一種主動式避雷裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種主動式避雷裝置，由定時器1、濕度傳感器2、單片機3、繼電器4和內置電源5等依次連接組成，其特征可按設定的時間和環境濕度參數要求，實現對被保護的電子裝置的外部連接線路的通斷控制，使得被保護的電子裝置只在處于工作時刻且環境濕度達標情況下，方建立與外部線路的連接，而絕大部分時間內，被保護的電子裝置與外部線路處于徹底斷開的安全防雷的狀態，有效降低雷擊發生時電子裝置正處于與外部線路連接的概率，降低雷電感應涌流對電子裝置的損壞概率，達到主動式避雷的目的。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種主動式避雷裝置，屬防雷和電子

技術介紹
雷電對電子產品、尤其是處于野外工作的電子產品的危害十分巨大，有報道稱，經過對常年工作于野外的水文自動化儀器的損壞因素進行分類統計，發現因雷電造成的損壞的比例高達70%以上，究其原因，可能有以下幾個方面I)雷電本身破壞力巨大。據權威部門統計，通常一次雷電所釋放的能量在數百兆焦爾(MJ)以上、放電電流幅值在幾十千安(kA)以上，放電常還包含多次重復沖擊放電，放 電的總持續時間在短至Is以內，呈典型沖擊波特點；2)水文自動化儀器絕大多數常年處于野外工作，相比于室內電子設備，因少了建筑物的屏蔽以及接地不良等因素，本身暴露在更強雷電感應環境中，使得供電、數據通信、數據采集線路極易感應串入強大的雷電流；3)當今水文自動化儀器絕大多數是電子產品，耐受電能沖擊的能力很低(一般僅為毫焦爾以下(mj))。另外，電子技術從上世紀六十年代的電子管元器件發展到八十年代大型集成電路、當今的超大規模集成電路以來，元件的耐受能量已由焦爾級降至毫焦爾級甚至更低；4)現有防雷產品性能不理想或因雷電的持續作用，導致避雷器極易產生性能下降或完全失效，同時又得不到及時更換。對于受雷電影響的對象來講，通常可將雷擊分為直擊雷和感應雷兩種，電子裝置的防雷一般是防感應雷。感應雷是因為直擊雷放電而感應到附近的金屬導體中的，感應雷主要通過電磁感應的方式產生在雷云放電時，迅速變化的雷電流在其周圍產生強大的瞬變電磁場，在其附近的導體中產生很高的感應電動勢，于是雷擊就產生了 雷電在導線上感應起電涌，并沿導線傳播到與之相連的電子設備，當這些設備的耐壓較低時就會被感應雷損壞。可以看出，感應雷產生的必要條件是金屬導體，對于電子裝置而言，就是與之連接的導線，而且，導線越長、延伸范圍越大，感應電動勢越高，引起的電涌越大。為抑制導線中的電涌，人們專利技術了線路電涌避雷器(sro)。早期的線路避雷器是開放的空氣間隙，當過電壓侵入時，空氣間隙被擊穿，過電壓被箝位到很低的水平，過電流也通過空氣間隙泄放入地，實現了避雷器對線路的保護。氣體放電型避雷器的固有缺點沖擊擊穿電壓高；放電時延較長(μ s級)；殘壓波形陡峭(dv/dt較大)。這些缺點決定了氣體放電型避雷器對敏感電氣設備的保護能力不強。在后來的研究中，人們專利技術了金屬氧化物半導體變阻器(MOV)，其伏-安特性更好，并具有響應時間快、通流容量大等許多優點，目前被普遍采用。毋容置疑，MOV避雷器也有缺點強大的雷電流可能將避雷器擊壞，而哪怕一次雷擊過程都是由多次組成，時間間隔很短，人們往往無法知道避雷器已經失效，況且即使知道，也來不及更換；避雷器也可能因工作時間長、材料老化而動作電壓下降，當動作電壓下降到低于線路正常工作電壓(尤其是通信線路)的水平時，避雷器通過的交流電流增加，一方面會導致通信設備電平異常、工作失常，另一方面會導致避雷器發熱，最終會破壞MOV器件的非線性特性，加速避雷器部分短路燒毀。綜上所述，可以認為防雷產品目前尚無萬試萬靈的產品，均不同程度存在應用范圍受限、功能和性能不夠理想、可靠性不高、在雷電發生時保護程度有限等不足。
技術實現思路
本技術的目有在于針對當前應用電子裝置避雷器現有技術存在的問題，經過對電子產品應用的某些實際應用系統(如數據采集類的系統)的工作特點進行分析發現，有一大類設計處于有計劃的間斷工作的設備，比如每一時間段(每小時、每天……)工作很短時間的一次(幾秒鐘、幾分鐘……)，實現數據采集記錄，然后向數據中心發送數據。雖然只是間斷工作，但這類系統仍然是處于常接通狀態，本技術通過時間結合環境因素控制，實現按設定時間段處于安全接通狀態，通過常斷開方法解決這類系統避雷問題，達到主動避雷目的。 本技術的目的是通過下列設計完成的由定時器(I)、濕度傳感器(2)、單片機(3)、繼電器(4)和內置電源(5)依次連接組成主動式避雷裝置，其特征是裝置內的單片機(3)同時能夠接收定時器(I)和濕度傳感器(2)發出的信號，控制繼電器(4)按定時器(I)發出的時間信號，定時斷開或閉合(接通)位于野外間斷工作的電子裝置的供電或通信線路，以降低雷擊發生時電子裝置正處于與外部連接的概率，降低雷電感應涌流對電子裝置的損壞概率，主動避雷。定時器⑴為單片機(3)提供精確日歷時鐘，自動按設定的定時通/斷時間，讓被保護的電子裝置與外部連接線路按設定要求的通斷控制，使被保護的電子裝置在設定許可的處于不工作情況下，與外部連接處于徹底斷開的狀態。在定時接通時間內，單片機(3)對濕度傳感器(2)通電使其工作并采集環境濕度數據，通過與事先設定的濕度值比較，判斷外部環境濕度的大小，間接評估雷電發生的概率并決定本次是否進行安全接通；在一次定時通斷時間內，通過采集濕度間接評估雷電發生概率并決定實現安全接通的嘗試可按設定反復多次。研究表明，雷云是產生雷電的基本因素，而空氣中有足夠的水蒸汽是雷云形成乃至放電(雷電)的必備條件。對于感應雷來說，其能量傳導為電磁場，場的傳播與距離的平方呈反比，隨著距離的增加能量迅速衰減，故防感應雷最主要的是防一定區域范圍內的雷電，這也就是本技術要通過檢測環境濕度來判斷雷擊發生概率的主要原因。主動式避雷裝置由定時器I、濕度傳感器2、單片機3、繼電器4和內置電源5等依次連接組成，置于一具有電磁屏蔽功能的保護盒中。定時器I和單片機3處于常工作狀態，定時器I產生精確時鐘，為單片機3提供時鐘，單片機3可按設定定時通斷的時間參數要求通過控制繼電器4實現對被保護的電子裝置的外部連接按設定時間的通斷控制，使得被保護的電子裝置在許可的處于不工作情況下，處于與外部連接徹底斷開的安全防雷的狀態(簡稱一次時間任務)。在一次時間任務內，單片機3對濕度傳感器2通電使其工作并采集環境濕度數據，通過與事先設定的濕度值比較，判斷外部環境濕度的大小，評估雷電發生的概率，判定本次是否安全接通；在一次時間任務周期內，通過采集濕度評估雷電發生概率實現安全接通的嘗試可反復多次，最終實現一次安全(簡稱一次安全接通)。本技術主動式避雷裝置內的單片機3接收定時器I和濕度傳感器2發出的信號，控制繼電器4斷開或閉合(接通)處于野外間斷工作的電子裝置的與外部連接的供電或通信線路，使得被保護的電子裝置只在處于工作時刻且環境濕度達標情況下，方建立與外部線路的連接，而絕大部分時間內，被保護的電子裝置與外部線路處于徹底斷開的安全防雷的狀態，有效降低雷擊發生時電子裝置正處于與外部線路連接的概率，降低雷電感應涌流對電子裝置的損壞概率，達到主動式避雷的目的。本技術采取內置雙重電池供電，自身抗雷電性能好，采用低功耗設計，通常更換電池周期為I年以上，能夠滿足大多數使用要求。本技術的主要優點是本技術針對處于有計劃的間斷工作電子設備的特點設計，克服了現有避雷器 被動泄放電涌在遭遇一定強度之上的雷電、一次雷電連續多次泄放、一段時間多次雷電等造成避雷器性能下降、失效情況下造成被保護電子裝置損壞的不足，可大大降低雷擊發生時被保護電子裝置與外部線路的連接概率，降低感應雷電流涌入的風險，實現主動式避雷。本技術設計有靈活的時間濕度設置功能，可依據環境濕度制定主動式避雷策略，濕度的設定門檻值可現場調節直至關閉，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種主動式避雷裝置，由定時器（1）、濕度傳感器（2）、單片機（3）、繼電器（4）和內置電源（5）依次連接組成，其特征是裝置內的單片機（3）同時能夠接收定時器（1）和濕度傳感器（2）發出的信號，控制繼電器（4）按定時器（1）發出的時間信號，定時斷開或閉合,接通位于野外間斷工作的電子裝置的供電或通信線路，以降低雷擊發生時電子裝置正處于與外部連接的概率，降低雷電感應涌流對電子裝置的損壞概率，主動避雷。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王維，
申請(專利權)人：王維，
類型：實用新型
國別省市：