可遠程維護的觸發式避雷針的制作方法

文檔序號:7343084
專利名稱:可遠程維護的觸發式避雷針的制作方法
技術領域
該發明為一個帶有可遠程測試其工作狀態的裝置的觸發式避雷針。
背景技術
能在雷雨天氣里提供防止雷擊的系統不僅局限于單莖式避雷針(PTS)。事實上,存在著一整個系列的被稱為“觸發式”的避雷針。觸發式避雷針利用一種使金屬尖端周圍空氣電離的物理現象,從而達到將雷電吸引到該尖端的目的。通過使用這種方法,觸發式避雷針的作用半徑可以比同尺寸的普通單莖式避雷針的大。
我們已經知道,觸發式避雷針可以使其尖端附近的空氣產生電離。國家工業環境及危險協會在2001年發表的P.Gruet先生的文獻《帶有觸發設備的避雷針的研究》介紹了關于這種裝置的研究。這種電離作用的一種實現方法,是在避雷針尖端附近分開放置兩個電極,然后使這兩個電極擊穿它們之間的空氣而進行放電。
另外,文獻“EP0192000”描述了一種尖端極化型的避雷針。在這種避雷針中,其尖端被一個火花隙實現了和大地的電絕緣。同時,尖端和一個高壓發電器的一極相連。這個高壓發電器可以是一個低壓/高壓變壓器的次級線圈。在這種情況下,避雷針尖端可產生一個周期性的高電壓。
在擁有可使空氣電離的電子裝置的同時,觸發式避雷針還可以帶有一個同步系統。該系統可以檢測到來自云層的前期放電。這種前期放電在雷電的初期發生,也就預示了雷電的馬上降臨。感知到前期放電的同步系統控制高壓發電器,產生高壓使避雷針尖端周圍的空氣電離。這樣,這個電離過程與來自云層的前期放電的降臨同步發生,并產生一個上行的放電過程。該上行放電過程很有可能與來自云層的前期放電相遇。
應該指出,在這些文獻中描述的不同種類的避雷針都可以實現能源自給。比如,它們的能量來源可以通過連接幾個太陽能電池板的集中器來實現。
觸發式避雷針的安裝是為了保護一個區域,比如一個工廠,免受雷電的損壞。該避雷針的特性應該取決于希望達到的保護等級,所在地的地理條件等。特別地,應該仔細選擇代表避雷針效能的保護半徑這一參數。
觸發式避雷針包含有很多電子系統。當雷擊來臨時,這些系統工作在比較惡劣甚至非常惡劣的條件下。所以,避雷針的正常使用期是有限的。因此,明確地知道避雷針是否處于正常工作狀態就非常重要了。
一般的檢測設備都需要維護人員在實地進行操作。由于避雷針總是安裝在建筑的高處,接近的難度較大。這樣,維護工作就變得非常棘手。事實上,這樣的維護工作很少被實行。

發明內容
這里介紹的發明提供了一個帶有遠程測試功能的觸發式避雷針。該遠程測試功能使操作者可以在遠程測試避雷針的工作狀態,實現遠程維護。
該發明的首要目的是一個觸發式避雷針。它可以實現尖端周圍空氣的電離。該避雷針的特性由其含有的以下部件描述出-測試裝置通過與其相連的至少一個傳感器的測量結果,產生能夠反映避雷針工作狀態的狀態信號。
-發射裝置根據系統的狀態信號,發射一個發射信號。
-接收裝置收到發射裝置送出的發射信號后,產生一個接收信號。
-信號顯示裝置根據接收信號,顯示出避雷針系統的工作狀態。
根據一種系統的實現模式,發射裝置將使用事先確定的頻率發射信號。
我們傾向于將接收裝置和信號顯示裝置安裝在遠程的控制箱中。
根據一種系統的實現模式,測試裝置產生的系統工作狀態信號中含有一個預先制定好的對應于該避雷針的識別號。
另外,遠程的控制箱還可以包含一個識別號選擇裝置。該裝置確定一個識別號,并將其交給信號顯示系統來顯示所對應的避雷針的工作狀態。
發明中的避雷針可以實現從休眠狀態到活動狀態的轉換。當雷電的臨近被檢測到時,系統便啟動活動狀態。然后,經過一段時間,沒有任何的雷電被檢測到,系統又變為休眠狀態。而檢測裝置產生系統狀態信號,以及發射裝置送出發射信號,都是在休眠狀態進行的。
在一種較佳的實施例中,避雷針是尖端極化型的,并處于休眠狀態。其尖端被周期性地賦予一個標準電壓。一個分壓器取得尖端的這個標準電壓的一部分,將其送至測試裝置用來生成系統狀態信號。
發射裝置和接收裝置之間的距離最好在幾十米左右。


下面將描述本發明的一個具體實施例。通過這個過程,本發明可以被更好地理解,其細節、特性以及優點也會更加明顯。當然,這里給出的只是一種描述,本發明并不局限與此。可以參考附圖。在附圖中-圖1是尖端極化避雷針系統中電子設備的原理圖。
-圖2是圖1所示避雷針系統所用的維護設備的原理圖。
具體實施例方式
下面給出了一種尖端極化避雷針的實現細節。而遠程維護系統可以裝配各種觸發式避雷針系統。
在圖1中可以看出,尖端極化避雷針不同于普通單莖式避雷針之處在于,前者的尖端1與大地之間是電絕緣的(從動態的角度講,是在沒有雷電降落到尖端1的時候)。這個絕緣由火花隙2實現。火花隙2可以由相距4厘米的兩個半球構成,兩者之間為空氣。當雷電到達尖端1時,火花隙中兩個半球間的電場就會大于27kV/cm的臨界電場值。在這一臨界值之上,空氣被電離,從而成為導電體。這樣,當雷電降落到避雷針的尖端1上時,火花隙2成為導體,電流流入大地,不會經過其他的電子器件。
尖端極化避雷針帶有一個高壓極化電路3。它可以使尖端1的電壓升到高達幾萬伏的高壓。它接到一個電壓/電壓轉換器6上。在時鐘7產生的方波信號的基礎上,電壓/電壓轉換器6產生脈沖電流為處于高壓極化電路3中的電容C充電。當極化電路3被電子開關T啟動時,電容C向低壓/高壓變壓器THT的初級線圈放電。這樣就在其次級線圈產生幾萬伏特的高壓。這樣,尖端附近的空氣就被電離。
高壓極化電路3由控制電路4控制。控制電路4與至少一個傳感器5相連。傳感器5接有一個金屬板,可以接受烏云電荷影響而產生電荷。傳感器5所帶電荷也就與烏云所帶電荷電性相反。當雷電的前期放電來臨時,傳感器5中的電荷量變化劇烈,產生一股電流。當該電流的強度超過預先指定的臨界值時,它便產生一個檢測信號,表示前期放電的到來。這個信號的電流同樣與前期放電相關。
傳感器5將這一檢測信號發到控制電路4的一個輸入端。根據該檢測信號,控制電路4產生一個同步信號并送給高壓極化電路3。
這個同步信號的到來關閉高壓極化電路3中的電子開關T,從而引發電容C向高壓變壓器THT的初級線圈放電。
同時,根據檢測信號電流的正負,也就是根據云層前期放電電荷的正負,控制電路4向高壓極化電路3發出一個極化信號。該極化信號使一個雙穩器件(圖中沒有表示)從一個狀態過渡到另一個狀態。根據這個雙穩器件的位置,系統控制穿過高壓變壓器初級線圈的電流的方向,從而使避雷針尖端的極化電性與烏云電性相反。
最后,發明中的避雷針帶有一個能量集中器8。它可以由幾個太陽能電池板9a-9c提供能量,便能產生6V的電壓來供給避雷針的各個電子裝置。避雷針就實現了能源自給。
在圖2中描述了維護裝置。它讓使用人員可以在遠程得到避雷針工作狀態的信息。
總的來說,需要做的是利用尖端極化避雷針中的電子裝置產生一個狀態信號。通過讀取這個信號,就可以了解電子器件的工作狀態,從而知道避雷針的工作狀態。
當傳感器5探測到預示雷電到來的前期放電時,避雷針就從休眠狀態轉換到活動狀態。同樣地,若傳感器5探測到周圍電場的強度超過了預先設定的臨界值,避雷針的活動狀態也會被激活。
滿足一定條件,尖端極化避雷針就會從活動狀態過渡到休眠狀態。比如說,傳感器在45分鐘內沒有探測到任何前期放電的雷電活動。當然,這個時間段的長度是可以設定的。
當尖端極化避雷針處于休眠狀態時,它的尖端1被周期性地極化。在發明中,我們傾向于將該周期時間設為90秒。
在休眠狀態,將尖端周期性極化的方法與電離尖端周圍空氣的方法幾乎是一樣的;唯一的區別是其電壓值的數量級不同。在休眠狀態,尖端的電壓被周期地升到幾千伏;而在活動狀態,它的電壓高達幾萬伏。
尖端1被火花隙2與大地絕緣;又被高壓/低壓變壓器THT賦予一個電壓。該變壓器THT的初級、次級線圈都表示在了圖2中。兩個串連電容C1、C2將尖端和大地連接,形成一個分壓器。我們選擇C1、C2的值,使得C2兩端的電壓只有幾個伏特。對于休眠狀態下尖端的10kV電壓,C1可選擇400pF,而C2選擇0.5F。這樣,C2兩端得電壓就為10V。
從C2的兩端采集的電壓被送到單穩器件10。尖端1的極化會引起電勢的變化。作為響應,單穩器件10在其輸出端發出一個事先定義好的控制信號。比如0~6V,周期為240秒的方波。
由單穩器件10的輸出端發出的控制信號被送到編碼器11的輸入端。編碼器11可以使用,比如,Motorola MC145026。
控制信號觸發編碼器11。后者在其輸出端送出一個狀態信號。這個狀態信號由一個預先定義的,可確定避雷針的識別號構成。
為了給識別號編碼,編碼器11使用一種建立在一個9位三進制數序列的基礎上的協議。每一位數在三進制的基礎上進行編碼。也就是說,可以代表三種不同的狀態。比如0V、3V和6V。編碼器11向發射器12連續發出3次這個狀態信號。
發射器12使用一個可用的發射頻率433MHz。在這種情況下,發射器12可以選用Aurel公司生產的發射模塊HF433MHz TX433 SAW。當然,這個發射頻率完全可以根據各個國家不同的頻率使用情況來選擇。這個由避雷針識別號構成的工作狀態信號被加載到433MHz的載波上,由天線14連續三次發出。
在幾十米的范圍內,該發射信號可以被移動接收裝置15接收。這個接收裝置包含一個平行六面體控制箱16。在控制箱16的一側安裝了一副套管式天線17。天線17和一個接收器相連。該接收器可以接收電磁發射信號并輸出一個接收信號。
這個接收信號隨即進入解碼器。解碼器便可生成一個指示尖端極化避雷針工作狀態的信號。如果接收信號包含至少一個和避雷針識別號對應的9位三進制序列,這個指示信號就會點亮發光二極管19,或通過揚聲器20發出一個聲音信號,用來通知使用者,該避雷針工作正常。
這樣,避雷針工作狀態的檢測就可以在地面方便、快捷地進行了。
在另一實施例中,遠程的移動接收裝置15裝有一系列選擇按鈕21。利用這些按鈕,使用者可以選定周圍被檢測到的避雷針中的一個。當一個避雷針的識別號被選定后,移動接收裝置15中的解碼器就只對該識別號對應的信號進行解碼;而信號顯示裝置則顯示出該尖端極化避雷針是否工作正常。
盡管我們通過一個具體的實例,尖端極化避雷針,來描述本發明;但它的應用決不會只限于此。實際上,一切與避雷針類似的技術及應用都可以使用本發明。特別地,電子系統中的電壓分壓器可以用來提取一個電子式避雷針兩個電極間電勢差的一個分量,從而測量這個電勢差。這兩個電極被安裝在避雷針尖端附近,一端與大地相連,負責將尖端周圍的空氣電離。同樣的方法,這樣的電壓分壓器還可以被用來測量壓電式避雷針的中空尖端和位于該尖端內部的細長尖端之間的電勢差。
權利要求
1.可使周圍空氣產生電離的觸發式避雷針,其特征在于所述避雷針裝配有-測試裝置(10、11),通過與其相連的至少一個傳感器(C2)的測量結果,產生能夠反映避雷針工作狀態的狀態信號;-發射裝置(12、14),根據系統的狀態信號,發射一個發射信號;-接收裝置(17),收到發射裝置送出的發射信號后,產生一個接收信號;-信號顯示裝置(19、20),根據接收信號,顯示出避雷針系統的工作狀態。
2.如權利要求1所述的避雷針,其特征在于所述發射裝置(12、14)可以使用預先設定好的頻率發射無線電信號。
3.如權利要求1或2所述的的避雷針,其特征在于所述接收裝置(17)及信號顯示裝置(19、20)被安裝在遠程的控制箱(15)中。
4.如權利要求1所述的避雷針,其特征在于所述測試裝置(10、11)產生的工作信號含有預先定義的避雷針的識別號。
5.如權利要求4所述的避雷針,其特征在于所述遠程控制箱(15)含有目標選擇裝置(21),利用該選擇裝置,維護人員可以指定一個避雷針的識別號;該信號顯示裝置(19、20)則顯示與該識別號對應的避雷針的工作狀態。
6.如權利要求1~5之一所述的避雷針,其特征在于所述避雷針可以在休眠狀態和活動狀態之間切換;當雷電活動被探測到時,避雷針就轉到活動狀態;當度過一段沒有任何雷電活動的時間后,它又回到休眠狀態;在休眠狀態下,該避雷針的測試裝置(10、11)生成狀態信號;其發射裝置(12、14)發射相應發射信號。
7.如權利要求6所述的避雷針,其特征在于所述避雷針類型為尖端(1)極化型;在休眠狀態下,尖端被周期賦予一個標準電壓;一個電壓分壓器(C1、C2)提取該標準電壓的一部分,生成信號并送至測試裝置(10、11),用來生成一個狀態信號。
8.如權利要求1~7之一所述的避雷針,其特征在于所述發射裝置(14)與接收裝置(17)之間的距離為幾十米。
全文摘要
本發明涉及一可使周圍空氣產生電離的觸發式避雷針。該避雷針還帶有以下裝置測試裝置(10、11),用來通過至少一個傳感器(C2)的測量結果來產生指示避雷針工作狀態的狀態信號;發射裝置(12,14),用來根據上述狀態信號發射一個發射信號;接收裝置(17),用來根據收到的發射信號產生一個接收信號;以及信號顯示裝置(19、20),用來指示避雷針的工作狀態。
文檔編號H02G13/00GK1507125SQ200310117229
公開日2004年6月23日 申請日期2003年12月8日 優先權日2002年12月6日
發明者C·克拉弗里, J·P·穆爾西亞, C 克拉弗里, 穆爾西亞 申請人:杜瓦爾梅西昂公司
再多了解一些
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
天津十一选五推荐