JP2006145441A - Thunder-approach detector - Google Patents
Thunder-approach detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006145441A JP2006145441A JP2004338072A JP2004338072A JP2006145441A JP 2006145441 A JP2006145441 A JP 2006145441A JP 2004338072 A JP2004338072 A JP 2004338072A JP 2004338072 A JP2004338072 A JP 2004338072A JP 2006145441 A JP2006145441 A JP 2006145441A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lightning
- circuit
- approach
- thunder
- lightning protection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、雷の接近を検知することができる雷接近検知装置に関する。更に詳しくは、検出漏れや誤検出が少なく、雷までの距離を求めることができる雷接近検知装置に関する。本雷接近検知装置は、農業用温室の温度管理等に使用するコンピュータ、事務所及び一般家庭等で使用するコンピュータ、携帯電話、放送設備及び通信設備等の無線中継局、NC工作機械の制御装置、並びに需要家の各種電気機器等の外部機器を電気回路より切り離したり、雷サージ保護回路に切り換えたりする保護装置等に使用することができる。また、運動場、キャンプ場、及びゴルフ場等の屋外施設で使用する光や音等を用いた警報装置等に用いることができる。 The present invention relates to a lightning approach detection device capable of detecting the approach of lightning. More specifically, the present invention relates to a lightning approach detection device that can detect the distance to lightning with few detection omissions and false detections. This lightning approach detection device is a computer used for temperature management of agricultural greenhouses, computers used in offices and general households, wireless relay stations such as mobile phones, broadcasting facilities and communication facilities, NC machine tool control devices In addition, it can be used for a protection device for disconnecting external devices such as various electric devices of consumers from the electric circuit or switching to a lightning surge protection circuit. Further, it can be used for alarm devices using light, sound, etc. used in outdoor facilities such as athletic fields, campgrounds, and golf courses.
雷雨及び落雷による障害に備えて、コンピュータ等の電子機器の電源を切ったり、窓を閉めたりするために、雷を接近したことを検知する手段が望まれている。
このような雷接近検知の手段として、雷に伴って発生する雷電波や電界強度の変化を検出する方法が知られている(特許文献1及び2を参照)。
There is a demand for a means for detecting that a lightning is approaching in order to turn off the power of an electronic device such as a computer or close a window in preparation for a failure caused by a thunderstorm or lightning.
As a means for detecting the approach of lightning, there is known a method for detecting a change in lightning radio wave or electric field intensity generated with lightning (see
しかし、規模が小さく頻繁に発生する雷、及び規模が大きいがまれに発生する雷等の異なる条件の雷を検出することが考慮されていないため、検出漏れや誤検出が起きる恐れがあった。
本発明は、このような問題点を解決するものであり、検出漏れや誤検出が少なく、雷までの距離を求めることができる雷接近検知装置を提供することを目的とする。
However, since detection of lightning of different conditions such as lightning that is small and frequently generated, and lightning that is large but rarely occurs is not taken into consideration, there is a possibility of detection omission and false detection.
The present invention solves such problems, and an object thereof is to provide a lightning approach detection device that can detect the distance to lightning with few detection omissions and false detections.
本発明は、以下の通りである。
1.雷が発する雷電波を受信するアンテナと、該アンテナで受信した所定周波数帯域の雷電波を保持するタンク回路と、該タンク回路に保持された雷電波の整流を行う整流回路と、該整流された雷電波の積分を行う積分回路と、規定以上の強度の該積分された雷電波が、所定時間当たりに一定回数以上検出された場合に接近信号を出力する接近判定回路と、を備えることを特徴とする雷接近検知装置。
2.上記所定周波数帯域は、10〜200kHzである上記1.記載の雷接近検知装置。
3.上記接近判定回路は、上記強度及び上記回数が異なる条件で雷接近を検出する2以上の判定回路と、該判定回路の少なくとも1つが雷接近を検出したときに接近信号を出力する接近出力回路と、を具備する上記1.又は2.記載の雷接近検知装置。
4.静電界強度変化量を求める静電界強度測定回路、及び雷接近と判定したときの静電界強度変化量と、上記タンク回路に保持された雷電波強度との比から雷の距離を算出する距離算出回路を更に備える上記1.乃至3.のいずれかに記載の雷接近検知装置。
5.上記雷の距離が所定値より短くなったときに外部機器の電源線が開放状態にする耐雷スイッチを具備する耐雷回路と、を更に備える上記4.記載の雷接近検知装置。
6.上記接近信号の受信時から一定時間後に耐雷信号を出力するタイマ回路と、該耐雷信号を受信したときに外部機器の電源線が開放状態にする耐雷スイッチを具備する耐雷回路と、を更に備える上記1.乃至5.のいずれかに記載の雷接近検知装置。
7.上記雷の距離が所定値より短くなったときに外部機器の電源線に耐雷トランスを挿入する耐雷回路を更に備える上記4.記載の雷接近検知装置。
8.上記接近信号の受信時から一定時間後に耐雷信号を出力するタイマ回路と、該耐雷信号を受信したときに外部機器の電源線に耐雷トランスを挿入する耐雷回路と、を更に備える上記1.、2.、3.、4.及び7.のいずれかに記載の雷接近検知装置。
The present invention is as follows.
1. An antenna for receiving a lightning radio wave generated by lightning, a tank circuit for holding a lightning radio wave of a predetermined frequency band received by the antenna, a rectifying circuit for rectifying the lightning electromagnetic wave held in the tank circuit, and the rectified An integration circuit that integrates lightning radio waves, and an approach determination circuit that outputs an approach signal when the integrated lightning radio waves with an intensity greater than a specified level are detected more than a predetermined number of times per predetermined time. Thunder approach detector.
2. The predetermined frequency band is 10 to 200 kHz. The described lightning approach detection device.
3. The approach determination circuit includes two or more determination circuits that detect lightning approach under different conditions of the intensity and the number of times, and an approach output circuit that outputs an approach signal when at least one of the determination circuits detects a lightning approach The above 1. comprising. Or 2. The described lightning approach detection device.
4). Electrostatic field strength measurement circuit that determines the amount of change in electrostatic field strength, and distance calculation that calculates the distance of lightning from the ratio of the amount of change in electrostatic field strength when it is determined that lightning is approaching and the intensity of the lightning radio wave held in the tank circuit. The above-described 1. further comprising a circuit. To 3. The lightning approach detection apparatus in any one of.
5. 3. A lightning protection circuit comprising a lightning protection switch that opens a power line of an external device when the lightning distance is shorter than a predetermined value. The described lightning approach detection device.
6). A timer circuit that outputs a lightning protection signal after a predetermined time from the reception of the approach signal; and a lightning protection circuit that includes a lightning protection switch that opens a power line of an external device when the lightning protection signal is received. 1. To 5. The lightning approach detection apparatus in any one of.
7). 3. A lightning protection circuit for further inserting a lightning protection transformer into a power line of an external device when the distance of the lightning becomes shorter than a predetermined value. The described lightning approach detection device.
8). A timer circuit for outputting a lightning protection signal after a predetermined time from the reception of the approach signal; and a lightning protection circuit for inserting a lightning protection transformer into a power line of an external device when the lightning protection signal is received. 2. 3. 4. And 7. The lightning approach detection apparatus in any one of.
本発明の雷接近検知装置によれば、雷電波を検出することによって雷の接近を容易に検出することができる。また、タンク回路によって検知する雷電波の周波数帯域を限定し、積分回路によってノイズ対策を行ったため、雷の誤検出を減らすことができる。
更に、検出する周波数帯域を10〜200kHzにする場合は、雷の検出を容易にすることができる。また、接近判定回路が複数の判定回路と接近出力回路を備える場合は、様々な条件の雷を検出することができ、検出漏れや誤検出を防止することができる。
静電界強度変化量及び雷電波強度の比から雷の距離を算出する距離算出回路を備える場合は、雷の距離を求めることができ、本雷接近検知装置に接続された外部機器により細かな雷情報を提供することができる。
雷の距離に応じて制御を行う耐雷回路を備える場合は、雷が接近したときに耐雷状態にすることができ、接近状態の誤検出を減らすことができる。また、タイマ回路及び耐雷回路を備える場合は、外部機器が耐雷のための準備を行ってから、外部機器の保護を行うことができる。
耐雷スイッチを用いた耐雷回路を備える場合は、落雷の前に外部機器を電源線から切り離した状態にするため、落雷があっても電源線を介して雷サージが外部機器に到達することを防止することができる。
耐雷トランスを挿入する耐雷回路を備える場合は、平常時は電源線から耐雷トランスを切り離し、落雷の前に耐雷トランスを電源線に挿入した状態にするため、平常時の耐雷トランスによる電力損失を無くすことができる。
According to the lightning approach detection device of the present invention, the approach of lightning can be easily detected by detecting lightning radio waves. Further, since the frequency band of lightning radio waves detected by the tank circuit is limited and noise countermeasures are taken by the integration circuit, lightning detection errors can be reduced.
Furthermore, when the frequency band to be detected is 10 to 200 kHz, lightning can be easily detected. Moreover, when the approach determination circuit includes a plurality of determination circuits and an approach output circuit, lightning under various conditions can be detected, and detection omissions and erroneous detections can be prevented.
When equipped with a distance calculation circuit that calculates the distance of lightning from the ratio of the change in electrostatic field intensity and the lightning radio wave intensity, the distance of lightning can be obtained, and detailed lightning can be detected by an external device connected to the lightning proximity detector. Information can be provided.
When a lightning protection circuit that performs control according to the distance of lightning is provided, a lightning protection state can be achieved when lightning approaches, and erroneous detection of the approaching state can be reduced. In addition, when the timer circuit and the lightning protection circuit are provided, the external device can be protected after the external device prepares for lightning protection.
When equipped with a lightning protection circuit using a lightning protection switch, the external device is disconnected from the power line before a lightning strike, preventing lightning surges from reaching the external device via the power line even if there is a lightning strike. can do.
When equipped with a lightning protection circuit that inserts a lightning-proof transformer, the lightning-proof transformer is disconnected from the power line during normal times, and the lightning-proof transformer is inserted into the power line before a lightning strike. be able to.
以下、図1〜図7を用いて本発明である雷接近検知装置の実施の形態を説明する。
上記「周波数帯域」は、雷による電波と、それ以外ノイズとを区別しやすい帯域が好ましい。この周波数帯域は種々選択することができるが、10〜200kHz(更には12〜100kHz、特に15〜50kHz)が好ましい。このような範囲の周波数としたのは(1)雷によって発する雷電波の電界強度は10〜100kHzが他の周波数より電界強度が高いためSN比を高めることができ、(2)アンテナで受信した雷電波は、タンク回路で積分されるが、このタンク回路のQは、高周波の方が高くすることができ、(3)ラジオ、テレビ等の電子機器、自動車などから発生するノイズは、約200kHz以上が多いためである。
Hereinafter, an embodiment of a lightning approach detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The “frequency band” is preferably a band in which it is easy to distinguish radio waves caused by lightning and other noises. Although this frequency band can be selected in various ways, it is preferably 10 to 200 kHz (more preferably 12 to 100 kHz, particularly 15 to 50 kHz). The frequency in such a range is (1) The electric field intensity of the lightning radio wave emitted by lightning is 10 to 100 kHz because the electric field intensity is higher than other frequencies, so the SN ratio can be increased. (2) Received by the antenna Lightning radio waves are integrated in the tank circuit, but the Q of this tank circuit can be higher at higher frequencies. (3) Noise generated from electronic equipment such as radio and television, automobiles, etc. is about 200 kHz. This is because there are many.
上記「タンク回路」は、コンデンサとコイルを用いた共振回路であり、本雷接近検知装置によって検出する雷電波のうち、検知に用いる周波数帯域を整流回路に選択出力するために用いられる。
また、タンク回路のQは0.5≦Q≦100(特に好ましくは、10≦Q≦90)が好ましい。0.5以下では振動しなくなるし、100以上では連続して発生する雷の区別が困難になるからである。
上記「整流回路」は、後段の積分回路のために雷電波を整流する回路である。
上記「積分回路」は図2に例示するように、雷電波を整形して後段の接近判定回路で検出しやすくし、雷電波以外の急峻なパルスノイズによる誤検出を防止するための回路である。また、この積分回路は、積分した雷電波の信号が後段の接近判定回路で検出可能な電位になるために必要な雷電波のサイクル数が、2〜20(好ましくは、2〜10)となるようにするのが好ましい。サイクル数が1の場合は、急峻なパルスのノイズを誤検出する恐れがあるためである。また、サイクル数が20を越えるとタンク回路に保持された雷電波が減衰し、検知できなくなるためである。
The “tank circuit” is a resonance circuit using a capacitor and a coil, and is used to selectively output to the rectifier circuit a frequency band used for detection out of lightning radio waves detected by the lightning proximity detection device.
The Q of the tank circuit is preferably 0.5 ≦ Q ≦ 100 (particularly preferably 10 ≦ Q ≦ 90). This is because if it is 0.5 or less, it will not vibrate, and if it is 100 or more, it will be difficult to distinguish lightning that occurs continuously.
The “rectifier circuit” is a circuit that rectifies lightning radio waves for an integrating circuit in the subsequent stage.
As shown in FIG. 2, the “integration circuit” is a circuit for shaping a lightning radio wave so that it can be easily detected by an approach determination circuit at a later stage and preventing erroneous detection due to steep pulse noise other than the lightning radio wave. . Further, in this integrating circuit, the number of lightning radio wave cycles necessary for the integrated lightning radio wave signal to be a potential that can be detected by the approach determination circuit in the subsequent stage is 2 to 20 (preferably 2 to 10). It is preferable to do so. This is because when the number of cycles is 1, steep pulse noise may be erroneously detected. Further, if the number of cycles exceeds 20, the lightning radio wave held in the tank circuit is attenuated and cannot be detected.
上記「接近判定回路」は、積分回路によって整形された雷電波が接近条件を満たすかどうかを判定することによって、雷接近を判定する回路である。この「接近条件」は、雷電波の強さや、所定時間当たりの雷電波の検知回数等を用いることができる。このうち、強度が一定以上の雷電波が所定時間当たりに一定回数以上検出されたときとするのが好ましい。
上記「強度」は任意に選択することができるが、通常空電界強度が3〜15kV/m(好ましくは3.5〜14kV/m、特に好ましくは4〜13kV/m)以上、及び/又は上記積分回路より出力される電圧が0.5〜20V(好ましくは1〜15V、特に好ましくは2〜10V)以上の雷電波を検出できる強度とすることができる。また、「所定時間」は任意に選択することができ、通常2〜30分(好ましくは、3〜20分、特に好ましくは5〜20分)の任意の時間にすることができる。更に、上記「一定回数」も任意に選択することができ、通常1〜50回(好ましくは1〜30回、特に好ましくは1〜20回)とすることができる。
The “approach determination circuit” is a circuit that determines whether or not lightning is approaching by determining whether or not the lightning radio wave shaped by the integrating circuit satisfies the approach condition. As this “approach condition”, the intensity of lightning radio waves, the number of times of lightning radio wave detection per predetermined time, or the like can be used. Among these, it is preferable that a lightning radio wave with a certain intensity or more is detected a certain number of times or more per predetermined time.
The “strength” can be arbitrarily selected, but usually the air field intensity is 3 to 15 kV / m (preferably 3.5 to 14 kV / m, particularly preferably 4 to 13 kV / m) and / or above. The voltage output from the integrating circuit can be set to an intensity at which lightning radio waves of 0.5 to 20 V (preferably 1 to 15 V, particularly preferably 2 to 10 V) can be detected. In addition, the “predetermined time” can be arbitrarily selected, and can be an arbitrary time of usually 2 to 30 minutes (preferably 3 to 20 minutes, particularly preferably 5 to 20 minutes). Furthermore, the above “fixed number of times” can also be arbitrarily selected, and can usually be 1 to 50 times (preferably 1 to 30 times, particularly preferably 1 to 20 times).
また、接近判定回路は、異なる接近条件である2以上の判定回路と、それらの判定結果を基に接近信号を出力するかどうかを決定する接近出力回路と、を備えたものとすることができる。複数の接近条件を基に接近信号を出力するかどうかを決定することで、雷電波の波形が異なる様々な雷を検出することができる。
この例として、積分回路から出力される信号電圧が低レベル値(例えば空電界強度が3〜7kV/m以上、及び/又は上記積分回路の出力が0.5〜5V以上)を超えた回数が、10分間に2回以上ある場合に雷接近を判定する第1判定回路と、積分回路から出力される信号電圧が高レベル値(例えば空電界強度が7〜15kV/m以上、及び/又は上記積分回路の出力が5〜20V以上)を超えた回数が、10分間に1回以上ある場合に雷接近を判定する第2判定回路と、各判定回路の少なくとも1つが雷接近を検出したときに接近信号を出力する接近出力回路と、を備えた接近判定回路とすることができる。
このような接近判定回路は、第1判定回路によって規模が小さく頻繁に発生する雷を検出し、第2判定回路によって規模が大きいがまれに発生する雷を検出することができるため、一方の判定回路では検出できない雷を他方の判定回路で検出し、検出漏れを減らすことができる。
尚、判定回路の数、及び各判定回路の信号電圧及び回数は、上記空電界強度及び一定回数の範囲で任意に選択することができる。
Further, the approach determination circuit may include two or more determination circuits that are different approach conditions and an approach output circuit that determines whether or not to output an approach signal based on the determination results. . By determining whether to output an approach signal based on a plurality of approach conditions, it is possible to detect various lightnings with different lightning wave waveforms.
As an example of this, the number of times that the signal voltage output from the integration circuit exceeds a low level value (for example, the air field intensity is 3 to 7 kV / m or more and / or the output of the integration circuit is 0.5 to 5 V or more). The first determination circuit that determines the approach of lightning when there are two or more times in 10 minutes, and the signal voltage output from the integration circuit is a high level value (for example, the air field intensity is 7 to 15 kV / m or more and / or the above When the number of times that the output of the integration circuit exceeds 5 to 20 V or more is one or more times in 10 minutes, and when at least one of the determination circuits detects the approach of lightning An approach determination circuit including an approach output circuit that outputs an approach signal can be provided.
Such an approach determination circuit can detect lightning that is small and frequently generated by the first determination circuit, and can detect lightning that is large but rarely generated by the second determination circuit. Lightning that cannot be detected by the circuit can be detected by the other determination circuit, and detection omission can be reduced.
Note that the number of determination circuits and the signal voltage and number of times of each determination circuit can be arbitrarily selected within the range of the air field intensity and a fixed number of times.
上記「接近信号」は、本雷接近検知装置が雷の接近を検知したことを示す信号である。また、この接近信号は、タイマ回路及び距離算出回路等に出力しても良いし、任意の外部機器に対して送信することができる。
また、接近信号の出力方法は任意に選択することができ、有線の他、光ファイバ、無線等を用いることができる。特に光ファイバを用いることによって機器間の絶縁をすることができ、落雷に伴う雷サージが伝達されないため好ましい。
The “approach signal” is a signal indicating that the lightning approach detection device has detected the approach of lightning. The approach signal may be output to a timer circuit, a distance calculation circuit, or the like, or can be transmitted to any external device.
Moreover, the output method of an approach signal can be selected arbitrarily, and an optical fiber, a radio | wireless, etc. can be used other than a wire. In particular, the use of an optical fiber is preferable because insulation between devices can be performed, and a lightning surge caused by a lightning strike is not transmitted.
上記「タイマ回路」は、接近判定回路から接近信号の受信時から一定時間後に耐雷信号を出力する回路である。この一定時間は、任意に選択することができ、例えば、雷検知後保護が必要になる時間を予め求めて用いることができる。
上記「耐雷回路」は図3に例示するように、外部機器の電源線33が電源32に接続された平常状態、又は電源から電源線33から切断された耐雷状態を切り替える耐雷スイッチ24と、を備えた回路である。このような耐雷回路によれば、落雷の前に外部機器を電源線から切り離した状態にするため、落雷があっても電源線を介して雷サージが外部機器に到達することを防止することができる。このような耐雷スイッチは、耐雷状態時に雷サージを遮断できるものが好ましい。また、耐雷スイッチ24は、動作制御手段26によって切換動作を行う。
更に、耐雷回路は図7に例示するように、耐雷トランス21と、バイパス線22と、該バイパス線22が外部機器の電源32の電源線33中に挿入される平常状態、又は該耐雷トランス21が該電源線33中に挿入される耐雷状態を切り替える状態切替スイッチ231、232と、を備えた回路とすることができる。このような耐雷回路によれば、平常時は電源線から耐雷トランスを切り離し、落雷の前に耐雷トランスを電源線に挿入した状態にするため、平常時の耐雷トランスによる電力損失を無くすことができる。また、状態切替スイッチ231、232は、動作制御手段26によって切換動作を行う。
上記動作制御手段は、耐雷信号を受信して耐雷スイッチ24又は状態切替スイッチ231、232を切り換える手段である。また、受信する耐雷信号はタイマ回路16及び距離算出回路19の少なくとも一方から受信することができる。更に、外部機器から出力される耐雷信号を受信して、各スイッチを切り換えてもよい。
The “timer circuit” is a circuit that outputs a lightning protection signal after a predetermined time from the time when the approach signal is received from the approach determination circuit. The certain time can be arbitrarily selected. For example, the time required for protection after lightning detection can be obtained and used in advance.
As shown in FIG. 3, the “lightning protection circuit” includes a
Furthermore, as illustrated in FIG. 7, the lightning protection circuit includes a
The operation control means is means for receiving the lightning protection signal and switching the
上記「静電界強度測定回路」は、雷に伴う静電界強度の変化量を測定する回路である。この回路は、静電界強度の測定回路であればよく、特に問わない。
上記「距離算出回路」は、静電界強度変化量及び雷電波強度の比から雷の距離を算出する回路である。
雷の発生に伴って図5に例示するように、静電界強度が変化する。この静電界強度変化量Δs(通常、10〜100kV/mの大きさである)と、タンク回路に保持された雷電波の強度Eとの比であるΔs/Eと、雷の発生距離をグラフにすると、図6に例示するように一定距離以上では略一定の曲線となる。
例えば、雷発生場所が検出位置から3km離れた場所であり雷の主放電電流の大きさが20kAhである場合は、雷電波の強度Eであるタンク回路の出力電圧が2V、静電界強度変化量Δsが5kV/mとなり、Δs/Eは2.5である。また、同距離の雷の主放電電流の大きさが40kAhである場合は、雷電波の強度Eであるタンク回路の出力電圧が2.5V、静電界強度変化量Δsが5.4kV/mとなり、Δs/Eが2.16を示し、主放電電流の大きさが20kAhである場合とほぼ同じ値となることがわかる。このように、Δs/Eは、主放電の大きさに関係することなく、一定距離以上(図6においては3km以上)では略一定の直線となる。このため、比Δs/Eから雷の発生距離を求めることが見いだすことができる。
また、雷を検出する距離は、任意に選択することができるが、本雷接近検知装置のアンテナから半径6km以内(更に好ましくは4km以内、特に好ましくは2km以内)のが好ましい。検出できる距離が近すぎると、耐雷のための準備を行う前に落雷が起きる恐れがあるため好ましくないからである。
The “electrostatic field strength measuring circuit” is a circuit that measures the amount of change in electrostatic field strength caused by lightning. This circuit is not particularly limited as long as it is an electrostatic field strength measuring circuit.
The “distance calculation circuit” is a circuit that calculates the distance of lightning from the ratio of the change in electrostatic field intensity and the lightning intensity.
As illustrated in FIG. 5, the electrostatic field strength changes with the occurrence of lightning. A graph of Δs / E, which is a ratio of the electrostatic field intensity change amount Δs (usually 10 to 100 kV / m) and the intensity E of the lightning electric wave held in the tank circuit, and the lightning generation distance Then, as illustrated in FIG. 6, a substantially constant curve is obtained at a certain distance or more.
For example, when the location of lightning is 3 km away from the detection position and the magnitude of the main discharge current of lightning is 20 kAh, the output voltage of the tank circuit, which is the intensity E of the lightning radio wave, is 2 V, and the amount of change in electrostatic field strength Δs is 5 kV / m, and Δs / E is 2.5. When the main discharge current of lightning of the same distance is 40 kAh, the output voltage of the tank circuit, which is the intensity E of the lightning radio wave, is 2.5 V, and the electrostatic field strength change Δs is 5.4 kV / m. , Δs / E is 2.16, and it can be seen that the value is substantially the same as that when the magnitude of the main discharge current is 20 kAh. Thus, Δs / E becomes a substantially constant straight line at a certain distance or more (3 km or more in FIG. 6) regardless of the magnitude of the main discharge. For this reason, it can be found that the lightning generation distance is obtained from the ratio Δs / E.
The lightning detection distance can be arbitrarily selected, but is preferably within a radius of 6 km (more preferably within 4 km, particularly preferably within 2 km) from the antenna of the lightning proximity detector. This is because if the distance that can be detected is too close, lightning may occur before making preparations for lightning protection.
本実施例1の雷接近検知装置は、雷の接近を半径約2kmの距離から検知して外部機器に通知すると共に、一定時間後に、外部機器の電源を切断する耐雷装置である。
本雷接近検知装置は、図1に示すように、アンテナ11、タンク回路12、整流回路13、積分回路14、接近判定回路15、タイマ回路16、耐雷回路2を備える。また、本雷接近検知装置1は、外部機器3に接続して使用される。この外部機器3は、特に種類等を限定しないが、例えば、工業用及び農業用等のコンピュータ、配電設備、無線通信装置等を挙げることができる。これらの外部機器3は、接近判定回路15から出力される接近信号を入力することができ、接近信号を入力した場合に耐雷のための任意の動作を行うことができる。
The lightning approach detection device according to the first embodiment is a lightning protection device that detects the approach of lightning from a distance of a radius of about 2 km and notifies an external device, and turns off the power supply of the external device after a certain time.
As shown in FIG. 1, the lightning approach detection device includes an
タンク回路12は、共振周波数が約20kHzのLC共振回路である。またQは、25である。
積分回路14は、サイクル数が3の20kHzの雷電波によって第1判定回路151の検出レベル値を超える定数で積分する(図2参照)。
接近判定回路15は、第1判定回路151、第2判定回路152及び接近判定回路153を備える。第1判定回路151は、積分回路14から出力される信号電圧が低レベル値(空電界強度が4kV/m以上)を超えた回数が、10分間に2回以上ある場合に雷接近を判定し、接近判定回路153に通知する。第2判定回路152は、積分回路14から出力される信号電圧が高レベル値(空電界強度が8kV/m以上)を超えた回数が、10分間に1回以上ある場合に雷接近を判定し、接近判定回路153に通知する。
The
The
The approach determination circuit 15 includes a first determination circuit 151, a
タイマ回路16は、接近判定回路15から出力される接近信号を入力後、0〜60秒の任意に設定した秒数を経過したときに、耐雷回路2に対して耐雷状態にする指示信号を出力する。また、最後の接近信号から900秒経過したときに、耐雷回路2に対して平常状態にする指示信号を出力する。
耐雷回路2は図3に示すように、外部機器の電源線33が電源32に接続される平常状態、又は該電源線33が電源32から切断される耐雷状態を切り替える耐雷スイッチ24と、耐雷スイッチ24の切換動作を制御する動作制御手段26とを備えた回路である。耐雷スイッチ24は、動作制御手段26によって動作し、電源線33と電源32との接続状態を切り換える機械接点スイッチである。
動作制御手段26は、タイマ回路16から出力される耐雷信号に応じて耐雷スイッチ24の切換を行う。尚、動作制御手段26は、手動スイッチを設けて手動で切換を行ってもよいし、外部機器3からの耐雷信号を受付で切換を行ってもよい。
The
As shown in FIG. 3, the
The operation control means 26 switches the
このような雷接近検知装置は、雷電波がアンテナ11に到達すると、タンク回路12で保持し、整流回路13で整流した後、積分回路14で積分を行う。また、積分された雷電波は、接近判定回路15の第1判定回路151、第2判定回路152によって判定され、判定回路151、152のいずれか一方の判定条件を満たした場合、接近判定回路153から接近信号を外部機器3とタイマ回路16に出力する。
タイマ回路16は接近信号を受信後、一定時間経過後に電源線33を切断するように、耐雷信号を耐雷回路2に出力し、外部機器3を雷サージから保護できるようにする。また、外部機器3は、接近信号を受信して任意の処理を行うことができる。
In such a lightning approach detection device, when a lightning radio wave reaches the
After receiving the approach signal, the
本雷接近検知装置は、タンク回路によって検知する雷電波の周波数帯域を限定し、積分回路によってノイズ対策を行ったため、雷の誤検出を減らすことができる。
更に、検出する周波数帯域を10〜200kHzにすることで、雷の検出を容易にすることができる。また、接近判定回路が複数の判定回路と接近出力回路を備えることで、様々な条件の雷を検出することができ、検出漏れや誤検出を防止することができる。
また、タイマ回路及び耐雷回路を備えることで、外部機器の終了処理を待ってからその電源を切断し、雷サージから保護することができる。
Since this thunder approach detection device limits the frequency band of the lightning radio wave detected by the tank circuit and takes noise countermeasures by the integration circuit, it can reduce false detection of lightning.
Furthermore, the detection of lightning can be facilitated by setting the frequency band to be detected to 10 to 200 kHz. In addition, since the approach determination circuit includes a plurality of determination circuits and an approach output circuit, lightning under various conditions can be detected, and detection omission and erroneous detection can be prevented.
In addition, by providing the timer circuit and the lightning protection circuit, it is possible to protect the device from lightning surge by cutting off the power supply after waiting for termination processing of the external device.
本実施例2の雷接近検知装置は、雷の接近とその距離を外部機器に通知すると共に、一定時間後、及び/又は雷の距離が一定範囲内のときに、耐雷トランスを外部機器の電源線に挿入する耐雷装置である。
本雷接近検知装置は、図4に示すように、アンテナ11、タンク回路12、整流回路13、積分回路14、接近判定回路15、タイマ回路16、静電界アンテナ17、静電界強度測定回路18、距離算出回路19、耐雷回路2’を備える。また、本雷接近検知装置1は、外部機器3に接続して使用される。
尚、アンテナ11、タンク回路12、整流回路13、積分回路14、接近判定回路15、タイマ回路16は、実施例1と同じであるため説明を省略する。
The lightning approach detection device according to the second embodiment notifies the external device of the approach of lightning and its distance, and after a certain time and / or when the lightning distance is within a certain range, the lightning transformer is connected to the power supply of the external device. A lightning protection device to be inserted into the wire.
As shown in FIG. 4, the lightning approach detection device includes an
Since the
静電界強度測定回路18は、静電界アンテナ17を用いて静電界強度を測定する回路である。
距離算出回路19は、タンク回路12から雷電波の強度を取得し、この雷電波強度と、静電界強度測定回路18から得られる静電界強度との比を求め、図6に示す距離算出曲線から、該比に相当する距離を求める回路である。また、求めた距離は、外部機器3に出力する。更に、距離が2km以内の場合は、耐雷回路2に耐雷信号を出力する。
耐雷回路2’は、図3に示すように、耐雷トランス21と、バイパス線22と、該バイパス線22が外部機器の電源線33中に挿入される平常状態、又は該耐雷トランス21が該電源線33中に挿入される耐雷状態を切り替える状態切替スイッチ231、232と、状態切替スイッチ231、232の切換動作を制御する動作制御手段26とを備えた回路である。
耐雷トランス21は、トランスの1次−2次間を絶縁し、また雷サージ等を吸収することができるトランスである。
バイパス線22は、耐雷トランスが電源線33に挿入されていない平常状態において、電源線33に接続される配線である。
状態切替スイッチ231、232は、動作制御手段26によって動作し、電源線33に耐雷トランス21又はバイパス線22を切り替えて接続するための機械接点スイッチである。また、状態切替スイッチ231は、電源側の状態切替スイッチ231と、外部機器側の状態切替スイッチ232との二組が設けられている。
動作制御手段26は、タイマ回路16から出力される耐雷信号に応じて状態切替スイッチ231、232の切換を行う。尚、動作制御手段26は、距離算出回路19から出力される耐雷信号に応じて状態切替スイッチ231、232の切換を行うこともできる。また、手動スイッチを設けて手動で切換を行ってもよいし、外部機器3からの耐雷信号を受付で切換を行ってもよい。
タイマ回路16及び距離算出回路19の少なくとも一方から耐雷信号を受信したときに、状態切替スイッチ231、232を動作させて、電源線33に耐雷トランス21又はバイパス線22を切り替える。
The electrostatic field strength measurement circuit 18 is a circuit that measures the electrostatic field strength using the
The distance calculation circuit 19 acquires the intensity of the lightning radio wave from the
As shown in FIG. 3, the
The lightning
The
The state changeover switches 231 and 232 are mechanical contact switches that are operated by the operation control means 26 and switch the lightning
The operation control means 26 switches the state changeover switches 231 and 232 in accordance with the lightning protection signal output from the
When a lightning protection signal is received from at least one of the
本実施例2の雷接近検知装置は、実施例1の雷接近検知装置の効果に加え、静電界強度変化量及び雷電波強度の比から雷の距離を算出する距離算出回路19を備えることで、雷の距離を求めることができ、本雷接近検知装置に接続された外部機器3に、より細かな雷情報を提供することができる。
更に、雷の距離に応じて制御を行う耐雷回路2’を備えるため、平常時は電源線から耐雷トランスを切り離し、落雷の前に耐雷トランスを電源線に挿入した状態にすることができ、平常時の耐雷トランスによる電力損失を無くすことができる。
In addition to the effect of the lightning approach detection device of the first embodiment, the lightning approach detection device of the second embodiment includes a distance calculation circuit 19 that calculates the distance of lightning from the ratio of the change in electrostatic field intensity and the lightning radio wave intensity. The distance of lightning can be obtained, and finer lightning information can be provided to the external device 3 connected to the lightning proximity detection device.
Furthermore, since the lightning protection circuit 2 'that controls according to the distance of lightning is provided, it is possible to disconnect the lightning protection transformer from the power line during normal operation and to insert the lightning protection transformer into the power supply line before lightning strike. It is possible to eliminate the power loss due to the lightning-resistant transformer.
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、本実施例1、2は、耐雷回路2、2’を備えるが、これを備えなくてもかまわない。また、実施例1に実施例2の耐雷トランスを用いた耐雷回路2’を設けてもよいし、実施例2に実施例1の耐雷スイッチを用いた耐雷回路2を設けてもよい。更に、判定回路の数は、1つのみでもよいし、3以上であってもかまわない。
また、外部機器3から、耐雷回路2に耐雷信号を出力することができる。タイマ回路16から耐雷信号が出力される前に、外部機器3の耐雷準備が終了したとき、外部機器3から耐雷回路2に直接耐雷トランスを挿入するように支持することで、より早期に雷サージから外部機器3を保護できるようにすることができる。
In the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application. That is, the first and second embodiments include the
In addition, a lightning protection signal can be output from the external device 3 to the
11;アンテナ、12;タンク回路、13;整流回路、14;積分回路、15;接近判定回路、151;第1判定回路、152;第2判定回路、153;接近判定回路、16;タイマ回路、17;静電界アンテナ、18;静電界強度測定回路、19;距離算出回路、
2、2’;耐雷回路、21;耐雷トランス、22;バイパス線、231、232;状態切替スイッチ、24;耐雷スイッチ、26;動作制御手段、3;外部機器、32;電源、33;電源線。
11; Antenna, 12; Tank circuit, 13; Rectifier circuit, 14; Integration circuit, 15; Access determination circuit, 151; First determination circuit, 152; Second determination circuit, 153; Access determination circuit, 16; 17; Electrostatic field antenna; 18; Electrostatic field strength measurement circuit; 19; Distance calculation circuit;
2, 2 '; lightning protection circuit, 21; lightning protection transformer, 22; bypass line, 231 and 232; state changeover switch, 24; lightning protection switch, 26; operation control means, 3; external device, 32; .
Claims (8)
該アンテナで受信した所定周波数帯域の雷電波を保持するタンク回路と、
該タンク回路に保持された雷電波の整流を行う整流回路と、
該整流された雷電波の積分を行う積分回路と、
規定以上の強度の該積分された雷電波が、所定時間当たりに一定回数以上検出された場合に接近信号を出力する接近判定回路と、を備えることを特徴とする雷接近検知装置。 An antenna that receives thunder-generated lightning,
A tank circuit that holds lightning radio waves of a predetermined frequency band received by the antenna;
A rectifier circuit for rectifying lightning radio waves held in the tank circuit;
An integrating circuit for integrating the rectified lightning radio wave;
A lightning approach detection device, comprising: an approach determination circuit that outputs an approach signal when the integrated lightning radio wave having an intensity higher than a specified value is detected a predetermined number of times or more per predetermined time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004338072A JP2006145441A (en) | 2004-11-22 | 2004-11-22 | Thunder-approach detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004338072A JP2006145441A (en) | 2004-11-22 | 2004-11-22 | Thunder-approach detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006145441A true JP2006145441A (en) | 2006-06-08 |
Family
ID=36625300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004338072A Pending JP2006145441A (en) | 2004-11-22 | 2004-11-22 | Thunder-approach detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006145441A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013250211A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Ohbayashi Corp | Cloud-to-ground discharge warning system |
JP2014518393A (en) * | 2011-07-06 | 2014-07-28 | アース・ネットワークス・インコーポレイテッド | Predict the possibility of severe weather |
-
2004
- 2004-11-22 JP JP2004338072A patent/JP2006145441A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014518393A (en) * | 2011-07-06 | 2014-07-28 | アース・ネットワークス・インコーポレイテッド | Predict the possibility of severe weather |
JP2013250211A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Ohbayashi Corp | Cloud-to-ground discharge warning system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6273615B2 (en) | Foreign object detection device and non-contact charging system | |
CN101573847A (en) | Systems and methods for arc fault detection | |
JP6157878B2 (en) | Non-contact power transmission system | |
KR20190137793A (en) | Wireless power charging system | |
US20110279942A1 (en) | Surge current sensor and surge protection system including the same | |
CN103792459A (en) | Methods and apparatus for testing an electronic trip device | |
JP2007225625A (en) | Leakage current interrupting device and method | |
US20160323115A1 (en) | Power Supply Protection System and Method for POE | |
US20160025794A1 (en) | Apparatus and method for detecting leakage current | |
US11313907B2 (en) | Arc discharge detection device | |
JP4758878B2 (en) | Partial discharge detector | |
US20140009296A1 (en) | Test apparatus to establish locations of electrical short circuits | |
EP3496222B1 (en) | Earth leakage circuit breaker based on the ratio of a specific harmonic current component to the fundamental wave current component | |
CN109219330A (en) | Electronic equipment | |
CN110192315A (en) | The electronic circuit of protection is provided for the power supply for reception device | |
US20150146333A1 (en) | Relay welding detector, relay equipment incorporating the same, and relay welding detecting method | |
CN104569746A (en) | Apparatus for and method of sensing arc in gas insulated switchgear using photodiode | |
RU2010151785A (en) | DEVICE AND METHOD OF DIFFERENTIAL PROTECTION AND ELECTRICAL INSTRUMENT CONTAINING SUCH DEVICE | |
CN109799404A (en) | The deterioration rate detection method and system of surge protective device | |
JP2006145441A (en) | Thunder-approach detector | |
JP2011015192A (en) | Leakage detection device for vehicle | |
JP2019184475A5 (en) | ||
US10310001B2 (en) | Short-circuit sensor | |
KR101682471B1 (en) | Method and Apparatus for Circuit Breaker Using Power Factor and Recordingmedium Storing a Program to Implement the Method | |
JP4143824B2 (en) | Lightning protection system |