CN102332184A - 电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器 - Google Patents

Abstract

一种电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，属集激光、照明和书写功能于一体的电气设备夜间巡检用具。笔芯置于笔芯伸缩式手写笔的外壳内，弹簧套在笔芯前部，且位于笔芯上的档簧棱与外壳前端的供笔尖伸出的开口之间，笔芯伸压机构设置在外壳后部，外壳内设置有白炽灯和激光发生装置以及自动充电装置。它具有结构简单、小巧灵活、经济实用、使用方便的特点。

Description

电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器

技术领域

本发明涉及电气设备巡检用器具，具体来说是兼具照明、激光以及书写功能于一体的电气设备巡检用具。

背景技术

在电气巡检中，需对设备运行状况进行检查观测，尤其对存在异响、变色、超温现象作重点监视和观察记录，同时，还需向主管部门和检修人员报告、介绍情况。在此过程中，对于高空设施和受安全距离限制，若只凭嘴说手指，往往难于表达清楚，为此，若有非物体接触型，又可跨空指示且点击到位的器件就好了，这就是激光照射。红色小光团照射到问题处，既无人身绝缘安全问题，又不损伤设备，并且指示到位，清晰明了。这样的方式尤其在夜间，其作用非常凸显。

夜间巡检，还有两点需要解决，一是行走观察，需用手电筒；二是作记录时需另带书写笔。这样，一个运行人员在巡检工作中，要额外携带几样用具，大为不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种集激光、照明和书写于一体的电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器。

本发明的目的是这样实现的：一种电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，包括笔芯伸缩式手写笔：笔芯置于外壳内，伸压弹簧套在笔芯前部，且位于笔芯上的档簧棱与外壳前端的供笔尖伸出的开口之间，笔芯伸压机构（设置在外壳后部；所述外壳内设置有白炽光和激光发生装置；

上述白炽光和激光发生装置为：电源Ec正极顺次串接第一开关K1和电阻R1后接于发光二极管Fg1一端，电源Ec负极接于发光二极管Fg1另一端，电源Ec正极串接第二开关K2后接于时钟芯片NE555的4脚和8脚，时钟芯片NE555的3脚串接电阻R4后接于激光管Jg1一端，电源Ec负极接于激光管Jg1另一端，电阻R2一端接于时钟芯片NE555的4脚和8脚，电阻R2另一端和电阻R3一端均接于时钟芯片NE555的7脚，电阻R3另一端接于时钟芯片NE555的2脚和6脚，电容C1连接在时钟芯片NE555的1脚与电源Ec负极之间，电容C2连接在时钟芯片NE555的5脚与电源Ec负极之间，上述电源Ec由3个1.5V的充电纽扣电池组成；上述发光二极管Fg1和激光管Jg1设置在外壳前端开口上；

上述发光二极管Fg1、激光管Jg1和笔尖三者呈等腰三角形分布，笔尖位于该等腰三角形的顶点；所述白炽光和激光发生装置的元器件安装在电路板上，且电路板下面设置有绝缘层；笔尖和伸压弹簧位于电路板和绝缘层下方，发光二极管和激光管位于电路板和绝缘层上方；

上述发光二极管Fg1位于左侧，激光管Jg1位于右侧，笔尖位于下方；

上述外壳内部还设置有充电输入插座CZ1；外部还设有自动充电装置：变压器B初级线圈连接220V交流电，变压器B次级线圈的一端连接整流器D1-4的一个输入端，变压器B次级线圈的另一端连接整流器D1-4的另一个输入端，整流器D1-4正输出端一路串接继电器J1的常开接点J1-1后接于电源Ec正极，电解电容C3正极和负极分别接于整流器D1-4的正输出端和负输出端，整流器D1-4的正输出端另一路顺次串接稳压集成块L7806CV、发光二极管Fg3以及继电器J1后接于复合三极管BG1-2的集电极，复合三极管BG1-2的发射极串接电阻R9后接于整流器D1-4的负输出端，电阻R6一端以及稳压二极管D5正极均接于运算放大器HA1741的同相输入端3脚，电阻R7连接在运算放大器HA1741的反相输入端2脚与电源Ec正极之间，电阻R8连接在运算放大器HA1741的反相输入端2脚与电源Ec负极之间，电阻R6另一端和运算放大器HA1741的7脚均接于稳压集成块L7806CV与发光二极管Fg3的结点，稳压二极管D5负极以及运算放大器HA1741的4脚均接于整流器D1-4负输出端，运算放大器HA1741的输出端6脚接于复合三极管BG1-2的基极；

上述笔芯的笔尖在伸出状态下伸出外壳20mm。

还具有指示电路：发光二极管Fg2和电阻R5串接在整流器D1-4的正输出端与负输出端之间。

上述充电输入插座CZ1一端接电源Ec正极，另一端接电源Ec负极，所述自动充电装置上设有充电输出插座CZ2，CZ2一端接于整流器D1-4正极，CZ2另一端接整流器D1-4负极。

上述变压器B初级线圈上还串接有第三开关K3和融断器BX。

上述第一开关K1的型号为SD-6，第二开关K2的型号为BS-4，稳压二极管D5的型号为DW-4V，发光二极管Fg1的型号为Φ5白色发光二极管，激光管Jg1的型号为JG2B。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、兼具激光频闪、照明和书写功能，适应电气运行夜间巡检和问题讲解要求。

2、小巧灵活、经济实用、使用方便。

本发明的特点和优点将结合具体实施方式进一步描述。

附图说明

图1是本发明的电原理框图。

图2-a是（即图1所示白炽灯管和激光部分）白炽光和激光发生装置的电路图。

图2-b是自动充电装置的电路图。

图3-a（笔芯缩回状态）和图3-b（笔芯伸出状态）分别是本组合器的主视图和后视图（即剖面结构示意图）。

图3-c是图3-a所示发光二极管、激光管以及笔尖三者的左视图。

图3-d是图3-a所示笔芯伸压机构的结构示意图。

图3-e是图3-b外形尺寸标示图。

图3-f是图3-e的右视图。

具体实施方式

图3-a、图3-b示出，本发明包括笔芯伸缩式手写笔：笔芯3置于外壳1内，弹簧13套在笔芯3前部，且位于笔芯上的档簧棱1a与外壳前端的供笔尖3a伸出的开口之间，笔芯伸压机构2设置在外壳1后部；外壳1内设置有白炽光和激光发生装置；

上述白炽光和激光发生装置为：电源Ec正极顺次串接第一开关K1和电阻R1后接于发光二极管Fg1一端，电源Ec负极接于发光二极管Fg1另一端，电源Ec正极串接第二开关K2后接于时钟芯片NE555的4脚和8脚，时钟芯片NE555的3脚串接电阻R4后接于激光管Jg1一端，电源Ec负极接于激光管Jg1另一端，电阻R2一端接于时钟芯片NE555的4脚和8脚，电阻R2另一端和电阻R3一端均接于时钟芯片NE555的7脚，电阻R3另一端接于时钟芯片NE555的2脚和6脚，电容C1连接在时钟芯片NE555的1脚与电源Ec负极之间，电容C2连接在时钟芯片NE555的5脚与电源Ec负极之间，上述电源Ec由3个1.5V的纽扣电池组成；上述发光二极管Fg1和激光管Jg1设置在外壳1前端开口上（参见图2-a）。参见图2-b，（原为：外壳1内）本电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器外部还设置有自动充电装置：变压器B初级线圈连接220V交流电，变压器B次级线圈的一端连接整流器D1-4的一个输入端，变压器B次级线圈的另一端连接整流器D1-4的另一个输入端，整流器D1-4的正输出端接于电源Ec负极，整流器D1-4的负输出端串接继电器J1的常开接点J1-1后接于电源Ec正极，电解电容C3正极和负极分别接于整流器D1-4的正输出端和负输出端，整流器D1-4的正输出端顺次串接稳压集成块L7806CV、发光二极管Fg3以及继电器J1后接于复合三极管BG1-2的集电极，复合三极管BG1-2的发射极串接电阻R9后接于整流器D1-4的负输出端，电阻R6一端以及稳压二极管D5正极均接于运算放大器HA1741的同相输入端，电阻R7连接在运算放大器HA1741的反相输入端与电源Ec正极之间，电阻R8连接在运算放大器HA1741的反相输入端与电源Ec负极之间，电阻R6另一端和运算放大器HA1741的7脚均接于稳压集成块L7806CV与发光二极管Fg3的结点，稳压二极管D5负极以及运算放大器HA1741的4脚均接于整流器D1-4负输出端，运算放大器HA1741的输出端6脚接于复合三极管BG1-2的基极。还具有指示电路：发光二极管Fg2和电阻R5串接在整流器D1-4的正输出端与负输出端之间。参见图3-c，发光二极管Fg1、激光管Jg1和笔尖3a三者呈等腰三角形分布，笔尖位于该等腰三角形的顶点；所述白炽光和激光发生装置的元器件安装在电路板6上，且电路板下面设置有绝缘层14；笔尖位于电路板和绝缘层下方，发光二极管和激光管位于电路板和绝缘层上方。发光二极管Fg1位于左侧，激光管Jg1位于右侧，笔尖位于下方。参见图3-a，外壳1上设置有充电座12，充电座的一个充电极顺次串接电源开关K3和融断器BX后接于变压器B初级线圈一端，充电座的另一个充电极接于变压器B初级线圈另一端。图3-a示出，4、发光二极管；5、激光管；6、电路板；7、第一开关（即K1）；8、第二开关（即K2）；11、纽扣电池；12、充电座；10、弹簧座；9、螺钉；图3-b示出，13、弹簧；16、导流管。

巡检组合器结构原理：在结构中，我们需从实用出发，考虑眼观看、脚行走、手书写的几种工作方式以及长期使用的电能等问题，需要综合解决。为此，做出了“电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器”的结构设计，请见图1。

从图1中可以看到，本巡检组合器在充电式蓄电池供电下，分为激光、白炽光和手写笔三个单元组成。其中一个开关（即图2-a中的第一开关K1）接通衰减器，使之降压后点亮白炽灯，既可照亮行进路径，也可用于纸、笔照亮，帮助作好巡检记录；另一开关（即图2-a中的第二开关K2）则是启动频闪器，控制激光闪动，再发射到设备上，更能重点指示观察，引起注意。

图2-a和图2-b是本巡检组合器的实施电路。从图2-a中可以看到，三个1.5V充电式纽扣电池串联相接，构成电池组Ec为4.5V的直流工作电源。

电源分两路供电，一路经第一开关K1，衰减电阻R1降压后，直接点亮发光二极管Fg1，发出白炽光，供行走、观察、记录等照明用。

从图2-a中还可以看到，电源另一路经第二开关K2供给时钟芯片NE555和电阻R2、R3、电容C1、C2构成的振荡器工作，振荡频率是0.5Hz，经IC1的3脚输出，R4电阻降压后触发激光管Jg1，发射出直径1～2厘米的红色激光团。该激光团不散不乱，十余米范围亮度不减，可代替手臂指示出远方所要讲解的内容。加上0.5Hz频闪效果，更能使人观察精力集中，准确了解可疑性故障之所在。

因功率不大，故K1、K2选用的都是微型开关，不同的是K1带锁定，这是由于行走观察和做记录时，可以不分出手指按压，更有利于相关工作。而激光发射是在重点观测、讲解时使用，完毕后，手指一松自行关闭，则K2不用锁定。

又由于本巡检组合器要实现频闪、照明、书写几样功能，故在结构和材料选型上都尽量小型化，如采用的蓄电池为纽扣式，集成块是八脚贴面式，整个为“笔式电筒”结构，使携带和使用都极为方便。

自动充电电路

随着巡检组合器的移动使用，所带电池储量将会减少，为避免普通电池更换的繁琐，故我们设计了蓄电池充电工作方式，当蓄电池Ec的存储电量降低时，即可随时充电。又由于巡检组合器要实现小型化，所以我们将采样、判断及充电控制器另行设计、装配为另一体，如图2-b所示。

在图2-b中，220V交流电由第三开关K3接入，经变压器B降压至6V后，分两路供电。一路将带有50Hz频率的脉动电源传送给继电器J1的常开接点J1-1，等待接通传送。另一路经整流器D1-4整流，电容C3滤波，集成块IC2稳压，输送出直流工作电源。

图2-b中电阻R6和稳压二极管D5构成基准电压，接往HA1741集成运放IC3的同相输入端（3脚），R7与R8对插座CZ1、CZ2送来的电源Ec工作电压进行采样，供往IC3的反相输入端（2脚），几者构成电压比较判断器。当电源Ec电量充足，电压U2＞U3，IC3及后续电路截止；当电源Ec电量下降，则U2＜U3，IC3翻转，第6脚输出高电平，使控制电路的复合管BG1-2导通，继电器J1启动，常开结点J1-1闭合，接通等待的6V脉动电源，又经插座CZ2和CZ1传送给蓄电池Ec，进行充电。同理，当电源Ec电量上升，使电压U2＞U3后，IC1又翻回截止，停止充电。不难看到，从比较、判断、控制器件的启动关闭，整个是一完整的自动化过程。

电路中所用元器件请见列表：

仪 器 主 要 元 器 件 表

元件名称	型号规格	元件名称	型号规格
				集成块IC1	NE555	开关K1	SD-6
集成块IC2	L7806CV	开关K2	BS-4
				集成块IC3	HA1741	开关K3	KG2A
激光管	JG2B	电阻R1.4.5.9	200 Ω
				发光管Fg1	Φ5白色	电阻R6.7.8	1、1.5、4.7 kΩ
晶体管BG1. BG2	S8050	电容 C1. C2. C3	0.1、0.022uf
				稳压二极管D5	DW-4V	电容C3	1000uf
蓄电池Ec	XD3C	插座CZ1.CZ2	JC-2

巡检组合器的装配：巡检组合器的元件都安装在一个外壳（即笔式电筒）内，从图3-a可见电池、开关、发光等电类器件；图3-b亦可看到笔芯、弹簧、操作件等记录笔全貌；图3-c是白炽灯、激光管和记录笔三要件的排列；图3-d是笔芯伸压机构（即记录笔压出、限位、退回的操作机构）；图3-e和图3-f则是巡检组合器各主件长度和圆筒直径等。

在图3-a中，前端为高亮度白色发光二极管4、激光管5和笔尖3a的位置，它们三者如图3-c所示，在焊接面15加绝缘层14的电路板6隔离和支撑下，形成三角形排列，这样结构安全紧凑，能减少外筒直径，同时电池、开关、充电座以及各元器件都安装在电路板上，电路板经螺钉固定在外壳开模具时即设计有的专用支座上。

图3-a中间是记录笔杆，后部则是笔杆操作部分，图3-d示出笔芯伸压机构（现有技术）：操纵杆201是30mm的空心圆筒，弧面一端伸在巡检器尾端外，便于手动按压，另一端是圆周上相隔60°为一组的等腰斜角小齿轮201a；配合操纵杆的传动轴，设有接插筒202d和斜度相同的小齿轮，这样，当操纵杆被按下时，斜角必然压在传动轴的斜面202b上，迫使轴体转动。传动轴在圆周上相隔120°中设有一凸形棱202a，中间为凹平面202c的大齿轮，这样的作用：一是操作杆压下，60°的小齿轮迫使大齿轮旋转同样的度数，此时一种可能是凸形棱正好接触筒壁上的阻止棱，再也不能回退，此时在图3-b中，笔杆前端的弹簧被压缩，笔尖及部分墨汁装载管共约20mm被压出，即可以书写记录。

当操作杆第二次压下，等腰角再转60°，此时120°大齿的传动轴又旋转同样度数，则必然是凹平面对着筒壁上的阻止棱，故不再受阻挡，并在弹簧反作用下，笔尖被推回筒内。

从上可见.本电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器具有以下特点：

1、激光频闪、白炽照明和记录笔同向设计安装在一起，形成等腰三角状。

2、60°与120°的配合，正好完成压出和缩回的一套完整操作，并且该规律不会错乱。

3、考虑照明和书写的相互关系，我们将记录笔的操纵杆和动触头都比一般压缩笔设计得长3-4倍，并压出方式也不一样，普通笔一般只是笔尖被压出5mm左右，而我们是连同墨汁装载管共同压出约20mm（即笔尖被压伸出外壳20mm），这样，有利于白炽灯（即发光二极管，下同）照射有一定空间，便于记录书写。

4、白炽灯安装在笔尖的左侧，使得常为右手书写的人，正面视觉无阴影遮挡。

5、当操作60°，让笔尖退回筒内时，起到包括墨汁在内的保护作用，同时，开启白炽灯或激光灯，更具备无遮挡照射。

6、因弹簧是金属导体，所以如图3-c，在与电路板焊接面之间增加了塑胶绝缘层，既有利绝缘，又可使弹簧在缩放运动中更加光滑顺畅。

7、图3-e和图3-f则给出了巡检组合器的长度和直径，可见整个是易于携带和手持工作的。

使用方法：

当各元器件焊接安装好后，稍做调试，便可投入使用。方法是：

1、按下第一开关K1，白炽灯被锁定点亮，再按K1，解除锁定，灯光熄灭。

2、按下第二开关K2，激光管发出红色频闪光团，射向所需了解设备，松手，自动解除。

3、按下操作杆，笔尖被压出，可用于书写记录，再按操作杆，笔尖即退回。

4、充电方式，由于输入插座CZ1安装在电路板上，所以，只需用两芯电缆将外部充电器的输出插座CZ2联结起来，按下电源开关K3，当采样比较器判断缺电时，即会对其进行自动充停电。可见，操作灵活，使用非常方便。

Claims (5)

1.一种电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，包括，笔芯伸缩式手写笔：笔芯（3）置于外壳（1）内，伸压弹簧（13）套在笔芯（3）前部，且位于笔芯上的档簧棱（1a）与外壳前端的供笔尖（3a）伸出的开口之间，笔芯伸压机构（2）设置在外壳（1）后部；其特征是，所述外壳（1）内设置有白炽光和激光发生装置；

上述白炽光和激光发生装置为：电源Ec正极顺次串接第一开关K1和电阻R1后接于发光二极管Fg1一端，电源Ec负极接于发光二极管Fg1另一端，电源Ec正极串接第二开关K2后接于时钟芯片NE555的4脚和8脚，时钟芯片NE555的3脚串接电阻R4后接于激光管Jg1一端，电源Ec负极接于激光管Jg1另一端，电阻R2一端接于时钟芯片NE555的4脚和8脚，电阻R2另一端和电阻R3一端均接于时钟芯片NE555的7脚，电阻R3另一端接于时钟芯片NE555的2脚和6脚，电容C1连接在时钟芯片NE555的1脚与电源Ec负极之间，电容C2连接在时钟芯片NE555的5脚与电源Ec负极之间，上述电源Ec由3个1.5V的充电纽扣电池组成；上述发光二极管Fg1和激光管Jg1设置在外壳（1）前端开口上；

上述发光二极管Fg1、激光管Jg1和笔尖（3a）三者呈等腰三角形分布，笔尖位于该等腰三角形的顶点；所述白炽光和激光发生装置的元器件安装在电路板（6）上，且电路板下面设置有绝缘层（14）；笔尖（3a）和伸压弹簧（13）位于电路板和绝缘层下方，发光二极管和激光管位于电路板和绝缘层上方；

上述发光二极管Fg1位于左侧，激光管Jg1位于右侧，笔尖位于下方；

上述外壳（1）内部还设置有充电输入插座CZ1；外部还设有自动充电装置：变压器B初级线圈连接220V交流电，变压器B次级线圈的一端连接整流器D1-4的一个输入端，变压器B次级线圈的另一端连接整流器D1-4的另一个输入端，整流器D1-4正输出端一路串接继电器J1的常开接点J1-1后接于电源Ec正极，电解电容C3正极和负极分别接于整流器D1-4的正输出端和负输出端，整流器D1-4的正输出端另一路顺次串接稳压集成块L7806CV、发光二极管Fg3以及继电器J1后接于复合三极管BG1-2的集电极，复合三极管BG1-2的发射极串接电阻R9后接于整流器D1-4的负输出端，电阻R6一端以及稳压二极管D5正极均接于运算放大器HA1741的同相输入端3脚，电阻R7连接在运算放大器HA1741的反相输入端2脚与电源Ec正极之间，电阻R8连接在运算放大器HA1741的反相输入端2脚与电源Ec负极之间，电阻R6另一端和运算放大器HA1741的7脚均接于稳压集成块L7806CV与发光二极管Fg3的结点，稳压二极管D5负极以及运算放大器HA1741的4脚均接于整流器D1-4负输出端，运算放大器HA1741的输出端6脚接于复合三极管BG1-2的基极；

上述笔芯（3）的笔尖（3a）在伸出状态下伸出外壳（1）20mm。

2.根据权利要求1所述的电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，其特征是，还具有指示电路：发光二极管Fg2和电阻R5串接在整流器D1-4的正输出端与负输出端之间。

3.根据权利要求2所述的电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，其特征是，所述充电输入插座CZ1一端接电源Ec正极，另一端接电源Ec负极，所述自动充电装置上设有充电输出插座CZ2，CZ2一端接于整流器D1-4正极，CZ2另一端接整流器D1-4负极。

4.根据权利要求3所述的电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，其特征是，所述变压器B初级线圈上还串接有第三开关K3和融断器BX。

5.根据权利要求4所述的电气运行夜间巡检频闪光照记录组合器，其特征是，所述第一开关K1的型号为SD-6，第二开关K2的型号为BS-4，稳压二极管D5的型号为DW-4V，发光二极管Fg1的型号为Φ5白色发光二极管，激光管Jg1的型号为JG2B。

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