CN106298366B - 一种防雷击电磁继电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防雷击电磁继电器，主要包括以下几个部分：电磁式继电器本体、电涌迟滞单元、分流单元、雷电预警单元及控制单元，继电器本体用于控制导电回路的开断，电涌迟滞单元用于延迟电涌到达继电器本体的时间，分流单元用于分散导电回路中的电涌电流，雷电预警单元在雷电发生前将导电回路断开，与现有技术相比，在雷电发生时或即将发生时，通过采用继电器断开整个导电回路，可以有效地阻断雷电电涌对于导电回路中电子元器件的损坏；通过设置雷电预警单元，可以提前根据继电器本体周围环境的情况对雷电做出预警，延长给到继电器本体的反应时间，避免雷电电涌对导电回路中电子元器件的损坏。

Description

一种防雷击电磁继电器

技术领域

本发明涉及继电器防雷技术领域，更具体地说，它涉及一种防雷击电磁继电器。

背景技术

继电器是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

对于竖立在路边的路灯杆或者竖立在山顶的通信塔或者电线塔而言，由于位点突出，在雷雨天气经常受到雷电的袭击，造成控制电路不可恢复性的损坏。而为了防止此类情况的发生，常用的方法有三种，第一是接地，即采用一金属导线将雷电引入到地下，这也是现有技术中路灯杆、信号塔等设施常用的一种防雷方式。第二种是断路，也就是在雷电袭击前将电路断开，阻止雷电形成的电涌在回路中传导。第三种是分流，即是将电流很大的雷电分流到各个地方，从而达到保护主控电路的目的。针对于上述各个解决方案，接地线能够将大量的电流导到地面下方，但是仍然会在电路中引起电涌对主控电路板造成损坏；继电器也可以作为防雷器件使用，但是有一个明显的弊端便是雷电的传导速度快，往往会在继电器将电路完全断开前就已经将主控电路板烧毁，并且继电器与一般的防雷器相比，是将整个回路断开，带来的直接结果便是整个回路在某一段时间内都失去功能。专利号为CN2344871Y的中国专利，提出了一种防雷击节能型脉冲继电器，其防雷原理即是通过断开电路实现防雷的目的，但是如前所说，由于雷电的发生速度极快且引起的短时电涌幅值极高，因此单纯地使用继电器断路并不能起到很好的防护作用。基于上述缺陷，目前直接采用继电器作为防雷装置的产品并不多见。

发明内容

针对实际运用中继电器不能有效阻隔由雷电引起的电涌损坏导电回路中元器件的问题，本发明提出了一种防雷击电磁继电器，具体方案如下：

一种防雷击电磁继电器，包括：

电磁式继电器本体，包括通电线圈、复位弹簧、静触头以及动触头，所述静触头与动触头响应于通电线圈的通电状态断开或闭合；

电涌迟滞单元，串接设置于电磁式继电器本体两端的导电回路中，用于延长雷电电涌到达电磁式继电器本体的时间；

分流单元，设置于电涌迟滞单元远离电磁式继电器本体的一端，用于限定流入到继电器的静触头与动触头处的电流大小；

雷电预警单元，用于根据继电器所在环境的空气电离程度、光照强度以及声音强度，判定出雷电发生概率以及距离继电器的距离大小，当雷电发生概率及雷电距离继电器的距离落入预设范围之内时，输出一预警信号；

控制单元，与雷电预警单元通信连接，包括一控制器及一与所述通电线圈电连接的低压电源，所述控制器响应于所述预警信号，控制低压电源向通电线圈供电或停止供电。

通过上述技术方案，首先，利用继电器断开整个导电回路，能够有效地避免雷电引起的电涌在导电回路中传输，避免电子元器件的损坏；其次，通过设置电涌迟滞单元，延迟电涌到达继电器的时间，避免在电磁式继电器本体断开前电涌到达并通过电磁式继电器本体；再次，通过设置分流单元，将大部分电涌在到达电磁式继电器本体前导入到地下，减小电涌对电涌迟滞模块的冲击；最后，为了给予继电器充足的时间断开，还设有一雷电预警单元，在雷电击中导电回路之前便预见性地将导电回路断开，避免雷击损坏回路中的电子元器件，增加防雷击电磁继电器的工作可靠性。

进一步的，所述电涌迟滞单元包括分设于继电器的动触头与静触头一端导电回路中的第一扼流组件及第二扼流组件，所述第一扼流组件与第二扼流组件均包括至少一个串接于导电回路中的扼流线圈及并联设置于所述扼流线圈两端的稳压二极管，所述稳压二极管的反向导通电压与扼流线圈阻抗效应所产生的最大分压电压相等。

通过上述技术方案，当导电回路中的电流突然增大时，扼流线圈能够有效地缓冲电流的突然增大，从而迟滞电涌的传输速度，扼流线圈在此时对电流而言会产生一个阻抗，待扼流线圈产生的阻抗消失后，大电流继续通过导电回路传输，这时电流由稳压二极管回流至扼流线圈的另一端，由分流组件继续将部分电流导入到地下，进一步减小导电回路中的电涌。为了避免扼流线圈被损坏，在扼流线圈两端并联设置的稳压二极管的反向导通电压与扼流线圈的等效电阻所产生的分压大小相等，当扼流线圈达到满负荷时，稳压二极管被击穿，电流由稳压二极管通过。

进一步的，所述分流单元包括多个并列设置的压敏电阻，所述压敏电阻的一端与导电回路电连接且连接点的位置设置于所述电涌迟滞单元远离电磁式继电器本体的一侧，所述压敏电阻的另一端接地设置。

通过上述技术方案，当电涌到达继电器之前，由于电涌的电压较高，而压敏电阻的阻值随着电阻两端电压上升而急剧下降，这就使得电涌的电流能够由压敏电阻导地，通过并列设置压敏电阻，可以有效地将电涌的瞬时电流导入到地下，从而避免过多的电流流向电涌迟滞单元，减少电涌对电涌迟滞单元的冲击。

进一步的，所述雷电预警单元包括：

检测模块，设置于电磁式继电器本体周围环境中，用于检测空气中的正负离子浓度、光照强度以及声音分贝数，分别输出一空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号；

判定模块，接收所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号，并将其与各自对应的预设值作比较，若所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号在预设时间段内均落入预设值范围，则输出所述预警信号；

存储模块，用于存储供空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号作比较的预设值，以及记录电磁式继电器本体所在环境的大气变化情况；

数据处理模块，与检测模块以及存储模块信号连接，用于转换各个信号的数据格式，记录并分析各项检测数据，生成一数据列表。

由于雷电发生时空气中的气体电离程度会有所增加，并且雷电发生时会伴有雷声闪电等自然现象，因此，通过上述技术方案，当上述空气检测信号、光照检测信号以及声音检测信号均在一定时间段内落入到相同的范围，则可以判定出雷电即将发生，并且通过数据处理模块以及存储模块精确地设定三者的关系，可以使得雷电的预报更加的准确，对于一些大型的需要防雷的设施，提前预警雷电的发生并且因此做好被雷击的准备对于保护电路不被雷击损坏具有重大的意义。

进一步的，所述检测模块包括：

空气离子浓度仪，与判定模块及数据处理模块电连接，设置于电磁式继电器本体所在的大气环境中，用于检测空气中的正负离子浓度，输出所述空气检测信号；

光照传感器模块，包括一光照传感器，与判定模块及数据处理模块电连接，用于检测电磁式继电器本体周围环境的光照强度，输出所述光照检测信号；

声音传感器模块，包括一声音传感器，与判定模块及数据处理模块电连接，用于检测电磁式继电器本体周围环境的声音强度，输出所述声音检测信号。

通过上述技术方案，可以有效地检测出大气环境的光信号、声音信号以及空气电离信息。

进一步的，所述判定模块包括：

一基准电压生成模块，用以生成供所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号作比较的第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压；

一比较器模块，包括第一比较器、第二比较器以及第三比较器，所述第一比较器、第二比较器及第三比较器的正向信号输入端分别耦接于所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号，反向信号输入端分别与第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压耦接，所述第一比较器、第二比较器及第三比较器的信号输出端分别输出第一比较信号、第二比较信号及第三比较信号；

逻辑判断模块，包括与第二比较器信号输出端信号连接的第一延迟电路，所述第一延迟电路接收并响应于处于高电平状态的第二比较信号，锁定并在预设时间内持续输出高电平信号，所述第一延迟电路的信号输出端及所述第三比较信号分别与一第一与门的信号输入端耦接，所述第一与门的信号输出端及第一比较信号分别与一第二与门的信号输入端耦接，所述第二与门的信号输出端输出所述预警信号。

通过上述技术方案，基准电压生成模块生成作为对比的参考电压，而比较器模块则将生成的参考电压与检测值作比较，得到二者比较的结果，通过设置第一延迟电路，可以根据第一延迟电路所设定的延迟时间推算出电磁式继电器本体所在位置与雷电发生位置的距离，例如，若光照传感器模块检测到光照检测信号之后2S之内声音传感器模块检测到声音，则可以说明电磁式继电器本体与雷电发生的地方距离不足680米（取声音在空气中的传播速度340米／秒），当第一与门输出高电平信号时，则当空气中的电离程度很高时，并且雷声与闪电的间隔时间很小，即雷电发生的区域里电磁式继电器本体所在区域很近时，在此时第二与门便输出高电平信号，由于时直接利用上述高电平信号驱动电磁式继电器本体的静触头以及动触头分离，因此，为了保证在一段时间内导电回路均处于断开状态，在第二与门的输出端设置有第二延迟电路，延迟的时间由人工设定。

进一步的，所述空气离子浓度仪上设有一用于控制所述空气离子浓度仪启停的开关模块，所述开关模块与所述声音传感器信号连接，响应于环境声音分贝数高低控制空气离子浓度检测仪的启停。

由于在平时没有雷电发生时打开空气离子浓度仪没有必要，且浪费能源，因此，只有在检测到环境中出现雷声时再打开空气离子浓度仪，这样便可以减少空气离子浓度仪在平时的使用。

进一步的，所述控制器包括一串接于通电线圈与低压电源之间的开关电路，所述开关电路包括一上电导通元器件，所述上电导通元器件的导通触发端耦接于所述预警信号。

通过上述技术方案，由于电导通元器件的导通时间短，工作稳定，可以提高整个装置的反应速度。

进一步的，所述光照传感器的感光面一侧设置有一雷电光线过滤镜，所述雷电光线过滤镜成锥台型设置且光照传感器的感光面正对于锥台型面积较小的一侧，所述雷电光线过滤镜沿朝向光照传感器感光面方向依次设置有用于聚集雷电光线的聚光镜、过滤掉干扰光线的滤镜以及受光照后持续发光的荧光层，所述荧光层靠近光照传感器感光面的一侧设置有用于放置光照传感器感光面的放置槽。

通过上述技术方案，由于雷电光线产生的光谱与平时阳光的光谱并不相同，雷电的光谱偏蓝，因此，通过设置雷电光线过滤镜，可以将一些不必要的干扰光线滤除，而当雷电发生时，由于雷电的持续时间很短，往往持续1.5ms，而光照强度很高，通过设置聚光镜以及荧光层，可以将短时间内的雷电光线聚集，雷电光线的能量传输到荧光层中诱导荧光层在短时间内发光，发光时间延长到易于被光照传感器感知的长度，从而使得雷电光线易于被准确检测，且可以排除其它干扰，提高检测的准确性。

进一步的，所述动触头与静触头设置于一密封壳体中，所述密封壳体由波纹陶瓷制成且内部为真空状态。

通过在动触头与静触头的外部设置密封壳体且密封壳体内抽成真空，可以避免电磁式继电器本体的静触头与动触头在断开时产生电弧,防止电磁式继电器本体的触头端被损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）在雷电发生时或即将发生时，通过采用继电器断开整个导电回路，可以有效地阻断雷电电涌对于导电回路中电子元器件的损坏；

（2）通过设置雷电预警单元，可以提前根据电磁式继电器本体周围环境的情况对雷电做出预警，延长给到电磁式继电器本体的反应时间，避免继电器还未断开而雷电电涌已经到达继电器这一的情况发生；

（3）通过设置电涌迟滞单元，有效地增加电涌传输到电磁式继电器本体的时间，为电磁式继电器本体断开电路获取更多的时间；

（4）通过设置分流单元，进一步减小导电回路中的电涌电流，使得雷电电涌对于电磁式继电器本体的冲击更小。

附图说明

图1为本发明的整体框架结构示意图；

图2为本发明中电磁式继电器本体的结构示意图；

图3为电涌迟滞单元及分流单元的示意图；

图4为本发明雷电预警单元的框架示意图；

图5为本发明判定模块的电路示意图；

图6为本发明开关模块的示意图；

图7为雷电光线过滤镜的结构示意图。

附图标志：1、电磁式继电器本体；11、通电线圈；12、复位弹簧；13、静触头；14、动触头；15、触头层；16、绝缘层；17、磁块层；2、电涌迟滞单元；21、第一扼流组件；22、第二扼流组件；23、扼流线圈；24、稳压二极管；3、分流单元；31、压敏电阻；4、雷电预警单元；41、检测模块；4111、空气离子浓度仪；4112、开关模块；412、光照传感器模块；4120、光照传感器；4121、雷电光线过滤镜；4122、聚光镜；4123、滤镜；4124、荧光层；4125、放置槽；413、声音传感器模块；42、判定模块；421、基准电压生成模块；422、比较器模块；423、逻辑判断模块；43、存储模块；44、数据处理模块；5、控制单元；6、密封壳体。

具体实施方式

本发明在于提供一种能够有效避免信号塔、路灯等设施的控制回路或供电回路被雷电击中损毁的防雷击电磁继电器。

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，一种防雷击电磁继电器，主要包括以下几个部分：电磁式继电器本体1、电涌迟滞单元2、分流单元3、雷电预警单元4以及控制单元5。电磁式继电器本体1主要用于控制导电回路的开断，电涌迟滞单元2主要用于延迟电涌到达电磁式继电器本体1的时间，分流单元3主要用于分散导电回路中的电涌电流，而雷电预警单元4主要是为了能够在雷电发生之前将导电回路断开，避免雷电引起的电流损坏导电回路中的电子元器件。控制单元5与雷电预警单元4通信连接，包括一控制器及一与通电线圈11电连接的低压电源，控制低压电源向通电线圈11供电或停止供电。

下面结合本发明各个功能单元的功能以及使用环境做进一步说明。

如图2所示，电磁式继电器本体1包括通电线圈11、复位弹簧12、静触头13以及动触头14，静触头13与动触头14响应于通电线圈11的通电状态断开或闭合。对于具体的结构，如图2所示，通电线圈11与动触头14静触头13的轴向相同，通电线圈11位于动触头14的正上方，动触头14与静触头13之间连接有复位弹簧12，动触头14靠近通电线圈11的一侧延动触头14至通电线圈11的方向依次设置有用于与外部导线相连的触头层15、绝缘层16以及与通电线圈11端部的铁芯贴合的磁块层17。初始状态下动触头14与静触头13处于闭合状态，而当通电线圈11通电时，通电线圈11产生磁场吸合动触头14端部设置的磁块层17，动触头14朝向通电线圈11运动，从而与静触头13分离，实现断开导电回路的目的。进一步优化的，由于动触头14与静触头13两端存在电压差，若差值过大很容易在二者之间形成空气电离放电现象，即产生空气电弧，为了避免电弧的产生，保护触头不被损坏，将动触头14与静触头13设置于一密封壳体6中，密封壳体6由波纹陶瓷制成且内部为真空状态。

如图3所示，电涌迟滞单元2串接设置于电磁式继电器本体1两端的导电回路中，用于延长雷电电涌到达电磁式继电器本体1的时间。具体而言，电涌迟滞单元2包括分设于继电器动触头14与静触头13一端导电回路中的第一扼流组件21及第二扼流组件22，第一扼流组件21与第二扼流组件22均包括至少一个串接于导电回路中的扼流线圈23及并联设置于扼流线圈23两端的稳压二极管24，稳压二极管24的反向导通电压与扼流线圈23阻抗效应所产生的最大分压电压相等。上述技术方案，当导电回路中的电流突然增大时，扼流线圈23能够有效地缓冲电流的突然增大，从而迟滞电涌的传输速度，扼流线圈23在此时对电流而言会产生一个阻抗（由于扼流线圈23在充放电时会产生一感应磁场，该感应磁场对于电流的流速有迟滞作用），待扼流线圈23产生的阻抗消失后，大电流继续通过导电回路传输，这时电流由稳压二极管24回流至扼流线圈23的另一端，由分流组件继续将部分电流导入到地下，进一步减小导电回路中的电涌。为了避免扼流线圈23被损坏，在扼流线圈23两端并联设置的稳压二极管24的反向导通电压与扼流线圈23的等效电阻所产生的分压大小相等，当扼流线圈23达到满负荷时（及等效电阻最大时），稳压二极管24被击穿，电流由稳压二极管24通过。

如图3所示，分流单元3，设置于电涌迟滞单元2远离电磁式继电器本体1的一端，用于限定流入到继电器静触头13与动触头14处的电流大小。由于在导电的外围通常设置有用于分流雷电电流的分流装置，如设置金属导线将信号塔的塔身接地等，但是上述设置并不能将雷电的电涌全部处理掉，往往由于感应电势还会引起感应电涌在导电回路中传输，由于雷电蕴含的能量巨大，从而感应生成的电涌也会对导电回路中的电子元器件造成不可修复的损坏，对于一些精密控制电路尤其如此。因此，在导电回路中还与外围分流装置分开，单独设置有分流单元3，分流单元3包括多个并列设置的压敏电阻31，压敏电阻31的一端与导电回路电连接且连接点的位置设置于电涌迟滞单元2远离电磁式继电器本体1的一侧，压敏电阻31的另一端接地设置。上述技术方案，当电涌到达继电器之前，由于电涌的电压较高，而压敏电阻31的阻值随着电阻两端电压上升而急剧下降，这就使得电涌的电流能够由压敏电阻31导地，通过并列设置压敏电阻31，可以有效地将电涌的瞬时电流导入到地下，从而避免过多的电流流向电涌迟滞单元2，减少电涌对电涌迟滞单元2的冲击。

如图4所示，雷电预警单元4，用于根据继电器所在环境的空气电离程度、光照强度以及声音强度，判定出雷电发生概率以及距离继电器的距离大小，当雷电发生概率及雷电距离继电器的距离落入预设范围之内时，输出一预警信号。

详述的，雷电预警单元4包括：检测模块41，设置于电磁式继电器本体1周围环境中，用于检测空气中的正负离子浓度、光照强度以及声音分贝数，分别输出一空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号；判定模块42，接收空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号，并将其与各自对应的预设值作比较，若所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号在预设时间段内均落入预设值范围，则输出预警信号；存储模块43，用于存储供空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号作比较的预设值，以及记录电磁式继电器本体1所在环境的大气变化情况；数据处理模块44，与检测模块41以及存储模块43信号连接，用于转换各个信号的数据格式，记录并分析各项检测数据，生成一反应当地大气参数或雷电发生规律的数据列表。数据处理模块44包括单片机芯片以及单片机芯片外接的信号转换芯片，存储模块43包括至少一个与单片机芯片通信连接的存储芯片，单片机芯片内置数据处理与比较程序。

其中，对于检测模块41，检测模块41包括：空气离子浓度仪4111，与判定模块42及数据处理模块44电连接，设置于电磁式继电器本体1所在的大气环境中，用于检测空气中的正负离子浓度，输出空气检测信号；光照传感器模块412，包括一光照传感器4120，与判定模块42及数据处理模块44电连接，用于检测电磁式继电器本体1周围环境的光照强度，输出光照检测信号；声音传感器模块413，包括一声音传感器，与判定模块42及数据处理模块44电连接，用于检测电磁式继电器本体1周围环境的声音强度，输出声音检测信号。上述技术方案，可以有效地检测出大气环境的光信号、声音信号以及空气电离信息。由于雷电发生时空气中的气体电离程度会有所增加，并且雷电发生时会伴有雷声闪电等自然现象，因此，通过上述技术方案，当上述空气检测信号、光照检测信号以及声音检测信号均在一定时间段内落入到相同的范围，则可以判定出雷电即将发生，并且通过数据处理模块44以及存储模块43精确地设定三者的关系，可以使得雷电的预报更加的准确，对于一些大型的需要防雷的设施，提前预警雷电的发生并且因此做好被雷击的准备对于保护电路不被雷击损坏具有重大的意义。

上述技术方案中，由于在平时没有雷电发生时打开空气离子浓度仪4111没有工作必要，且浪费能源，因此，只有在检测到环境中出现雷声时再打开空气离子浓度仪4111，这样便可以减少空气离子浓度仪4111在平时的使用，基于此，优化的，空气离子浓度仪4111上设有一用于控制空气离子浓度仪4111启停的开关模块4112，开关模块4112与声音传感器信号连接，响应于环境声音分贝数高低控制空气离子浓度检测仪的启停。具体开关模块4112的连接构造参见图6，对于图6中第三延迟电路的延迟时间由人工设置，这一延迟时间为声音传感器模块413检测到雷声至整个雷雨过程结束的时间，上述时间亦是通过当地的气象数据表格得到，如此便可保证在整个雷雨持续的过程中空气电离程度均能被检测到。

对于上述方案中的光照传感器模块412，优化的，光照传感器4120的感光面一侧设置有一雷电光线过滤镜4121，如图7所示，雷电光线过滤镜4121呈锥台型设置且光照传感器4120的感光面正对于锥台型面积较小的一侧，雷电光线过滤镜4121沿朝向光照传感器4120感光面方向依次设置有用于聚集雷电光线的聚光镜4122、过滤掉干扰光线的滤镜4123以及受光照后持续发光的荧光层4124，荧光层4124靠近光照传感器4120感光面的一侧设置有用于放置光照传感器4120感光面的放置槽4125。

由于雷电光线产生的光谱与平时阳光的光谱并不相同，雷电的光谱偏蓝，因此，通过设置雷电光线过滤镜4121，可以将一些不必要的干扰光线滤除，而当雷电发生时，由于雷电的持续时间很短，往往持续1.5ms，而光照强度很高，通过设置聚光镜4122以及荧光层4124，可以将短时间内的雷电光线聚集，雷电光线的能量传输到荧光层4124中诱导荧光层4124在短时间内发光，发光时间延长到易于被光照传感器4120感知的长度，从而使得雷电光线易于被准确检测，且可以排除其它干扰，提高检测的准确性。

对于判定模块42，如图5所示，判定模块42包括：

一基准电压生成模块421，用以生成供空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号作比较的第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压。上述基准电压生成模块421包括相互串联设置的多个电阻，各个参考电压由不同的电阻之间接出，由于串联分压，主要低压模块的电压相对稳定，则可以推定出每个电阻之间的电压也是相对稳定的，作为参考电压而言具有很高的准确性与参考性。

一比较器模块422，包括第一比较器、第二比较器以及第三比较器，第一比较器、第二比较器及第三比较器的正向信号输入端分别耦接于空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号，反向信号输入端分别与第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压耦接，所述第一比较器、第二比较器及第三比较器的信号输出端分别输出第一比较信号、第二比较信号及第三比较信号。通过采用硬件比较器，可以使得比较的响应速度更快，使得整个判定模块42的稳定性更高且响应速度快。

一逻辑判断模块423，包括与第二比较器信号输出端信号连接的第一延迟电路，第一延迟电路接收并响应于处于高电平状态的第二比较信号，锁定并在预设时间内持续输出高电平信号，第一延迟电路的信号输出端及第三比较信号分别与一第一与门的信号输入端耦接，第一与门的信号输出端及第一比较信号分别与一第二与门的信号输入端耦接，第二与门的信号输出端输出预警信号。

由图5不难看出，基准电压生成模块421生成作为对比的参考电压，而比较器模块422则将生成的参考电压与检测值作比较，得到二者比较的结果，通过设置第一延迟电路，可以根据第一延迟电路所设定的延迟时间推算出电磁式继电器本体1所在位置与雷电发生位置的距离，例如，若光照传感器模块412检测到光照检测信号之后2S之内声音传感器模块413检测到声音，则可以说明电磁式继电器本体1与雷电发生的地方距离不足680米（取声音在空气中的传播速度340米／秒），上述第一延迟电路的延时时间设定即可限定出一个需要预警的距离范围，如第一延时时间为0.2S，则可将预警时间大致缩小至以电磁式继电器本体1为圆心的70米范围内。当第一与门输出高电平信号时，则当空气中的电离程度很高时，并且雷声与闪电的间隔时间很小，即雷电发生的区域里电磁式继电器本体1所在区域很近时，在此时第二与门便输出高电平信号，由于时直接利用上述高电平信号驱动电磁式继电器本体1的静触头13以及动触头14分离，因此，为了保证在后期一段时间内导电回路均处于断开状态，在第二与门的输出端设置有第二延迟电路，延迟的时间由人工设定，这一断开时间的取值来源可以参考当地雷电发生的规律性表格以及导电回路所允许的最大的断开时间。

进一步详述的，控制器包括一串接于通电线圈11与低压电源之间的开关电路，开关电路包括一上电导通元器件，上电导通元器件的导通触发端耦接于预警信号。通过上述技术方案，由于电导通元器件的导通时间短，工作稳定，可以提高整个装置的反应速度。

本发明中的电导通元器件包括三极管以及MOS管，具有相应速度快，可靠性高的优点。

本发明的工作远离及有益效果概述如下：

首先，利用继电器断开整个导电回路，能够有效地避免雷电引起的电涌在导电回路中传输，避免电子元器件的损坏；其次，通过设置电涌迟滞单元，延迟电涌到达继电器的时间，避免在电磁式继电器本体断开前电涌到达并通过电磁式继电器本体；再次，通过设置分流单元，将大部分电涌在到达电磁式继电器本体前导入到地下，减小电涌对电涌迟滞模块的冲击；最后，为了给予继电器充足的时间断开，还设有一雷电预警单元，在雷电击中导电回路之前便预见性地将导电回路断开，避免雷击损坏回路中的电子元器件，增加防雷击电磁继电器的工作可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防雷击电磁继电器，其特征在于，包括：

电磁式继电器本体(1)，包括通电线圈(11)、复位弹簧(12)、静触头(13)以及动触头(14)，所述静触头(13)与动触头(14)响应于通电线圈(11)的通电状态断开或闭合；

电涌迟滞单元(2)，串接设置于电磁式继电器本体(1)两端的导电回路中，用于延长雷电电涌到达电磁式继电器本体(1)的时间；

分流单元(3)，设置于电涌迟滞单元(2)远离电磁式继电器本体(1)的一端，用于限定流入到继电器的静触头(13)与动触头(14)处的电流大小；

雷电预警单元(4)，用于根据继电器所在环境的空气电离程度、光照强度以及声音强度，判定出雷电发生概率以及距离继电器的距离大小，当雷电发生概率及雷电距离继电器的距离落入预设范围之内时，输出一预警信号；

控制单元(5)，与雷电预警单元(4)通信连接，包括一控制器及一与所述通电线圈(11)电连接的低压电源，所述控制器响应于所述预警信号，控制低压电源向通电线圈(11)供电或停止供电。

2.根据权利要求1所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述电涌迟滞单元(2)包括分设于继电器的动触头(14)与静触头(13)一端导电回路中的第一扼流组件(21)及第二扼流组件(22)，所述第一扼流组件(21)与第二扼流组件(22)均包括至少一个串接于导电回路中的扼流线圈(23)及并联设置于所述扼流线圈(23)两端的稳压二极管(24)，所述稳压二极管(24)的反向导通电压与扼流线圈(23)阻抗效应所产生的最大分压电压相等。

3.根据权利要求1所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述分流单元(3)包括多个并列设置的压敏电阻(31)，所述压敏电阻(31)的一端与导电回路电连接且连接点的位置设置于所述电涌迟滞单元(2)远离电磁式继电器本体(1)的一侧，所述压敏电阻(31)的另一端接地设置。

4.根据权利要求1所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述雷电预警单元(4)包括：

检测模块(41)，设置于电磁式继电器本体(1)周围环境中，用于检测空气中的正负离子浓度、光照强度以及声音分贝数，分别输出一空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号；

判定模块(42)，接收所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号，并将其与各自对应的预设值作比较，若所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号在预设时间段内均落入预设值范围，则输出所述预警信号；

存储模块(43)，用于存储供空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号作比较的预设值，以及记录电磁式继电器本体(1)所在环境的大气变化情况；

数据处理模块(44)，与检测模块(41)以及存储模块(43)信号连接，用于转换各个信号的数据格式，记录并分析各项检测数据，生成一数据列表。

5.根据权利要求4所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述检测模块(41)包括：

空气离子浓度仪(4111)，与判定模块(42)及数据处理模块(44)电连接，设置于电磁式继电器本体(1)所在的大气环境中，用于检测空气中的正负离子浓度，输出所述空气检测信号；

光照传感器模块(412)，包括一光照传感器(4120)，与判定模块(42)及数据处理模块(44)电连接，用于检测电磁式继电器本体(1)周围环境的光照强度，输出所述光照检测信号；

声音传感器模块(413)，包括一声音传感器，与判定模块(42)及数据处理模块(44)电连接，用于检测电磁式继电器本体(1)周围环境的声音强度，输出所述声音检测信号。

6.根据权利要求4所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述判定模块(42)包括：

一基准电压生成模块(421)，用以生成供所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号作比较的第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压；

一比较器模块(422)，包括第一比较器、第二比较器以及第三比较器，所述第一比较器、第二比较器及第三比较器的正向信号输入端分别耦接于所述空气检测信号、光照检测信号及声音检测信号，反向信号输入端分别与第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压耦接，所述第一比较器、第二比较器及第三比较器的信号输出端分别输出第一比较信号、第二比较信号及第三比较信号；

逻辑判断模块(423)，包括与第二比较器信号输出端信号连接的第一延迟电路，所述第一延迟电路接收并响应于处于高电平状态的第二比较信号，锁定并在预设时间内持续输出高电平信号，所述第一延迟电路的信号输出端及所述第三比较信号分别与一第一与门的信号输入端耦接，所述第一与门的信号输出端及第一比较信号分别与一第二与门的信号输入端耦接，所述第二与门的信号输出端与一第二延迟电路耦接，所述第二延迟电路输出所述预警信号。

7.根据权利要求5所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述空气离子浓度仪(4111)上设有一用于控制所述空气离子浓度仪(4111)启停的开关模块(4112)，所述开关模块(4112)与所述声音传感器信号连接，响应于环境声音分贝数高低控制空气离子浓度仪(4111)的启停。

8.根据权利要求1所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述控制器包括一串接于通电线圈(11)与低压电源之间的开关电路，所述开关电路包括一上电导通元器件，所述上电导通元器件的导通触发端耦接于所述预警信号。

9.根据权利要求5所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述光照传感器(4120)的感光面一侧设置有一雷电光线过滤镜(4121)，所述雷电光线过滤镜(4121)成锥台型设置且光照传感器(4120)的感光面正对于锥台型面积较小的一侧，所述雷电光线过滤镜(4121)沿朝向光照传感器(4120)感光面方向依次设置有用于聚集雷电光线的聚光镜(4122)、过滤掉干扰光线的滤镜(4123)以及受光照后持续发光的荧光层(4124)，所述荧光层(4124)靠近光照传感器(4120)感光面的一侧设置有用于放置光照传感器(4120)感光面的放置槽(4125)。

10.根据权利要求1所述的防雷击电磁继电器，其特征在于，所述动触头(14)与静触头(13)设置于一密封壳体(6)中，所述密封壳体(6)由波纹陶瓷制成且内部为真空状态。