专利名称：智能型雷击计数装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能型雷击计数装置，属于电子信息技术的防雷、检测雷击设备领域随着电子技术的广泛应用，信息技术的迅猛发展，电子设备已经深入到人们的生产及生活的各个领域。人们几乎每天都离不开电子电器设备。由于各种电子设备广泛采用中大规模集成电路，使得电子设备耐过压能力比传统分立元件设备低得多。雷击是造成电子设备损坏的主要原因之一。为此，防(避)雷器得到广泛应用，如通信系统、电力系统、广播电视等等。“防雷”是一项综合的系统工程，要从各个方面，全方位考虑，采取各种措施，才会取得成效。如通信系统中天馈线避雷、采用共用接地以实现等电位防雷，采用电源避雷器、信号避雷器防雷，又如采用三级防雷措施，以彻底消除雷击的干扰等等。虽然人们采取了很多措施防止雷电干扰，但是雷灾却有增无减，每年因雷灾造成的损失数以亿计。其中重要一个原因，就是缺乏相应的手段评价所采取的防雷措施的有效性。
目前，大多数防雷器为单一的防雷器件，无正常运行指示，无雷击计数功能，无雷击告警功能。虽然具有雷击计数功能的防雷器目前已有出现，但这类防雷器为非智能型，无法测定遭受雷击的具体时间、雷击强度等，即使设备损坏亦无法判断其损坏原因，因此，目前防雷工程实施带有很大的盲目性。在雷灾频繁的地方，国家和人民的生命财产受到严重的损失。
本发实用新型的目的，是为了提供一种智能型雷击计数装置。
为了实现上述目的，本实用新型可以通过采取如下措施达到智能型雷击计数装置，其结构特点是由微处理器电路、存贮器、看门狗电路、数据采集电路、按键电路、日历时钟电路、液晶显示电路、电源电路、外接接口电路连接而成；存贮器连接微处理器电路的I/O口，看门狗电路的输出端连接微处理器电路的复位输入端，数据采集电路的输出端连接微处理器电路的中断控制端及I/O口，按键电路、液晶显示电路、外接接口电路的输入端分别连接微处理器电路的I/O口，日历时钟电路的输出端连接微处理器电路的时钟控制端，电源电路分为独立两组，一组构成数据采集电路电源，另一组构成除数据采集电路外的其他电路电源；微处理器电路控制各I/O口的信号流向、收集并处理各类数据及外部指令信息、指令存贮器存贮数据、计算雷击次数和强度，驱动液晶显示电路、外接接口电路输出相关信息。
本实用新型的目的还可通过采取如下措施达到微处理器电路由MCS51系列兼容单片机MPU及其外围元件连接而成；存贮器采用电可擦写存贮芯片构成，所述存贮芯片与MCS51系列单片机的I/O口直接连接或直接内置于单片机中；看门狗电路主要由内置或外接复位芯片构成，内置复位芯片由控制命令启动，外接复位芯片的信号输出端连接微处理器电路的复位控制端；数据采集电路由雷击脉冲接收器及雷击强度接收器组成，雷击脉冲接收器由“C”型感应线圈L1、电阻R1、R2、桥式整流器、稳压管ZEN1、ZEN2、光电耦合器U10连接而成，U10的输出端通过电阻连接微处理电路的中断控制端INT0，雷击强度接收器由“C”型感应线圈L2、桥式整流器、电阻R12、R13、运算放大芯片U9、A/D变换芯片U13、光电隔离器U11、U14、U15连接而成，所述光电隔离器的输出端连接微处理电路的I/O口；按键电路由按键KEY1、KEY2、KEY3连接上拉电阻RR1而成，组成“菜单”、“设定”、“确认”三个功能按键；日历时钟电路由日历时钟芯片U5和地址译码芯片U4连接而成，U5的输出端连接MPU的时钟控制端；液晶显示电路由显示液晶芯片LCD、接口缓冲芯片U7连接而成，MPU的数据输出口通过U7连接LCD的数据输入端；电源电路采用通用两组非共地+5V/1A模块开关电源；外接接口电路由运算放大器U8和电阻R29、R30连接而成，U8的输入端连接MPU的输出口、输出端连接嗡鸣器、继电器。
采用本实用新型具有如下突出效果1.采用了计算机原理，能够准确地记录遭雷击的时间和雷击强度。这对未来各相关部门在采取雷电防护方面更有针对性、及时性和有效性，能把雷电造成的灾害降到最低程度。在电信、移动、联通、铁道、电力、气象、金融、建筑等行业的实际运用过程中，经过实际运用的检验，取得很好的防雷电效果，降低了雷电造成的灾害。
2.采用两组供电电源，使数据采集电路电源与其他部分电路的电源分开，提高抗干扰能力，可靠性高，能准确、有效地识别干扰信号，准确地记录雷击次数。既能准确记录每次雷击时间，精确到分钟，又可以记录雷击强度，防雷模块失效时，提供声光告警信号等，为防雷工程的效果评价提供了重要的客观证据。能准确记录每次雷击的强度，且灵敏度高，雷击电流为300A(安培)时即计数。
3.采用非易失性电可擦写存贮器(EEPROM)存贮雷击记录，存贮容量大，普通型可以记录250个详细雷击记录，增强型可以记录1000个详细雷击记录，不会丢失数据。采用“看门狗”电路，防止“宕机”。
4.采用硬件实时日历时钟IC电路，计时准确，月误差小于5秒。且该IC内带电池，在外加电源失效的情况下，保证时钟运行准确，可达十年之久。该IC自动识别大小月份及闰年。采用汉字LCD液晶显示器，显示内容完整、丰富。
本实用新型与国内外产品的比较结果如下
以下结合附图对本实用新型进行详细描述
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型实施例1的电气原理图。
图3是本实用新型的功能流程图。
图1、图2、图3构成本实用新型的实施例1。从图1可知，本实施例由微处理器电路1、存贮器2、看门狗电路3、数据采集电路4、按键电路5、日历时钟电路6、液晶显示电路7、电源电路8、外接接口电路9连接而成；从图2可知，微处理器电路1由单片机芯片U1(8031)及其外围元件连接而成；存贮器2采用内置于U1中的电可擦写存贮芯片构成；看门狗电路3主要由内置于U1中的复位芯片构成，内置复位芯片由控制命令启动；数据采集电路4由雷击脉冲接收器及雷击强度接收器组成，雷击脉冲接收器由“C”型感应线圈L1、电阻R1、R2、桥式整流器、稳压管ZEN1、ZEN2、光电耦合器U10连接而成，U10的输出端通过电阻连接U1的中断控制端INT0，雷击强度接收器由“C”型感应线圈L2、桥式整流器、电阻R12、R13、运算放大芯片U9、A/D变换芯片U13、光电隔离器U11、U14、U15连接而成，所述光电隔离器的输出端连接U1的I/O口；按键电路5由按键KEY1、KEY2、KEY3连接上拉电阻RR1而成，组成“菜单”、“设定”、“确认”三个功能按键；日历时钟电路6由日历时钟芯片U5和地址译码芯片U4连接而成，U5的输出端连接U1的时钟控制端；液晶显示电路7由显示液晶芯片LCD、接口缓冲芯片U7连接而成，U1的数据输出口通过U7连接LCD的数据输入端；电源电路8采用通用两组非共地+5V/1A模块开关电源；外接接口电路9由动算放大器U8和电阻R29、R30连接而成，U8的输入端连接MPU的输出口、输出端连接嗡鸣器、继电器。
本实用新型各组成部分的工作原理如下当设备遭受雷击时，雷电对地泄放电流经“C”型感应线圈L1后由R1、R2限流，经D1、D2、D3、D4桥式整流，再经稳压管ZEN1、ZEN2限幅后，进入光电耦合器U10。U10从第4脚输出脉冲信号经电阻至U1的外中断引脚INT0。即当有雷击信号时，U1的INT0接收至一个负脉冲信号，触发U1计数，记录设备遭受一次雷击。同时，雷电对地泄放电流经“C”型感应线圈L2，经D7、D8、D9、D10桥式整流变为全波信号，经R12、R13分压，送入U9第三脚，U9与R15，D5，C3，R14组成采样保持放大器，采样保持时间为2秒。U9第7脚输出信号送入MPU3进行A/D变换。A/D变换后的串行数据送入U11、U14、U15进行光电隔离，再送往U1处理。U1根据接收到的信号强弱程度，判断设备遭受雷击的强度。U1将计算结果输送至液晶显示电路7和外接接口电路9。由于“C”型感应线圈有比较好的I/V线性度，因此，可以准确测定雷击强度。其中，ZEN4用于保护U9，不会因过大的雷击强度而损坏。Q1、Q2、Q3用于提高MPU、U的驱动能力。
微处理器电路1采用高集成度的与MCS51系列兼容单片机控制，分普通型和增强型两种计数器，由于容量不同，采用的单片机型号亦不同，但可以向下兼容。
存贮器2选用电可擦写存贮器作为雷击记录的存放媒体，具有容量大，速度快，性能好，掉电不丢失数据的优点。该存贮器使用寿命为10万次。普通型计数器存贮器容量为2k字节，增强型计数器存贮器容量为10k字节。存贮器与MCS51系列单片机直接连接，无需经过其它接口电路。
看门狗电路3使本实用新型正常工作在极为恶劣的环境中，防止干扰源，为了保证单片机的正常工作，使单片机永远不“宕机”。
按键处理电路5包括按键“菜单”、“设定”、“确认”，由相应按键接上拉电阻RR1组成。RR1分别与MPU第1、2、3脚相连。
日历时钟电路6采用硬件日历时钟芯片DS12887。由于该时钟芯片可与U1直接互连，因此U1能准确记录设备遭受雷击的时间。
液晶显示电路7采用图形显示液晶模块GSR12232BL，将U1的计算到的雷击次数和雷击强度显示出来。
电源电路8采用通用两组非共地+5V/1A模块开关电源，将数据采集电路4的电源地与其他电路的电源地分开，从而排除了雷电对其他电路的干扰，使计算出来的次数和强度准确无误。
外接接口电路9可外接告警接口有嗡鸣器、继电器。由MPU经驱动达林顿管集成电路U8驱动相应的外设，如嗡鸣器、继电器等。
本实用新型设置功能键，各功能键的功能如下复位(RESET)重新启动按键。按下此按键，系统将重新初始化。
菜单(MENU)按下此按键，系统将显示第一至第五个菜单。从图3可知，本实用新型的功能分别是(1)显示雷击总数xxx，xxx范围000-250；(2)显示历史记录；在此模式下，若按下“设定”(SETTING)键，系统将逐次显示雷击记录，直至显示完所有雷击记录。如欲中途退出，按下“确认”键即可。
(3)设置时间；在此模式下，可以分别设定系统的时间年份，月份，日期，小时，分钟。
(4)清除历史记录；在此模式下，按下“设定”键，系统下清除所有的雷击记录。并将雷击总数清“0”。
(5)模拟雷击；在此模式下，按下“设定”键，系统产生一次雷击记录。
设定(SETTING)用于设定每一层菜单下的具体数值。
确认(RETURN)用于确认每一层菜单操作。如若取消该层菜单操作，按“菜单”键，自动转入下一层菜单。
本实施例中RN1(5芯插头)与外接遥信接头(DB9)相连。
RN1 针脚 DB9针脚 信号定义PIN 1 1+5V电源(输出电流500mA)PIN 2 2GND(逻辑地)PIN 3 3与PIN4组成常闭触点PIN 4 4与PIN3组成常闭触点PIN 5 5与PIN4组成常开触点连接器说明
权利要求1.智能型雷击计数装置，其特征是由微处理器电路(1)、存贮器(2)、看门狗电路(3)、数据采集电路(4)、按键电路(5)、日历时钟电路(6)、液晶显示电路(7)、电源电路(8)、外接接口电路(9)连接而成；存贮器(2)连接微处理器电路(1)的I/O口，看门狗电路(3)的输出端连接微处理器电路(1)的复位输入端，数据采集电路(4)的输出端连接微处理器电路(1)的中断控制端及I/O口，按键电路(5)、液晶显示电路(6)、外接接口电路(9)的输入端分别连接微处理器电路(1)的I/O口，日历时钟电路(6)的输出端连接微处理器电路(1)的时钟控制端，电源电路(8)分为独立两组，一组构成数据采集电路(4)电源，另一组构成除数据采集电路(4)外的其他电路电源；微处理器电路(1)控制各I/O口的信号流向、收集并处理各类数据及外部指令信息、指令存贮器(2)存贮数据、计算雷击次数和强度，驱动液晶显示电路(7)、外接接口电路(9)输出数据信息。
2.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是微处理器电路(1)微处由MCS51系列兼容单片机MPU及其外围元件连接而成。
3.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是存贮器(2)采用电可擦写存贮芯片构成，所述存贮芯片与MCS51系列单片机的I/O口直接连接或直接内置于单片机MPU中。
4.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是看门狗电路(3)主要由内置或外接复位芯片构成，内置复位芯片由控制命令启动，外接复位芯片的信号输出端连接微处理器电路(1)的复位控制端。
5.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是数据采集电路(4)由雷击脉冲接收器及雷击强度接收器组成，雷击脉冲接收器由“C”型感应线圈L1、电阻R1、R2、桥式整流器、稳压管ZEN1、ZEN2、光电耦合器U10连接而成，U10的输出端通过电阻连接微处理电路(1)的中断控制端INT0，雷击强度接收器由“C”型感应线圈L2、桥式整流器、电阻R12、R13、运算放大芯片U9、A/D变换芯片U13、光电隔离器U11、U14、U15连接而成，所述光电隔离器的输出端连接微处理电路(1)的I/O口。
6.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是按键电路(5)由按键KEY1、KEY2、KEY3连接上拉电阻RR1而成，组成“菜单”、“设定”、“确认”三个功能按键。
7.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是日历时钟电路(6)由日历时钟芯片U5和地址译码芯片U4连接而成，U5的输出端连接单机MPU的时钟控制端。
8.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是液晶显示电路(7)由显示液晶芯片LCD、接口缓冲芯片U7连接而成，单片机MPU的数据输出口通过U7连接LCD的数据输入端。
9.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是电源电路(8)采用通用两组非共地+5V/1A模块开关电源，将数据采集电路(4)的电源地与其他电路的电源地分开。
10.根据权利要求1所述的智能型雷击计数装置，其特征是外接接口电路(9)由运算放大器U8和电阻R29、R30连接而成，U8的输入端连接U1的输出口、输出端可连接嗡鸣器、继电器。
专利摘要本实用新型涉及智能型雷击计数装置,其结构特点是:由微处理器电路1、存贮器2、看门狗电路3、数据采集电路4、按键电路5、日历时钟电路6、液晶显示电路7、电源电路8、外接接口电路9连接而成;微处理器电路1控制各I/O口的信号流向、收集并处理各类数据及外部指令信息、指令存贮器2存贮数据、计算雷击次数和强度,驱动液晶显示电路7、外接接口电路9输出相关信息。本实用新型将数据采集电路电源与其他部分电路的电源分开,提高抗干扰能力,可靠性高,准确记录遭雷击的时间和雷击强度。
文档编号G06M1/00GK2488118SQ01242718
公开日2002年4月24日 申请日期2001年7月19日 优先权日2001年7月19日
发明者严益强, 王桂全 申请人:严益强, 王桂全