监测效率低，不能及时发现故障设备，往往是设备已经受雷击一段时间过后才被发现，工作具有滞后性。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的主要目的为提供一种雷电流监测电路，以解决现有的防雷装置因位置偏僻，维护困难而导致难以及时了解防雷装置被雷电入侵情况的问题。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型提供了一种雷电流监测电路，包括依次连接的罗线圈、雷电流采集电路、mcu单元和通信单元；
[0005]
所述雷电流采集电路包括正极电路和负极电路；所述正极电路通过连接器con2与所述罗线圈连接，将从所述罗线圈入侵的第一雷电信号传输至所述mcu单元；
[0006]
所述负极电路通过连接器con2与所述罗线圈连接，将从所述罗线圈入侵的第二雷电信号传输至所述mcu单元；
[0007]
所述mcu单元通过数模转换器adc1和adc2将所述雷电流采集电路输出所述第一雷电信号和第二雷电信号通过所述通信单元传给目标设备。
[0008]
进一步地，上述正极电路包括依次连接的正分压电路、正源峰值保持电路和比较器u1c；
[0009]
上述正源峰值保持电路通过上述比较器u1c同相输入端与上述mcu单元相连，并与上述mcu单元的模数转换器adc1连接，输出上述第一雷电信号至上述mcu单元；
[0010]
上述比较器u1c反相输入端通过电阻r04接地，并通过电阻r03与电源vcc连接。
[0011]
进一步地，上述正源峰值保持电路包括依次连接的运算放大器u1a、二极管d01和运算放大器u1b，其中，上述运算放大器u1a同相输入端与上述分压电路相连；上述运算放大器u1a反相输入端与上述运算放大器u1b反相输入端和上述模数转换器adc1连接；上述运算放大器u1b输出端与上述模数转换器adc1连接；
[0012]
上述正源峰值保持电路还包括设置在二极管d01输出端和运算放大器u1b同相输入端之间的电容c01；
[0013]
上述mcu单元通过模拟开关s1控制电容c01。
[0014]
进一步地，上述正分压电路包括电阻r01、电阻r02和电压保护单元tvs；
[0015]
上述电阻r01设置在连接器con2与上述运算放大器u1a同相输入端之间；
[0016]
上述电阻r02和上述电压保护单元tvs设置在上述电阻r01与上述运算放大器u1a同相输入端之间。
[0017]
进一步地，上述负极电路包括依次连接的负分压电路、反相器u3、负源峰值保持电路和比较器u2c；
[0018]
上述负源峰值保持电路通过比较器u2c同相输入端与上述mcu单元相连，并与上述mcu单元的模数转换器adc2连接，输出上述第二雷电信至上述mcu单元；
[0019]
上述比较器u2c反相输入端通过电阻r4接地；并通过电阻r3与电源vcc连接。
[0020]
进一步地，上述反相器u3反相输入端与上述负分压电路连接，接收负电流信号；上述反相器u3输出端与上述反相器u3同向输入端连接，将输出的负电流信号反相成正电流信号输出至负源峰值保持电路。
[0021]
进一步地，上述负源峰值保持电路包括依次连接的运算放大器u2a、二极管d1和运算放大器u2b，其中，上述运算放大器u2a同相输入端与上述反相器u3输出端连接；上述运算放大器u2a反相输入端与上述运算放大器u2b反相输入端和上述模数转换器adc2连接；上述运算放大器u2b输出端与上述模数转换器adc2连接；
[0022]
上述负源峰值保持电路还包括设置在二极管d1输出端和运算放大器u1b同相输入端之间的电容c1；
[0023]
上述mcu单元通过模拟开关s2控制电容c1。
[0024]
进一步地，上述负分压电路包括电阻r1、电阻r2和电压保护单元tvs；
[0025]
上述电阻r1设置在连接器con2与上述反相器u3反相输入端之间；
[0026]
上述电阻r2和上述电压保护单元tvs设置在上述电阻r1与上述反相器u3反相输入端之间。
[0027]
进一步地，还包括与上述mcu单元连接的led显示屏，实时显示数字信号。
[0028]
进一步地，上述模拟开关s1和s2由继电器、晶体管、mos管组成。
[0029]
本实用新型的雷电流监测电路，通过雷电采集电路采集峰值电流，经过mcu单元数据处理后传输至显示屏，并通过通信单元将数据上传和储存，可以实时监测防雷装置被雷电入侵的情况，减少人工检查时间，提高监测效率。
附图说明
[0030]
图1是本实用新型一实施例的雷电流监测电路的结构示意图；
[0031]
图2是本实用新型一实施例的雷电流采集电路原理图。
[0032]
1、罗线圈；2、雷电流采集电路；3、led显示屏；4、mcu单元；5、通信单元。
[0033]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)
仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
[0036]
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0037]
参照图1-2，在本实施例中，本实施例提出了本实用新型提供了一种雷电流监测电路，包括依次连接的罗线圈1、雷电流采集电路2、mcu单元4和通信单元5；所述雷电流采集电路2包括正极电路和负极电路；所述正极电路通过连接器con2与所述罗线圈1连接，将从所述罗线圈1入侵的第一雷电信号传输至所述mcu单元4；所述负极电路通过连接器con2与所述罗线圈1连接，将从所述罗线圈1入侵的第二雷电信号传输至所述mcu单元4；所述mcu单元4通过数模转换器adc1和adc2将所述雷电流采集电路2输出所述第一雷电信号和第二雷电信号通过所述通信单元5传给目标设备。
[0038]
当有雷电流入侵时，通过雷电流采集电路2进行发生时间、峰值、极性等采集，然后把转换成的电压值输入上述mcu单元4。上述mcu单元4分析处理，把数据显示于led显示屏3，并通过上述通信单元5的gprs上传到云平台，相关人员可及时了解雷击状况。上述通信单元5含有线通信和无线通信上传模块。
[0039]
在本实施例中，上述正极电路包括依次连接的正分压电路、正源峰值保持电路和比较器u1c；上述正源峰值保持电路通过上述比较器u1c同相输入端与上述mcu单元4相连，并与上述mcu单元4的模数转换器adc1连接，输出上述第一雷电信号至上述mcu单元4；上述比较器u1c反相输入端通过电阻r04接地，并通过电阻r03与电源vcc连接。
[0040]
在本实施例中，上述正源峰值保持电路包括依次连接的运算放大器u1a、二极管d01和运算放大器u1b，其中，上述运算放大器u1a同相输入端与上述分压电路相连；上述运算放大器u1a反相输入端与上述运算放大器u1b反相输入端和上述模数转换器adc1连接；上述运算放大器u1b输出端与上述模数转换器adc1连接；上述正源峰值保持电路还包括设置在二极管d01输出端和运算放大器u1b同相输入端之间的电容c01；上述mcu单元4通过模拟开关s1控制电容c01。
[0041]
当波形输入的雷电流入侵时，上述正源峰值保持电路通过上述运算放大器u1a和上述二极管d01对上述电容c01充电；由于二极管d01的单向导电性，只有当输入电压大于电容c01上电压时，才会有电流流过二极管d01对电容c01进行充电，以此达到峰值保持的目的。上述运算放大器u1b电压跟随输出，一路到上述mcu单元4的模数转换器adc1采用，另一路通过上述比较器u1c产生中断给上述mcu单元4；当上述mcu单元4发生中断时，读取模数转换器adc1的值，之后合上放电回路s1，把保持电压的电容放电，以备下次采集。
[0042]
在本实施例中，上述正分压电路包括电阻r01、电阻r02和电压保护单元tvs；上述电阻r01设置在连接器con2与上述运算放大器u1a同相输入端之间；上述电阻r02和上述电压保护单元tvs设置在上述电阻r01与上述运算放大器u1a同相输入端之间。
[0043]
上述正分压电路，将入侵的雷电进行分压处理，按最大量程对应着3.3v的系统电源电压，算出上述电阻r01和上述电阻r02的阻值。上述电压保护单元tvs，可保护电路防止过压。
[0044]
在本实施例中，上述负极电路包括依次连接的负分压电路、反相器u3、负源峰值保持电路和比较器u2c；上述负源峰值保持电路通过比较器u2c同相输入端与上述mcu单元4相连，并与上述mcu单元4的模数转换器adc2连接，输出上述第二雷电信至上述mcu单元4；上述比较器u2c反相输入端通过电阻r4接地；并通过电阻r3与电源vcc连接。
[0045]
在本实施例中，上述反相器u3反相输入端与上述负分压电路连接，接收负电流信号；上述反相器u3输出端与上述反相器u3同向输入端连接，将输出的负电流信号反相成正电流信号输出至负源峰值保持电路。
[0046]
当入侵的雷电极性为负极时，电流经过负分压电路后经过上述反相器u3和上述运算放大器u2a，输出正极电流。
[0047]
在本实施例中，上述负源峰值保持电路包括依次连接的运算放大器u2a、二极管d1和运算放大器u2b，其中，上述运算放大器u2a同相输入端与上述反相器u3输出端连接；上述运算放大器u2a反相输入端与上述运算放大器u2b反相输入端和上述模数转换器adc2连接；上述运算放大器u2b输出端与上述模数转换器adc2连接；上述负源峰值保持电路还包括设置在二极管d1输出端和运算放大器u1b同相输入端之间的电容c1；上述mcu单元4通过模拟开关s2控制电容c1。
[0048]
当波形输入的雷电流入侵时，上述负源峰值保持电路通过上述运算放大器u2a和上述二极管d1对上述电容c1充电；由于二极管d1的单向导电性，只有当输入电压大于电容c1上电压时，才会有电流流过二极管d1对电容c1进行充电，以此达到峰值保持的目的。上述运算放大器u2b电压跟随输出，一路到上述mcu单元4的模数转换器adc2采用，另一路通过上述比较器u2c产生中断给上述mcu单元4；当上述mcu单元4发生中断时，读取模数转换器adc2的值，之后合上放电回路s1，把保持电压的电容放电，以备下次采集。
[0049]
在本实施例中，上述负分压电路包括电阻r1、电阻r2和电压保护单元tvs；上述电阻r1设置在连接器con2与上述反相器u3反相输入端之间；上述电阻r2和上述电压保护单元tvs设置在上述电阻r1与上述反相器u3反相输入端之间。
[0050]
上述负分压电路，将入侵的雷电进行分压处理，按最大量程对应着3.3v的系统电源电压，算出上述电阻r1和上述电阻r2的阻值。上述电压保护单元tvs，可保护电路防止过压。
[0051]
在本实施例中，还包括与上述mcu单元4连接的led显示屏3，实时显示数字信号。
[0052]
上述mcu单元4将雷电流数据分析处理完后，显示于led显示屏3，并通过gprs上传到云平台，相关人员可及时了解雷击状况。
[0053]
在本实施例中，上述模拟开关s1和s2由继电器、晶体管、mos管组成。
[0054]
在本实施例中，当有雷电流入侵时，电路进行峰值、极性等采集，然后把转换成的电压值输入上述mcu单元4，上述mcu单元4分析处理，把数据显示于led显示屏3，并通过上述通信单元5上传至云平台。其中，通过上述雷电流采集电路2监测上述罗氏线圈的状况，所述罗氏线圈接入连接器con2中，经分压电路分压后，输入来峰值保持电路，并产生中断，上述mcu单元4读取上述数模转换器adc1或adc的值，经和标准的雷电峰值比对，折算出本次的峰
值电流。之后控制模拟开关s1或s2合上，把保持电容的电放完，以备下次采集。通过正负极两路采集，对应着正负极的峰值。数据处理完后，输出到led显示屏3，并通过通信单元5把数据上传。
[0055]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。