CN215678547U - 防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置 - Google Patents

Abstract

防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，包括控制器，在控制器上连接有数据采集组件、电源保护组件、稳压器、漏电流检测组件和通讯组件；所述数据采集组件为AD采集器，所述漏电流检测组件包括电流传感器和测量器，所述电流传感器包括开口式罗氏线圈，所述控制器的型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过一号引脚与稳压器相连，所述控制器通过十六号引脚与AD采集器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚、三十四号引脚和三十五号引脚与485通讯器相连，所述控制器通过四十号引脚与漏电流检测组件相连，所述控制器通过四十八号引脚与电源保护组件相连。

Description

防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置

技术领域：

本实用新型涉及防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置。

背景技术：

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。产生雷电的条件是雷雨云中有积累并形成极性，根据不同的地形及气象条件，雷电一般可分为热雷电、锋雷电和地形雷电三大类。

通常情况下，热雷电是夏天经常在午后发生的一种雷电，经常伴有暴雨或冰雹。热雷电形成很快、持续时间不长，1～2小时；雷区长度不超过200～300km，宽度不超过几十千米；而强大的冷气或暖气流同时侵入某处时，冷暖空气接触的封面或附近可产生冷锋雷电，地形雷电一般出现于地形空旷地区，它的规模较小，发生频率较高。

为了减少雷电带来的损失和危害，一般情况下都需要设置防雷装置，在防雷装置中，对于电流的检测一直都是重要的检测内容，而在现有的防雷检测装置中，每个检测功能组件基本都是单独设置的，互相之间的联动较少，导致防雷检测装置的功能单一，不具有较强通用性，应用范围较窄，从而不能准确反馈出防雷装置的性能；同时，检测得到的数据不能够及时上传到用户端的设备，响应速度较慢，时效性差，也容易出现数据的遗失和误差。

实用新型内容：

本实用新型实施例提供了防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，结构设计合理，基于控制器的集成控制作用，结合多类型电气元件和通讯方式，能够对防雷装置进行漏电流参数的精准检测和快速传输，将检测装置内的各个功能模块进行联动配合，以丰富整个检测装置的功能，并且还增设了在线传输功能，通过多类型的通讯器进行数据的及时快速精准上传，提升响应速度和时效性，减少误差，准确反馈出防雷装置的性能，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，包括控制器，在控制器上连接有数据采集组件、电源保护组件、稳压器、漏电流检测组件和通讯组件；所述数据采集组件为AD采集器，用于采集电流信号或电压信号，所述稳压器用于为控制提供持久稳定的供电电压，所述电源保护组件用于保护控制器电源免受干扰、抑制浪涌电压和电流，所述漏电流检测组件用于检测漏电流信号，所述通讯组件用于控制器与上位机建立通讯连接，以实现数据的传输；所述漏电流检测组件包括电流传感器和测量器，所述电流传感器包括开口式罗氏线圈，在开口式罗氏线圈上串联有测量电阻，在测量器上设有光电耦合器，以实现光信号输出；所述通讯组件包括无线收发器和485通讯器；所述控制器的型号为 STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过一号引脚与稳压器相连，所述控制器通过十六号引脚与AD采集器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚、三十四号引脚和三十五号引脚与485通讯器相连，所述控制器通过四十号引脚与漏电流检测组件相连，所述控制器通过四十八号引脚与电源保护组件相连。

所述AD采集器的型号为AD8551，在AD采集器上设有8个引脚，所述AD采集器通过六号引脚与控制器的十六号引脚相连。

所述稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，在稳压器的一号引脚上连接有UPS电源，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第六电容和第九电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第十电阻和第七电容，所述稳压器的三号引脚与控制器的一号引脚相连。

所述无线收发器的型号为ESP8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器的四号引脚与控制器的二十号引脚相连，所述无线收发器的八号引脚与控制器的二十一号引脚相连。

所述485通讯器的型号为SP3485，在485通讯器上设有8个引脚，所述485 通讯器的二号引脚和三号引脚想短接与控制器的三十四号引脚相连，所述485 通讯器的一号引脚与控制器的三十三号引脚相连，所述485通讯器的四号引脚与控制器的三十五号引脚相连。

所述电源保护组件包括接在电源火线、零线和接地点之间的氧化锌压敏电阻Re1和Re2，在电源的火线和零线之间还设有Re3，在电源的火线和零线之间设有相串联的电阻R1、R2、R3和R4，并在电阻R1、R2、R3和R4之间设有电容 C1、C2、C3和C4。

在电流传感器和测量器外部设有强磁场屏蔽机壳。

在控制器上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第三电阻、第一电容和第二电容；在控制器的七号引脚上通过第三电容和第四电阻连接电源。

本实用新型采用上述结构，通过AD采集器和控制器相结合来采集对应防雷装置的电压信号或电流信号，保证控制器接收的信号全面精细；通过电源保护组件来保护控制器的电源免受干扰，抑制浪涌电压和电流，保证控制器持续工作；通过稳压器和UPS电源相配合来为控制器提供稳定持久的供电电压，防止由于电压突变而影响控制器的性能；通过漏电流检测组件来检测相应的漏电流信号以反馈防雷装置对应的性能；通过通讯组件内的多种不同的收发器和通讯器使上位机和控制器之间建立数据传输通道，实现数据的传输，具有实用简便、高效安全的优点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的控制器的电气原理图。

图3为本实用新型的通讯组件的结构示意图。

图4为本实用新型的漏电检测组件的结构示意图。

图5为本实用新型的电源保护组件的电气原理图。

图6为本实用新型的AD采集器的电气原理图。

图7为本实用新型的稳压器的电气原理图。

图8为本实用新型的无线收发器的电气原理图。

图9为本实用新型的485通讯器的电气原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-9中所示，防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，包括控制器，在控制器上连接有数据采集组件、电源保护组件、稳压器、漏电流检测组件和通讯组件；所述数据采集组件为AD采集器，用于采集电流信号或电压信号，所述稳压器用于为控制提供持久稳定的供电电压，所述电源保护组件用于保护控制器电源免受干扰、抑制浪涌电压和电流，所述漏电流检测组件用于检测漏电流信号，所述通讯组件用于控制器与上位机建立通讯连接，以实现数据的传输；所述漏电流检测组件包括电流传感器和测量器，所述电流传感器包括开口式罗氏线圈，在开口式罗氏线圈上串联有测量电阻，在测量器上设有光电耦合器，以实现光信号输出；所述通讯组件包括无线收发器和485通讯器；所述控制器的型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过一号引脚与稳压器相连，所述控制器通过十六号引脚与AD采集器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚、三十四号引脚和三十五号引脚与485通讯器相连，所述控制器通过四十号引脚与漏电流检测组件相连，所述控制器通过四十八号引脚与电源保护组件相连。

所述AD采集器的型号为AD8551，在AD采集器上设有8个引脚，所述AD采集器通过六号引脚与控制器的十六号引脚相连。

所述稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，在稳压器的一号引脚上连接有UPS电源，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第六电容和第九电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第十电阻和第七电容，所述稳压器的三号引脚与控制器的一号引脚相连。

所述无线收发器的型号为ESP8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器的四号引脚与控制器的二十号引脚相连，所述无线收发器的八号引脚与控制器的二十一号引脚相连。

所述485通讯器的型号为SP3485，在485通讯器上设有8个引脚，所述485 通讯器的二号引脚和三号引脚想短接与控制器的三十四号引脚相连，所述485 通讯器的一号引脚与控制器的三十三号引脚相连，所述485通讯器的四号引脚与控制器的三十五号引脚相连。

所述电源保护组件包括接在电源火线、零线和接地点之间的氧化锌压敏电阻Re1和Re2，在电源的火线和零线之间还设有Re3，在电源的火线和零线之间设有相串联的电阻R1、R2、R3和R4，并在电阻R1、R2、R3和R4之间设有电容 C1、C2、C3和C4。

在电流传感器和测量器外部设有强磁场屏蔽机壳。

在控制器上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第三电阻、第一电容和第二电容；在控制器的七号引脚上通过第三电容和第四电阻连接电源。

本实用新型实施例中的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置的工作原理为：基于控制器的集成控制作用，结合多类型电气元件和通讯方式，能够对防雷装置进行漏电流参数的精准检测和快速传输，将检测装置内的各个功能模块进行联动配合，以丰富整个检测装置的功能，并且还增设了在线传输功能，通过多类型的通讯器进行数据的及时快速精准上传，提升响应速度和时效性，减少误差，准确反馈出防雷装置的性能，实用范围广泛，现有绝大多数的防雷装置均可进行适用。

在整体方案中，在控制器上依次连接有数据采集组件、电源保护组件、稳压器、漏电流检测组件和通讯组件，其中，控制器为核心组件，其型号为 STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，控制器通过一号引脚与稳压器相连，控制器通过十六号引脚与AD采集器相连，控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，控制器通过三十三号引脚、三十四号引脚和三十五号引脚与485通讯器相连，控制器通过四十号引脚与漏电流检测组件相连，所述控制器通过四十八号引脚与电源保护组件相连，从而构成了整体硬件电路，并依靠上述整体硬件电路，实现对防雷装置的精准快速检测。

优选的，AD采集器的型号为AD8551，在AD采集器上设有8个引脚，AD采集器通过六号引脚与控制器的十六号引脚相连，检测得到的电压参数或电流参数会实时传输至控制器内，防止出现数据的遗漏和丢失。

优选的，稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，在稳压器的一号引脚上连接有UPS电源，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第六电容和第九电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第十电阻和第七电容，所述稳压器的三号引脚与控制器的一号引脚相连，能够为控制器提供稳定持续的供电电压，与电源保护组件相配合使用，电源保护组件包括接在电源火线、零线和接地点之间的氧化锌压敏电阻Re1和Re2，在电源的火线和零线之间还设有Re3，在电源的火线和零线之间设有相串联的电阻R1、R2、R3和R4，并在电阻R1、R2、R3和R4之间设有电容C1、C2、C3和C4，从而在电源保护组件中形成电压抑制电路和滤波电路，电压抑制电路由氧化锌压敏电阻构成，其作用是抑制浪涌电压和电流；滤波电路由LC低通滤波电路构成，用于过滤电压、电流信号中的高频分量。

具体说明的是，氧化锌压敏电阻Re1、Re2接在电源的火线、零线和接地点之间，Re3接在电源的火线和零线之间，它们抑制了电源电压和电流浪涌对负载 RL的冲击。电容C1－C4将接地点的电压和电源电压联系在一起，使线电压和地电位关联，防止了地电位的突然变化对供电的影响。由电感和电容构成的二阶 LC电路有效抑制了电源纹波，滤除了电路中的高频杂波和干扰。电路中串入电阻R1－R4为了防止LC滤波电路产生自激振荡。通过氧化锌压敏电阻和LC滤波电路的合理结合，实现了对***电源的有效保护，保证了测量的正常进行。

优选的，通讯组件包括无线收发器和485通讯器，485通讯器的型号为 SP3485，在485通讯器上设有8个引脚，485通讯器的二号引脚和三号引脚想短接与控制器的三十四号引脚相连，485通讯器的一号引脚与控制器的三十三号引脚相连，所述485通讯器的四号引脚与控制器的三十五号引脚相连；无线收发器的型号为ESP8266，在无线收发器上设有8个引脚，无线收发器的四号引脚与控制器的二十号引脚相连，无线收发器的八号引脚与控制器的二十一号引脚相连，使上位机和控制器之间建立数据传输的通道，能够适用于多种不同的应用场景，根据实际需求进行选择。

在电流传感器和测量器外部设有强磁场屏蔽机壳，消除外部磁场的干扰，保证获取的检测数据误差较小，提升精准度。

防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置采用的电源为12V，供电模式分为两种：1.太阳能供电，2.市电供电。

进一步的，在检测装置内还能检测相对应的温湿度参数，温湿度参数以百分比的形式进行显示，方便后台工作人员进行查看，同时使结果更加直观，保证检测精准。

特别说明的是，在控制器上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第三电阻、第一电容和第二电容；在控制器的七号引脚上通过第三电容和第四电阻连接电源，防止控制器在内部程序运行的过程中出现较大的浮动和误差，进一步保证控制器平稳运行。

在上位机上能够画出电流-时间时时曲线，某一段时间的积分，电流上升陡度计算，数据存储期限30天，满足数据查询导出，雷暴的统计，多个站点从而形成网络化。

对于电流传感器，一路为PCB板罗氏线圈，减小体积，提高动态特性，方便与测量单元其他电路部分紧密结合，也方便测量单元屏蔽机壳设计及制造；另一路为串联高精度测量电阻，通过差分采样通道提取信号；双路信号同步测量，有助于消除干扰，提高测量精度。

控制器的控制信号及检测信号通过光电转换隔离端口与上位机进行通讯，对来自测量前端的电流信号进行检测，通讯距离大于200m。所有检测及控制信号都与现场主控***严格的隔离，以保证控制***不受***高压环境的干扰。

综上所述，本实用新型实施例中的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置基于控制器的集成控制作用，结合多类型电气元件和通讯方式，能够对防雷装置进行漏电流参数的精准检测和快速传输，将检测装置内的各个功能模块进行联动配合，以丰富整个检测装置的功能，并且还增设了在线传输功能，通过多类型的通讯器进行数据的及时快速精准上传，提升响应速度和时效性，减少误差，准确反馈出防雷装置的性能，实用范围广泛，现有绝大多数的防雷装置均可进行适用。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：包括控制器，在控制器上连接有数据采集组件、电源保护组件、稳压器、漏电流检测组件和通讯组件；所述数据采集组件为AD采集器，用于采集电流信号或电压信号，所述稳压器用于为控制提供持久稳定的供电电压，所述电源保护组件用于保护控制器电源免受干扰、抑制浪涌电压和电流，所述漏电流检测组件用于检测漏电流信号，所述通讯组件用于控制器与上位机建立通讯连接，以实现数据的传输；所述漏电流检测组件包括电流传感器和测量器，所述电流传感器包括开口式罗氏线圈，在开口式罗氏线圈上串联有测量电阻，在测量器上设有光电耦合器，以实现光信号输出；所述通讯组件包括无线收发器和485通讯器；所述控制器的型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过一号引脚与稳压器相连，所述控制器通过十六号引脚与AD采集器相连，所述控制器通过二十号引脚和二十一号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过三十三号引脚、三十四号引脚和三十五号引脚与485通讯器相连，所述控制器通过四十号引脚与漏电流检测组件相连，所述控制器通过四十八号引脚与电源保护组件相连。

2.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：所述AD采集器的型号为AD8551，在AD采集器上设有8个引脚，所述AD采集器通过六号引脚与控制器的十六号引脚相连。

3.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：所述稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，在稳压器的一号引脚上连接有UPS电源，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第六电容和第九电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第十电阻和第七电容，所述稳压器的三号引脚与控制器的一号引脚相连。

4.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：所述无线收发器的型号为ESP8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器的四号引脚与控制器的二十号引脚相连，所述无线收发器的八号引脚与控制器的二十一号引脚相连。

5.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：所述485通讯器的型号为SP3485，在485通讯器上设有8个引脚，所述485通讯器的二号引脚和三号引脚想短接与控制器的三十四号引脚相连，所述485通讯器的一号引脚与控制器的三十三号引脚相连，所述485通讯器的四号引脚与控制器的三十五号引脚相连。

6.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：所述电源保护组件包括接在电源火线、零线和接地点之间的氧化锌压敏电阻Re1和Re2，在电源的火线和零线之间还设有Re3，在电源的火线和零线之间设有相串联的电阻R1、R2、R3和R4，并在电阻R1、R2、R3和R4之间设有电容C1、C2、C3和C4。

7.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：在电流传感器和测量器外部设有强磁场屏蔽机壳。

8.根据权利要求1所述的防雷装置用全球定位在线电晕电流检测装置，其特征在于：在控制器上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第三电阻、第一电容和第二电容；在控制器的七号引脚上通过第三电容和第四电阻连接电源。

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