CN221202141U - 降水多传感器电涌保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种降水多传感器电涌保护器，包括输入端连接和输出端连接，输入端连接器和输出端连接器相对应的接头之间通过导线连接，导线包括信号线和工作地线，导线上串接有电阻或电感，电阻或电感两端并接有放电支路，放电支路均连接至防雷地PE线。该保护器通过放电支路和限流电阻、电感的退耦作用滤去网络中的过电流，从而保证雨量传感和数据采集器不受破坏和正常运行，有效保护采用雨量传感器和数据采集器不受雷电和其它磁场、电场等的干扰和破坏。

Description

降水多传感器电涌保护器

技术领域

本实用新型涉及气象站降水观测领域，具体涉及一种用于降水多个传感器多重信号同时传输的保护器。

背景技术

降水作为气象观测要素中一个重要的部分，它的重要性可想而知，但是自地面气象观测自动化以来,每个台站也只有主站一台、备份站一台的雨量传感器，首先，雨量传感器的唯一性就容易造成由传感器故障导致的数据缺测、数据不准确。单一的雨量传感器也会造成实际观测中不易发现的数据异常、漂移等问题。同时降水本身就是一个区域性、范围性的过程，单一的雨量传感器只能观测一个点雨量，并不一定能很好地代表实际过程中的降水总量，故需要通过安装不同位置、同方向的多个传感器实现面雨量综合分析融合更具代表性。自动观测站设备大多位于野外，周围比较空旷，传感器等设备容易雷击，从而影响气象观测的准确性，更应该防止由于雷击、感应雷击、电源尖波等电磁干扰造成传感器故障，导致的数据缺测、数据不准确。

尽管数据采集器在电源和通信线路等外接引入线路上安装了防雷保护装置，由于雷击发生时信号线感应到的过电压，会影响传感器的正常运行甚至彻底破坏观测系统。多个雨量传感器安装于观测场不同位置，雨量传感器与采集器之间采用多芯电缆传输信号，由于多芯电缆屏蔽效果较差，因此感应雷击的可能性比较大，对于跨越房间、接近窗口或在室外设备之间均需安装信号防雷器，以防止多芯电缆引入的过电压损坏与之相连的设备。因而对电涌电压（SURGE）的防护要求也越来越高了。雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已经成为破坏雨量传感器和数据采集器的最大隐患。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种降水多传感器电涌保护器，可以为降水多传感器多通道传输提供有效的防雷电、防过电压保护。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种降水多传感器电涌保护器，包括输入端连接和输出端连接，输入端连接器和输出端连接器相对应的接头之间通过导线连接，导线包括信号线和工作地线，导线上串接有电阻或电感，电阻或电感两端并接有放电支路，所述放电支路均连接至防雷地PE线。

优选的，输入端连接器和输出端连接器上均设有16个接头，其中6对接头之间连接的为信号线。

优选的，输入端连接器和输出端连接器上的接头共组成16对，第1、3、5、7对接头之间的导线分别为1号、3号、5号、7号雨量采集信号线，第2、4、6、8对接头之间的导线分别为2号、4号、6号、8号雨量采集信号地线，第9、10对接头之间的导线分别为9号、10号BEBUG信号线，第11对接头之间的导线为BEBUG信号地线，第12对接头之间的导线为CAN信号电源线，第13、14对接头之间的导线分别为13、14号CAN信号线，第15对接头之间的导线为CAN信号地线，第16对接头之间的导线为防雷地PE线。

优选的，第1、2……11、13、14对接头的导线上串联有电阻R1、R2……R11、R13、R14，第12、15对接头的导线上串联有电感L1、L2，电阻R1-R8所在的线路用于传输雨量信号，电阻R9-R11所在的线路用于传输BEBUG信号，电阻R12、R13所在的线路用于传CAN信号，电感L1、L2所在的线路用于传输CAN电源信号。

优选的，放电支路包括放电管、高速二极管和瞬态抑制二极管。

优选的，高速二极管和瞬态抑制二极管采用分组矩阵式连接的结构，连接在每条信号线的电阻与防雷地之间。

优选的，放电管为8个放电管Q1-Q8，其中，Q6为二级放电管，Q1、Q2……Q5、Q7、Q8为三级放电管，所有三级放电管的中间电极均连接至防雷地PE线；

三级放电管Q1、Q2、Q3、Q4的上端电极分别连接至1号、3号、5号、7号雨量采集信号线的输入端，下端电极分别连接至2号、4号、6号、8号雨量采集信号地线的输入端；

三级放电管Q5两端分别电极连接至9号、10号BEBUG信号线输入端，三级放电管Q7两端电极分别连接至13号、14号CAN信号线的输入端，三级放电管Q8两端电极分别连接至CAN信号电源线输入端、CAN信号地线输入端；

BEBUG信号地线通过二级放电管Q6连接至防雷地PE线。

优选的，高速二极管为38个高速二极管D1-D38；

高速二极管D1、D3、D5、D7排成一列，正极分别连接在1号雨量采集信号线、2号雨量采集信号地线、3号雨量采集信号线、4号雨量采集信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D9的负极，高速二极管D9的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D2、D4、D6、D8排成一列，负极分别连接在高速二极管D1、D3、D5、D7的正极，D2、D4、D6、D8的正极均连接至高速二极管D10的正极，高速二极管D10的负极连接至防雷地PE；

高速二极管D11、D13、D15、D17排成一列，正极分别连接在5号雨量采集信号线、6号雨量采集信号地线、7号雨量采集信号线、8号雨量采集信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D19的负极，高速二极管D19的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D12、D14、D16、D18排成一列，负极分别连接在高速二极管D11、D13、D15、D17的正极，D12、D14、D16、D18的正极均连接至高速二极管D20的正极，高速二极管D20的负极连接至防雷地PE；

高速二极管D21、D23、D25排成一列，正极分别连接在9号BEBUG信号线、10号BEBUG信号线、BEBUG信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D27的负极，高速二极管D27的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D22、D24、D26排成一列，负极分别连接在高速二极管D21、D23、D25的正极，D22、D24、D26的正极均连接至高速二极管D28的正极，高速二极管D28的负极连接至防雷地PE；

高速二极管D29、D31、D33、D35排成一列，正极分别连接在13号CAN信号线、14号CAN信号线、12号CAN信号电源线、15号CAN信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D37的负极，高速二极管D37的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D30、D32、D34、D36排成一列，负极分别连接在高速二极管D29、D31、D33、D35的正极，D30、D32的正极均连接至高速二极管D38的正极，高速二极管D38的负极连接至防雷地PE；

优选的，瞬态抑制二极管为4个瞬态抑制二极管TVS1-TVS4，瞬态抑制二极管TVS1串联在高速二极管D5和D6之间，瞬态抑制二极管TVS2串联在高速二极管D15和D16之间，瞬态抑制二极管TVS3串联在高速二极管D23和D24之间，瞬态抑制二极管TVS4串联在高速二极管D31和D32之间。

上述降水多传感器电涌保护器还包括壳体，输入端连接器、输出端连接器、接地端均位于壳体上，导线、电阻、放电支路位于壳体内，防雷接地与接地端相连。

本实用新型的优点在于：

当信号线因雷击或其它原因产生过电流时，通过放电管过滤掉较大的电流，再通过限流电阻和电感的退耦作用滤去网络中的过电流，多余的电流通过瞬态抑制二极管释放掉。过滤掉传输线缆中因雷电或其它原因产生的过电压和过电流，保证了雨量传感和数据采集器不受破坏和正常运行，有效保护采用雨量传感器和数据采集器不受雷电和其它磁场、电场等的干扰和破坏。

五条工作地线单独通过放电管连接到防雷接地，可以使该降水多传感器电涌保护器免受外界的电磁干扰，电磁兼容性更高，设备也更加安全。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种降水多传感器电涌保护器，如图1所示，为其电路原理图，包括输入端连接和输出端连接，输入端连接器和输出端连接器相对应的接头之间通过导线连接，导线包括信号线和工作地线，导线上串接有电阻或电感，电阻、电感两端均并接有放电支路，放电支路包括放电管和瞬态抑制二极管，放电管和瞬态抑制二极管均连接至防雷地。

本实施例中，所述输入端连接器和输出端连接器上均设有16个接头，其中6对接头之间连接的为信号线。具体的，1、3、5、7号信号线为雨量采集信号线，2、4、6、8号信号线为雨量采集信号的地线，三极放电管Q1-Q4的两边电极分别连接至1、3、5、7号信号线的信号输入端和2、4、6、8号信号地线，Q1-Q4的中间电极均连接至防雷地PE。9、10号信号线为BEBUG信号线，11号信号线为数BEBUG信号地线，三极放电管Q5的两边电极分别连接至9、10号信号线的BEBUG信号输入端，Q5的中间电极连接至防雷地PE，PEBEBUG信号地线通过二极放电管Q6连接至防雷地PE。13、14号信号线为CAN信号线，12号信号线为CAN电源线，15号信号线为CAN信号地线，三极放电管Q7的两边电极分别连接至13、14号信号线的信号输入端，其中间电极连接至防雷地PE。三极放电管Q8的两边电极分别连接至12、15号信号线的信号输入端，其中间电极连接至防雷地PE。

本实施例中，高速二极管和瞬态抑制二极管位于每条信号线的电阻与防雷地之间，高速二极管采用分组矩阵式连接的结构。

高速二极管和瞬态二极管的具体连接方式为：高速二极管D1、D3、D5、D7、排成一列，它们的正极分别连接在电阻R1-R4的后端，它们的负极连接在一起后再连接至高速二极管D9的负极，高速二极管D2、D4、D6、D8排成一列，它们的负极分别连接在电阻R1-R4的后端，它们的正极连接在一起后再连接至高速二极管D10的正极连接至防雷地PE；高速二极管D11、D13、D15、D17、排成一列，它们的正极分别连接在电阻R5-R8的后端，它们的负极连接在一起后再连接至高速二极管D19的负极，高速二极管D12、D14、D16、D18排成一列，它们的负极分别连接在电阻R5-R8的后端，它们的正极连接在一起后再连接至高速二极管D20的正极连接至防雷地PE；高速二极管D21、D23、D25排成一列，它们的正极分别连接在电阻R9-R11的后端，它们的负极连接在一起后再连接至高速二极管D27的负极，高速二极管D22、D24、D26排成一列，它们的负极分别连接在电阻R9-R11的后端，它们的正极连接在一起后再连接至高速二极管D28的正极连接至防雷地PE；高速二极管D29、D31排成一列，它们的正极分别连接在电阻R12-R13的后端，它们的负极连接在一起后再连接至高速二极管D37的负极，高速二极管D30、D32排成一列，它们的负极分别连接在电阻R12-R13的后端，它们的正极连接在一起后再连接至高速二极管D38的正极连接至防雷地PE；高速二极管D33、D35排成一列，它们的正极分别连接在电感L1、L2的后端，它们的负极连接在一起后再连接至高速二极管D37的负极，高速二极管D34、D36排成一列，它们的负极分别连接在电感L1、L2的后端，它们的正极连接在一起后再连接至高速二极管D38的正极连接至防雷地PE；高速二极管D5和D6之间串联有瞬态抑制二极管TVS1，高速二极管D15和D16之间串联有瞬态抑制二极管TVS2，高速二极管D23和D24之间串联有瞬态抑制二极管TVS3，高速二极管D31和D32之间串联有瞬态抑制二极管TVS4。

本实施例所述降水多传感器电涌保护器还包括壳体，壳体上设有接地端，输入端连接器、输出端连接器位于壳体上，导线、电阻、电感、放电管、高速二极管和瞬态抑制二极管位于壳体内，防雷接地与接地端相连。

当信号线因雷击或其它原因产生过电流时，通过放电管过滤掉较大的电流，再通过限流电阻R1-R13的限流作用和L1、L2的退耦作用滤去网络中的过电流，多余的电流通过瞬态抑制二极管TVS1-TVS4释放掉，从而保证雨量传感和数据采集器不受破坏和正常运行。

如附图1所示，五条工作地线单独通过放电管连接到防雷接地，从而可以使本实用新型的降水多传感器电涌保护器免受外界的电磁干扰，电磁兼容性更高，设备也更加安全。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降水多传感器电涌保护器，其特征在于，包括输入端连接和输出端连接，输入端连接器和输出端连接器相对应的接头之间通过导线连接，所述导线包括信号线和工作地线，导线上串接有电阻或电感，电阻或电感两端并接有放电支路，所述放电支路均连接至防雷地PE线。

2.根据权利要求1所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述输入端连接器和输出端连接器上均设有16个接头，其中6对接头之间连接的为信号线。

3.根据权利要求2所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述输入端连接器和输出端连接器上的接头共组成16对，第1、3、5、7对接头之间的导线分别为1号、3号、5号、7号雨量采集信号线，第2、4、6、8对接头之间的导线分别为2号、4号、6号、8号雨量采集信号地线，第9、10对接头之间的导线分别为9号、10号BEBUG信号线，第11对接头之间的导线为BEBUG信号地线，第12对接头之间的导线为CAN信号电源线，第13、14对接头之间的导线分别为13、14号CAN信号线，第15对接头之间的导线为CAN信号地线，第16对接头之间的导线为防雷地PE线。

4.根据权利要求3所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，第1、2……11、13、14对接头的导线上串联有电阻R1、R2……R11、R13、R14，第12、15对接头的导线上串联有电感L1、L2。

5.根据权利要求3或4所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述放电支路包括放电管、高速二极管和瞬态抑制二极管。

6.根据权利要求5所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述高速二极管和瞬态抑制二极管采用分组矩阵式连接的结构，连接在每条信号线的电阻与防雷地之间。

7.根据权利要求6所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述放电管为8个放电管Q1-Q8，其中，Q6为二级放电管，Q1、Q2……Q5、Q7、Q8为三级放电管，所有三级放电管的中间电极均连接至防雷地PE线；

三级放电管Q1、Q2、Q3、Q4的上端电极分别连接至1号、3号、5号、7号雨量采集信号线的输入端，下端电极分别连接至2号、4号、6号、8号雨量采集信号地线的输入端；

三级放电管Q5两端分别电极连接至9号、10号BEBUG信号线输入端，三级放电管Q7两端电极分别连接至13号、14号CAN信号线的输入端，三级放电管Q8两端电极分别连接至CAN信号电源线输入端、CAN信号地线输入端；

BEBUG信号地线通过二级放电管Q6连接至防雷地PE线。

8.根据权利要求6所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述高速二极管为38个高速二极管D1-D38；

高速二极管D1、D3、D5、D7的正极分别连接在1号雨量采集信号线、2号雨量采集信号地线、3号雨量采集信号线、4号雨量采集信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D9的负极，高速二极管D9的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D2、D4、D6、D8的负极分别连接在高速二极管D1、D3、D5、D7的正极，D2、D4、D6、D8的正极均连接至高速二极管D10的正极，高速二极管D10的负极连接至防雷地PE；

高速二极管D11、D13、D15、D17的正极分别连接在5号雨量采集信号线、6号雨量采集信号地线、7号雨量采集信号线、8号雨量采集信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D19的负极，高速二极管D19的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D12、D14、D16、D18的负极分别连接在高速二极管D11、D13、D15、D17的正极，D12、D14、D16、D18的正极均连接至高速二极管D20的正极，高速二极管D20的负极连接至防雷地PE；

高速二极管D21、D23、D25的正极分别连接在9号BEBUG信号线、10号BEBUG信号线、BEBUG信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D27的负极，高速二极管D27的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D22、D24、D26的负极分别连接在高速二极管D21、D23、D25的正极，D22、D24、D26的正极均连接至高速二极管D28的正极，高速二极管D28的负极连接至防雷地PE；

高速二极管D29、D31、D33、D35的正极分别连接在13号CAN信号线、14号CAN信号线、12号CAN信号电源线、15号CAN信号地线的输出端，负极均连接至高速二极管D37的负极，高速二极管D37的正极连接至防雷地PE；

高速二极管D30、D32、D34、D36的负极分别连接在高速二极管D29、D31、D33、D35的正极，D30、D32的正极均连接至高速二极管D38的正极，高速二极管D38的负极连接至防雷地PE。

9.根据权利要求8所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，所述瞬态抑制二极管为4个瞬态抑制二极管TVS1-TVS4，瞬态抑制二极管TVS1串联在高速二极管D5和D6之间，瞬态抑制二极管TVS2串联在高速二极管D15和D16之间，瞬态抑制二极管TVS3串联在高速二极管D23和D24之间，瞬态抑制二极管TVS4串联在高速二极管D31和D32之间。

10.根据权利要求1所述降水多传感器电涌保护器，其特征在于，还包括壳体，输入端连接器、输出端连接器、接地端均位于壳体上，导线、电阻、放电支路位于壳体内，防雷接地与接地端相连。