CN201408221Y - 雷电流分档计数器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及测量电流或电压的技术领域，尤其涉及一种雷电流分档计数器，包括采集电路、分档电路、计数电路，所述采集电路、分档电路、计数电路依次串联连接。本实用新型具备测量范围宽，能精确实现雷电流分档计数；抗干扰能力强，工作安全稳定；计数值LED显示，能断电保存数据，也能手动清零，方便用户管理和操作。

Description

雷电流分档计数器
技术领域
本实用新型涉及测量电流或电压的技术领域，尤其涉及一种雷电流分档计数器。
背景技术
雷电流计数器是一种雷电流在线监测装置，常常安装在雷电保护系统的引下线或电涌保护器的接地连线上，以便用户对特定区域的雷电频度做出统计和分析。
目前，雷电流计数器主要为机械指针式计数器和电子式计数器等。机械计数器只能指示超过规定动作水平的雷电流次数，不能指示雷电流幅值，而一般的电子式计数器多采用带铁心的线圈，当大电流流经计数器时铁心会出现磁饱和现象，不能对雷电流幅值进行准确定量，只能对超过某一幅值的雷电流进行总计数，不能实现分档计数。
在2006年9月20日公开的实用新型专利CN2819227Y中批漏了一种落雷计数器，包括雷电流传感器、计数回路和显示部分，然而对于大电流流经其技术方案中的计数器时，仍然不能对雷电流幅值进行准确定量。同时，于2000年3月1日公开的雷击计数器，其包括电流传感器、信号处理电路、电磁计数器，然而其同样不能解决对雷电流幅值进行分档、以及准确定量的技术问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够对雷电流幅值分档计数，能精确实现雷电流分档计数的仪器。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：雷电流分档计数器包括采集电路、分档电路、计数电路，所述采集电路、分档电路、计数电路依次串联连接。
所述采集电路包括双屏蔽层、无铁芯脉冲感应线圈、电阻Rs，所述电阻Rs直接连接在所述无铁芯脉冲感应线圈的出口两侧；所述双屏蔽层由内屏蔽层、外屏蔽层、脉冲感应线圈单点连接形成。
所述内屏蔽层由纵向和横向开口的锡箔纸构成，所述外屏蔽层由纵向和横向开口的铁盒构成。
所述分档电路包括分压电阻，所述分压电阻根据不同档位雷电流设计各自相应的分压比，将所述采集电路输出的电压分压后，传送至所述计数电路。
所述计数电路由过压保护电路、脉冲整形电路、计数器电路、数码显示电路串联组成；所述过压保护电路用于防止超过最大分档幅值的雷电流损坏所述计数器电路；所述脉冲整形电路包括光电耦合器、整流器，用于输出计数脉冲。
所述计数器电路包括单片机、E2PROM存储器，用于对输入的计数脉冲执行加计数；其中单片机型号为AT89C2051、E2PROM容量为2048字节。
所述计数器电路进一步还包括掉电检测和保护电路，用于将断点前的数据保存在存储器中。
所述数码显示电路(3.4)包括四个数码管，采用扫描驱动方式形成。
本实用新型具备以下优点和积极效果：
1)可以解决现有技术中存在不能对雷电流幅值进行准确定量的问题，达到测量范围宽，能精确实现雷电流分档计数；
2)抗干扰能力强，工作安全稳定；
3)计数值通过LED显示，能断电保存数据，也能手动清零，方便用户管理和操作的技术效果。
附图说明
图1是本实用新型提供的雷电流分档计数器的原理方框图；
图2是本实用新型的雷电流采集电路示意图；
图3是本实用新型的雷电流分档电路示意图；
图4是本实用新型的计数电路的电路图；
图5是本实用新型的结构示意图。
其中：
1-雷电流采集电路；2-雷电流分档电路；3-计数电路，3.1-过压保护电路，3.2-脉冲整形电路，3.3-计数器电路；3.4-数码显示电路。
具体实施方式
下面以具体实施例结合附图对本实用新型进一步详细说明。
参见图1，为了准确地实现雷电流幅值分档计数，雷电采集电路须具有抗干扰能力强、测量范围宽、线性度高、频率响应好等特性，为此本实用新型包括采集电路1、分档电路2、计数电路3，所述采集电路1、分档电路2、计数电路3依次串联连接。所述采集电路1包括双屏蔽层、无铁芯脉冲感应线圈、电阻Rs，无铁芯脉冲感应式线圈能将大的雷电流信号转换为与其波形一致的电压信号。分档电路2利用电阻式分压器，根据不同档位雷电流设计各自相应的分压比，将雷电流采集电路1的输出电压经过分压后，传递至计数电路3显示计数结果。
图2为本实用新型雷电流采集电路1示意图。采用双层屏蔽、无铁芯脉冲感应线圈感应雷电流信号，直接在线圈出口两侧接一个小信号电阻Rs输出。等效电路中M为互感，RC为线圈电阻、LC为线圈自感、CC为杂散电容，假定线圈匝数为N。满足ωLc＞＞RC+RS，1/ωCC＞＞RS时，则线圈输出电压为U0＝RS·il/N，与输入雷电流il成线性关系。
为有效地避免外部干扰引起的计数器误动作，提高测量的准确性，脉冲感应线圈通过纵向和横向开口的锡箔纸构成内屏蔽层，通过纵向和横向开口的铁盒构成外屏蔽层，并且外屏蔽层与内屏蔽层及线圈单点相连，形成双层屏蔽。
图3为雷电流分档电路2示意图，雷电流采集电路1的输出电压经过雷电流分档电路2中的电阻分压后，传递至后续计数电路3进行计数。若计数器动作电压为6V，则根据雷电流幅度、雷电流采集电路输出信号幅度设计相应的分压电路使对应的雷电流采集电路1输出电压降至6V送至计数电路3，其他档位计数器的设计可参照同样的方法。
图4为计数电路3电路图。脉冲整形电路3.2通过光电耦合器隔离输入的冲击电压信号，当输入信号达到启动值时，电压信号经过整流器整流后给电容充电，达到一定值后，光电耦合器导通，VCE输出低电平脉冲，此脉冲作为计数器电路3.3的计数脉冲。过压保护电路3.1提供过压保护，防止超过最大分档幅值的过大雷电流损坏计数器。计数器电路3.3以单片机AT89C2051为核心，E2PROM存储器，其容量为2048字节。计数器程序写入AT89C2051中，计数脉冲送到AT89C2051，每输入一个脉冲执行一次加计数。AT89C2051控制数码显示电路3.4显示，数码管采用扫描驱动方式，四个数码管七段电极采用并联方式。
图5是雷电流分档计数器结构示意图，同轴电缆将雷电流采集电路1的信号传递至雷电流分档电路2和计数电路3进行计数。计数器封装在防水箱内，放在户内或户外用户容易观察的地方。

Claims (8)

1.一种雷电流分档计数器，其特征在于：包括采集电路(1)、分档电路(2)、计数电路(3)，所述采集电路(1)、分档电路(2)、计数电路(3)依次串联连接。
2.根据权利要求1所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述采集电路(1)包括双屏蔽层、无铁芯脉冲感应线圈、电阻Rs，所述电阻Rs直接连接在所述无铁芯脉冲感应线圈的出口两侧；所述双屏蔽层由内屏蔽层、外屏蔽层、脉冲感应线圈单点连接形成。
3.根据权利要求2所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述内屏蔽层由纵向和横向开口的锡箔纸构成，所述外屏蔽层由纵向和横向开口的铁盒构成。
4.根据权利要求1所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述分档电路(2)包括分压电阻，所述分压电阻根据不同档位雷电流设计各自相应的分压比，将所述采集电路(1)输出的电压分压后，传送至所述计数电路(3)。
5.根据权利要求1所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述计数电路(3)由过压保护电路(3.1)、脉冲整形电路(3.2)、计数器电路(3.3)、数码显示电路(3.4)串联组成；所述过压保护电路(3.1)用于防止超过最大分档幅值的雷电流损坏计数器电路(3.3)；所述脉冲整形电路(3.2)包括光电耦合器、整流器，用于输出计数脉冲。
6.根据权利要求5所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述计数器电路(3.3)包括单片机、E2PROM存储器，用于对输入的计数脉冲执行加计数；其中单片机型号为AT89C2051、E2PROM容量为2048字节。
7.根据权利要求5所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述计数器电路(3.3)进一步还包括掉电检测和保护电路，用于将断点前的数据保存在存储器中。
8.根据权利要求5所述的雷电流分档计数器，其特征在于：所述数码显示电路(3.4)包括四个数码管，采用扫描驱动方式形成。
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