CN205080243U - 一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器 - Google Patents

Abstract

一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，它包括整流二极管D2、第一取样分压器、第二取样分压器、基准电压电路、电压比较器U1-U2以及由发光二极管L1-L2构成的报警显示电路。本实用新型能够同时起到三方面的报警与保护作用。其一是避免了电池的亏电，有效地保护与延长了电池的使用寿命；其二是防止低电压供电，有效地保护了设备，确保了设备的安全，避免了安全隐患特别是火灾隐患的发生。其三是提前更换电池，即当电池电压低到某一数值时可提前预警，提前更换电池，既确保了电池和设备的安全，又减少了检测时间+更换电池时间，即增加了数据采集时间，提高了实际工作效率。

Description

一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器

技术领域

本实用新型涉及400系列地震数据采集系统，尤其是400系列地震数据采集系统的电源保护器，具体地说是一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器。

背景技术

目前，400系列地震数据采集系统，是当前最为广泛使用的地震数据采集系统。至2012年底，全球有400系列地震数据采集系统742台套3，150，000道，我国有400系列地震数据采集系统363台套1，560，000道。国内2/3以上地震队在使用400系列地震数据采集系统。400系列地震数据采集系统框图如图1所示。

400系列地震数据采集系统进行地震数据采集、传输与记录。电池通过电源站LAU给采集站供电，采集站将检波器接收到的微弱地震信号放大，以适当的采样间隔进行采样，转换成24位子样的数据流，发送至大线管理部件，进行滤波、抽取、压缩，最后发送至系统的中央单元记录下来。

每个LAUL（电源站）、LAUX（交叉站），其所带载供电的FDU（采集站）为48个，每个FDU（采集站）为6，000美元，则该串FDU（采集站）将近300，000美元、每个LAUL（电源站）为11，000美元、每个LAUX（交叉站）为30，000美元，则一串采集链的总价值就高达330，000美元，折合人民币就是2，000，000元。该系统通常的配置为3000道，则总价为330，000美元×（3000÷48≈63）＝20，790，000美元，折合人民币约128，898，000元。更为关键是间接的经济效益：因为设备一旦因为供电问题而损坏，则野外生产便无法进行，每延误一天野外生产，其损失少则数十万元。

现时的工作状况是：地震数据采集通常是在白天黑夜连续施工作业的，在采集地震数据的施工作业时，地震数据采集的中央控制中心要经常对野外地面电子设备LAU（LAUL电源站、LAUX交叉站）的电池电压进行监测，费时费事。由于要经常花时间来检测LAU的电池电压，带来的直接后果就是：减少了地震数据采集的工作时间，降低了实际野外施工效率。此问题很容易理解，即，检测时间+数据采集时间=总工作时间。在总工作时间相同的情况下，检测电池电压花费了一定的时间，则实际地震数据采集的时间便少了，这是其一。其二是，当检测到测线上某处LAU的电池电压低时，则要关断测线，通知相关人员更换电池，在电池更换好后，又要重新开通测线，再次进行检测。若所更换的电池电压正常，则可进入正常的地震数据采集作业工作；若所更换的电池电压仍不正常，则必须继续更换电池，直至电池电压正常为止，方能进入正常的地震数据采集作业工作。因此，检测时间+更换电池时间+数据采集时间=总工作时间。而数据采集时间÷总工作时间，就是实际工作效率，我们当然希望：检测时间+更换电池时间越少越好，数据采集时间越多越好，即实际工作效率越高越好。

设备损坏的原因：由于该设备通常在野外白天黑夜连续施工作业，电池电压低时野外相关人员不得而知，因此当电池电压低到某一数值时，野外施工作业便无法进行，轻则耽误野外施工作业，重则损坏设备。这是因为当电池电压低至某一数值时，会产生二方面的问题。其一是电池亏电，若继续供电轻则缩短电池的使用寿命，重则损坏电池；其二是极容易损坏设备。这是因为设备的耗电功率是一定的，电压低了则供电电流就会增大，电流一大就会导致设备的某些部件过热，轻则损坏设备，重则引发火灾，这样的例子和教训很多。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器。

本实用新型的技术方案是：

一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，它包括整流二极管D2、第一取样分压器、第二取样分压器、基准电压电路、电压比较器U1-U2以及由发光二极管L1-L2构成的报警显示电路，所述的供电电源的正端电压经由整流二极管D2加到低电报警电路，所述的二极管D2的正端接电源的正端，二极管D2的负端和电源的负端分别接第一取样分压器的两端，第一取样分压器的取样端接电压比较器U1的同向输入端，第一取样分压器的两端、基准电压电路的两端和第二取样分压器的两端均并联，基准电压电路的基准电压输出端与电压比较器U1的反向输入端相连，电压比较器U1的输出端经电阻R6接电压比较器U2的反向输入端，第二取样分压器的取样端接电压比较器U2的同向输入端，电压比较器U2的输出端通过电阻器R7连接到用于报警的发光二极管L1的正端、L2的负端，发光二极管L1的负端和L2的正端相连，其连接点与电压比较器U2的反向输入端相连。

本实用新型的第一取样分压器由电阻器R1、R2构成，电阻器R1的一端与整流二极管D2的负端即电源电压的正端相连接，电阻器R1的另一端与电阻器R2的一端相连接，电阻器R2的另一端与供电电源的负端相连接。电阻器R1与R2连接点的取样电压连接到电压比较器U1的同向输入端。

本实用新型的基准电压电路由电阻器R3和齐纳二极管D3构成，电阻器R3的一端与二极管D2的负端即电源电压的正端相连接，电阻器R3的另一端与齐纳二极管D3的负端相连接，齐纳二极管D3的正端与电源电压的负端相连接，电阻器R3、齐纳二极管D3负端连接点的基准电压连接到电压比较器U1的反向输入端。

本实用新型的第二取样分压器由电阻器R4、R5构成，电阻器R4的一端与二极管D2的负端即电源电压的正端相连接，电阻器R4的另一端与电阻器R5的一端相连接，电阻器R5的另一端与供电电源的负端相连接，电阻器R4与R5连接点的取样电压连接到电压比较器U2的同向输入端。

本实用新型的发光二极管L1为红色，发光二极管L2为绿色，发光二极管L1显示红光为电源电压低电报警显示，发光二极管L2显示绿光为电源电压正常显示。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器可以实现低电压报警，能够同时起到三方面的报警与保护作用。其一是避免了电池的亏电，有效地保护与延长了电池的使用寿命；其二是防止低电压供电，有效地保护了设备，确保了设备的安全，避免了安全隐患特别是火灾隐患的发生。其三是提前更换电池，即当电池电压低到某一数值时可提前预警，提前更换电池，既确保了电池和设备的安全，又减少了检测时间+更换电池时间，即增加了数据采集时间，提高了实际工作效率。

本实用新型的400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器的经济效益：如背景技术中所述，每个LAUL（电源站）、LAUX（交叉站），其所带载供电的FDU（采集站）为48个，每个FDU（采集站）为6，000美元，则该串FDU（采集站）将近300，000美元、每个LAUL（电源站）为11，000美元、每个LAUX（交叉站）为30，000美元，则一串采集链的总价值就高达三十多万美元，折合人民币就是2，000，000元。400系列地震数据采集系统通常的配置为3000道，则总价为330，000美元×（3000÷48≈63）＝20，790，000美元，折合人民币约128，898，000元。所以其直接的经济效益是极其显著的。更为关键是间接的经济效益：因为设备一旦损坏，则野外生产便无法进行，每延误一天野外生产，其损失少则数十万元以上。由于省去了中央控制中心检测电池电压的时间，同时还省去了关闭测线、更换电池、开通测线的时间，因此增加了实际采集地震数据的时间，使得地震数据采集不间断地连续进行，故大大提高了施工效率。而此效益是以每天少则数十万元计的。

本实用新型的直流电源低电压报警保护器还可广泛应用于任何使用直流电源供电的设备或使用直流电源供电的场合，如直流电源供电的仪器、仪表、电动工具等；汽车、电动车等设备；工业用或家用电器；电动玩具等。

附图说明

图1是400系列地震数据采集系统框图。

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图2所示，一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，供电电池的正端电压经由整流二极管D2（1N4004）加到低电报警电路，二极管D2的正端接电池的正端，二极管D2的负端接低电报警电路。

由精密电阻器R1、R2构成取样分压器，电阻器R1的一端与二极管D2的负端即电池电压的正端相连接，电阻器R1的另一端与电阻器R2的一端相连接，电阻器R2的另一端与供电电池的负端相连接。电阻器R1与R2连接点的取样电压连接到电压比较器U1的同向输入端。

由电阻器R3、齐纳二极管D3（1N4732）构成基准电压，电阻器R3的一端与二极管D2的负端即电池电压的正端相连接，电阻器R3的另一端与齐纳二极管D3的负端相连接，齐纳二极管D3的正端与电池电压的负端相连接。电阻器R3、齐纳二极管D3负端连接点的基准电压连接到电压比较器U1（LM358）的反向输入端。

由电阻器R4、R5构成取样分压器，电阻器R4的一端与二极管D2的负端即电池电压的正端相连接，电阻器R4的另一端与电阻器R5的一端相连接，电阻器R5的另一端与供电电池的负端相连接。电阻器R4与R5连接点的取样电压连接到电压比较器U2的同向输入端。

电压比较器U1的输出端通过电阻器R6连接到电压比较器U2（LM358）的反向输入端。电阻器R6的一端连接到电压比较器U1的输出端，电阻器R6的另一端连接到电压比较器U2的反向输入端。

电压比较器U2的输出端通过电阻器R7连接到用于报警的发光二极管L1（红色）的正端、发光二极管L2（绿色）的负端。发光二极管L1的负端与发光二极管L2的正端相连接，并且与电阻器R6、电压比较器U2的反向输入端相连接。发光二极管L1显示红光为电池电压低电报警显示，发光二极管L2显示绿光为电池电压正常显示。

400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器电路工作原理：

整流二极管D2起到极性保护的作用。当电池极性错误时，整流二极管D2截止,低电报警电路不工作。当电池极性正确时，整流二极管D2导通,低电报警电路进入正常工作状态。

电阻器R3、齐纳二极管D3负端连接点的基准电压加到了电压比较器U1的反向输入端。

当电池电压正常时，电阻器R1与R2连接点的取样电压加到了电压比较器U1的同向输入端，电压比较器U1的输出端的输出为高电平，通过电阻器R6加到了电压比较器U2的反向输入端，于是电压比较器U2输出端的输出为低电平。此时发光二极管L1的正端、发光二极管L2的负端为低电平，发光二极管L1的负端、发光二极管L2的正端为高电平，于是发光二极管L1（电池电压低电报警显示）截止，而发光二极管L2（电池电压正常显示）导通，发绿光以示电池电压正常。

当电池电压低时，电阻器R1与R2连接点的取样电压加到了电压比较器U1的同向输入端，电压比较器U1的输出端的输出为低电平，通过电阻器R6加到了电压比较器U2的反向输入端，于是电压比较器U2输出端的输出为高电平。此时发光二极管L1的正端、发光二极管L2的负端为高电平，发光二极管L1的负端、发光二极管L2的正端为低电平，于是发光二极管L2（电池电压正常显示）截止，而发光二极管L1（电池电压低电报警显示）导通，发红光以示电池电压低。

无论是电池电压正常，还是电池低电压，均直观显示，观察方便。

通过选择取样分压器电阻器R1、R2的合适电阻值，可很方便地选择取样电压，从而确定了电池电压低到何值时报警。本实施中，电池电压12V为正常值时，当电池电压低到10.5V时便报警。而当电池电压低到10.5V时，仍可工作1小时左右，以便有足够的时间提前更换电池，确保了野外施工作业的正常进行，提高了野外施工效率。

低电报警电路元器件的选择：

整流二极管D2为1N4004、齐纳二极管D3为1N4732、电压比较器U1及U2均为LM358、发光二极管L1发红色光、发光二极管L2发绿色光、取样分压器的电阻器R1、R2为精度要求1%以上的精密电阻器、其余电阻器均为Ⅰ级电阻器。

具体实施时：

由于野外地面电子设备LAU（LAUL电源站、LAUX交叉站）均有2个电源输入口，一个为A电源输入口，另一个为B电源输入口，2个电源输入口的功能相同。又由于电池电压正常还是低电压，均直观显示，观察方便。因此，当电源低电压报警保护器显示电源低电压报警，即红灯亮时，只要将待更换的电压正常的电池接上另一个电源输入口即可，然后取下电压低的那块电池。而此时地震数据采集照常进行，省去了中央控制中心检测电池电压的时间，同时还省去了关闭测线、更换电池、开通测线的时间，使得地震数据采集不间断地连续进行，既杜绝了由于电池低电压而引起的电池损坏、电子设备LAU（LAUL电源站、LAUX交叉站）的损坏，又大大提高了野外地震数据采集的工作效率。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，其特征是它包括整流二极管D2、第一取样分压器、第二取样分压器、基准电压电路、电压比较器U1-U2以及由发光二极管L1-L2构成的报警显示电路，所述的供电电源的正端电压经由整流二极管D2加到低电压报警电路，所述的二极管D2的正端接电源的正端，二极管D2的负端和电源的负端分别接第一取样分压器的两端，第一取样分压器的取样端接电压比较器U1的同向输入端，第一取样分压器的两端、基准电压电路的两端和第二取样分压器的两端均并联，基准电压电路的基准电压输出端与电压比较器U1的反向输入端相连，电压比较器U1的输出端经电阻R6接电压比较器U2的反向输入端，第二取样分压器的取样端接电压比较器U2的同向输入端，电压比较器U2的输出端通过电阻器R7连接到用于报警的发光二极管L1的正端、L2的负端，发光二极管L1的负端和L2的正端相连，其连接点与电压比较器U2的反向输入端相连。

2.根据权利要求1所述的400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，其特征是所述的第一取样分压器由电阻器R1、R2构成，电阻器R1的一端与整流二极管D2的负端即电源电压的正端相连接，电阻器R1的另一端与电阻器R2的一端相连接，电阻器R2的另一端与供电电源的负端相连接，电阻器R1与R2连接点的取样电压连接到电压比较器U1的同向输入端。

3.根据权利要求1所述的400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，其特征是所述的基准电压电路由电阻器R3和齐纳二极管D3构成，电阻器R3的一端与二极管D2的负端即电源电压的正端相连接，电阻器R3的另一端与齐纳二极管D3的负端相连接，齐纳二极管D3的正端与电源电压的负端相连接，电阻器R3、齐纳二极管D3负端连接点的基准电压连接到电压比较器U1的反向输入端。

4.根据权利要求1所述的400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，其特征是所述的第二取样分压器由电阻器R4、R5构成，电阻器R4的一端与二极管D2的负端即电源电压的正端相连接，电阻器R4的另一端与电阻器R5的一端相连接，电阻器R5的另一端与供电电源的负端相连接，电阻器R4与R5连接点的取样电压连接到电压比较器U2的同向输入端。

5.根据权利要求1所述的400系列地震数据采集系统电源低电压报警保护器，其特征是所述的发光二极管L1为红色，发光二极管L2为绿色，发光二极管L1显示红光为电源电压低电报警显示，发光二极管L2显示绿光为电源电压正常显示。