一种带储电电池的大气电场仪器的制作方法

1.本实用新型涉及雷电预警设备的技术领域，尤其是涉及一种带储电电池的大气电场仪器。


背景技术：

2.在雷暴云电荷的作用下，会在空间及地面产生一定强度的电场。当这一电场增大到一定数值时，就会伴随有强烈的闪电发生。近几十年来，随着社会经济的发展，由于高技术装备、微电子器件的大量采用，雷击对电力、通讯信息系统及航空航天等高科技领域的威胁愈来愈严重。
3.大气电场仪是用来测量大气电场及其变化的设备，它是利用导体在电场中产生感应电荷的原理来测量电场的。当云中发生电荷分离时，地面电场将发生相应的变化，其强度与云中电荷的积累量和分布有关，因此通过测量地面大气电场的变化，可以反演出高空云层电场的变化，对发生雷击的危险性做出一定的预警。
4.然而，相关技术中，由于大气电场仪一般连接市电，当雷电活动发生时，为了减小市政供电设备受到雷电活动的影响和损坏，因此通常在电场仪检测到雷电活动并做出预警后，根据电场强度判断是否需要关闭市电，当市电停止供电后，电场仪则因断电而无法继续工作；另外大气电场仪常需要在户外工作，缺少稳定的供电手段。


技术实现要素：

5.为了改善现有的大气电场仪器缺少稳定的供电手段、断电后无法继续工作的现象，本实用新型提供一种带储电电池的大气电场仪器。
6.本实用新型提供的一种带储电电池的大气电场仪器采用如下的技术方案：
7.一种带储电电池的大气电场仪器，包括大气电场仪本体，所述大气电场仪本体内设置有用于向所述大气电场仪本体供电的电源电路，所述电源电路包括供电模块，所述供电模块的一端电连接有市电输入接口和发电设备输入接口，所述供电模块用于向大气电场仪本体提供外部输入电能；所述电源电路还包括蓄电模块，所述蓄电模块电连接于所述供电模块，所述蓄电模块包括用于将来自供电模块的电能传输至所述大气电场仪本体的直接供电单元、以及用于储存来自供电模块的电能的蓄电单元，所述直接供电单元和蓄电单元的输出端均电连接于所述大气电场仪本体，所述蓄电单元用于在所述供电模块正常供电时进行充电，并在所述供电模块断电时向所述大气电场仪本体提供临时供电。
8.通过采用上述技术方案，市电和发电设备输入的交流电经供电模块转换成电压稳定的直流电，供电模块输出端输出的稳定直流电可为蓄电单元充电，蓄电单元的输出端和供电模块的输出端输出的电能均可为大气电场仪本体供电，大气电场仪本体通电后正常工作，在大气电场发生变化以达到触发大气电场仪的条件时，大气电场仪发出雷电预警。而在市电断开正常供电后，由于供电模块具有市电输入和发电设备输入多种输入方式，使得在无法接入市电时可通过发电设备稳定供电，并且蓄电模块可在市电和发电设备突然断电时
为大气电场仪提供临时的供电，从而为大气电场仪提供稳定的供电手段。
9.优选的，所述供电模块包括变压器和整流稳压单元，所述变压器用于对市电进行降压，所述变压器的初级线圈电连接于市电输入接口和发电设备输入接口，所述变压器的次级线圈电连接于所述整流稳压单元，所述整流稳压单元电连接于所述蓄电模块。
10.通过采用上述技术方案，变压器可将市电和发电设备输入的高压交流电转换成适合大气电场仪使用的低压电，使大气电场仪可在稳定的电压下稳定工作。
11.优选的，所述供电模块包括整流稳压单元，所述整流稳压单元包括整流桥，所述整流桥的输入端电连接于所述变压器的次级线圈，所述整流桥用于将所述变压器的次级线圈的电压由交流电转成直流电，所述整流稳压单元还包括电连接于所述整流桥的输出端的稳压部，所述稳压部用于将所述整流桥输出的直流电的电压稳压输送至蓄电模块。
12.通过采用上述技术方案，整流稳压单元可将变压器输出的低压交流电转换成适合大气电场仪使用的稳压直流电，稳定的电压保证了大气电场仪工作的稳定性。
13.优选的，所述稳压部与所述蓄电模块之间设置有用于检测所述供电模块是否通电的led灯。
14.通过采用上述技术方案，观察led灯亮起表明供电模块正常供电，led灯不亮代表供电模块可能为通电，通过观察led灯可判断外接电源是否正常供电。
15.优选的，所述电源电路电连接有预警模块，所述预警模块电连接于所述供电模块及蓄电池，所述预警模块还电连接于所述大气电场仪本体，所述预警模块受电源电路的电能驱动，且所述预警模块用于接收来自大气电场仪本体的电信号，预警模块响应于来自大气电场仪本体的电信号，并发出警报。
16.通过采用上述技术方案，供电模块和蓄电池为预警模块供电，当大气电场仪本体收到雷电信号时，可通过警报模块发处雷电预警。
17.优选的，所述预警模块包括信号接收单元、基准电压单元、比较器和预警单元，所述信号接收单元的输出端连接于所述比较器的正输入极，所述信号接收单元用于接收大气电场仪本体输出的电信号并将电信号传输至比较器，所述基准电压单元电连接于所述比较器的负输入极，所述比较器的输出端电连接于所述预警单元。
18.通过采用上述技术方案，信号接收单元收到来自大气电场仪的雷电信号时，比较器正输入极的电压高于负输入极的基准电压，此时比较器输出电信号，从而使得预警单元发出雷电预警。
19.优选的，所述信号接收单元包括三极管q1，所述三极管q1的基级电连接于所述大气电场仪本体，所述三极管q1的集电极电连接于所述整流稳压单元以及所述蓄电池，所述三极管q1的发射极电连接于所述比较器的正输入极，所述三级管q1的基极收到来自大气电场仪本体的电信号时，所述三级管q1导通。
20.通过采用上述技术方案，大气电场仪本体输出信号时，三极管q1导通，令比较器输出电信号，从而驱动预警单元发出雷电预警。
21.优选的，所述预警单元包括预警部以及与所述比较器的输出端电连接的触发部，所述触发部用于接收来自所述比较器的比较信号并驱动所述预警部发出亮灯警报。
22.通过采用上述技术方案，触发部接收到来自比较器的比较信号后稳定快速地传递到预警部，使预警部发出雷电预警，预警方式稳定高效。
23.综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
24.供电模块输出端输出的稳定直流电可为蓄电单元充电，蓄电单元的输出端和供电模块的输出端输出的电能均可为大气电场仪本体供电，大气电场仪本体通电后可发出雷电预警，供电模块具有市电输入和发电设备输入多种输入方式，在无法接入市电时可通过发电设备稳定供电，并且蓄电模块可在市电和发电设备突然断电时为大气电场仪供电，为大气电场仪提供稳定的供电手段；
25.2.信号接收单元收到来自大气电场仪的雷电信号时，比较器正输入极的电压高于负输入极的基准电压，此时比较器输出电信号，使得预警单元发出雷电预警，且雷电预警稳定快速。
附图说明
26.图1是本实施例中的电路图。
27.附图标记说明：1、电源电路；11、供电模块；111、整流稳压单元；12、蓄电模块；121、直接供电单元；122、蓄电单元；2、预警模块；21、信号接收单元；22、基准电压单元；23、预警单元。
具体实施方式
28.以下结合附图1对本实用新型作进一步详细说明。
29.本实用新型涉及一种带储电电池的大气电场仪器，参照图1，包括大气电场仪本体大气电场仪本体内设有用于向大气电场仪本体供电的电源电路1以及与电源电路1电连接的预警模块2，预警模块2用于接收来自大气电场仪本体的电信号，并响应于该电信号，从而发出警报。
30.具体的，电源电路1包括供电模块11。其中，供电模块11的输入端电连接有市电接入口和发电设备接入口。本实施例中，发电设备接入口可以为发电机接入口，也可以为太阳能发电设备接入口，还可以为风力发电接入口。在其他实施例中，发电设备接入口还可以为生物发电接入口、水力发电接入口。
31.具体的，供电模块11包括变压器，变压器的初级线圈电连接于市电输入接口和发电设备输入接口，变压器用于对市电进行降压，变压器用于传导市电或发电设备带来的电能并对接入的电能电压进行降压，由此向大气电场仪本体供电。
32.参照图1，供电模块11还包括用于将变压器所输出的电能进行整流稳压的整流稳压单元111，同时，整流稳压单元111用于将市电输入接口或发电设备输入接口接入的电压由交流电转成稳定的直流电。
33.具体的，整流稳压单元111包括用于对变压器所输出的交流电变换成直流电的整流桥，且整流桥电连接于变压器的次级线圈。
34.整流稳压单元111还包括用于将整流桥输出的直流电进行稳压的稳压部，稳压部电连接于整流桥的输出端。
35.具体的，稳压部包括可调集成稳压芯片，可调集成稳压芯片的型号为lm338，可调集成稳压芯片的引脚二（vin引脚）电连接于整流桥单元的输出端，可调集成稳压芯片的引脚一（adj引脚）电连接有滑动变阻器rp，通过调节滑动变阻器rp的阻值可调节可调集成稳
压芯片引脚三（vout引脚）的输出电压。
36.参照图1，电源电路1还包括蓄电模块12，蓄电模块12电连接于可调集成稳压芯片的输出端，蓄电模块12包括用于传输供电模块11的电能的直接供电单元121，直接供电单元121包括二极管d8，二极管d8的输入端电连接于直接供电单元121电连接于可调集成稳压芯片的引脚三（vout引脚），二极管d8的输出端电连接有led灯led1，led灯led1用于检测供电模块11是否正在供电。当供电模块11正常供电时，led灯led1亮灯，以提示供电模块11正在供电。
37.参照图1，蓄电模块12还包括蓄电单元122，蓄电单元122包括二极管d7，二极管d7的输入端电连接于可调集成稳压芯片的引脚三（vout引脚），二极管d7用于单向传递供电模块11的电能，蓄电单元122还包括电池充电芯片，恒流恒压芯片的型号为恒流恒压芯片，恒流恒压芯片的引脚四（vcc引脚）电连接于二极管d7的输出端，由此使得可调集成稳压芯片的引脚三（vout引脚）的电流可通过二极管d7流向恒流恒压芯片的引脚四（vcc引脚）以使恒流恒压芯片通电。此外，蓄电单元122还包括蓄电池，蓄电池电的正极连接于恒流恒压芯片的引脚三（bat引脚），蓄电池的正极还连接有二极管d9的输入端，二极管d9的输入端电连接于二极管d8的出端，由于二极管的单向导电性，直接供电单元121中的电流无法通过二极管d9流到蓄电池的正极，蓄电池中的电源也无法通过二极管d8流到直接供电单元121，减少直接供电单元121和蓄电池两者的供电之间的干扰。
38.二极管d7的输出端还连接有led灯led2，led灯led2的正极连接于恒流恒压芯片的引脚一（chrg引脚）。市电或发电设备输入电能时，电能从d7的输出端经过led灯led2流至恒流恒压芯片的引脚一（chrg引脚），此时芯片获得外部电源接入信号，在供电模块11通电且蓄电池电量未满时，此时蓄电池可通过恒流恒压芯片的引脚三（bat引脚）充电，并且恒流恒压芯片的引脚一（chrg引脚）导通，led灯led2亮起，以提示蓄电池正在充电；在供电模块11断电且蓄电池有剩余电能时，蓄电池的正极可输出电能，蓄电池的正极电连接于二极管d9的输入端。
39.参照图1，电源电路1还包括预警模块2，预警模块2包括信号接收单元21，信号接收单元21包括npn型三极管q1，三极管q1的基级电连接于大气电场仪本体的输出端，三极管q1的集电极电连接于整流稳压单元111的输出端和蓄电池的输出端，且大气电场仪本体的输入端电接于整流稳压单元111的输出端和蓄电池的输出端，三极管q1电连接有比较器，比较器u的正输入极v 电连接于三极管q1的发射极，三极管q1基极电连接整流稳压单元111的输出端和蓄电池的输出端，集电极电连接于整流稳压单元111的输出端和蓄电池的输出端。三极管q1的基极收到来自大气电场仪本体的电信号时，三极管q1导通，以令比较器的正输入极通电。
40.比较器的负输入极v
‑
电连接有基准电压单元22，基准电压单元22用于传输基准电压至比较器的负输入极，比较器用于在接收到大气电场仪的电压大于基准电压时输出比较信号。
41.参照图1，预警模块2还包括预警单元23，其中，预警单元23包括npn型三极管q2,三极管q2的基级电连接于比较器的输出端，三极管q2的集电极电连接有继电器km2。本实施例中，继电器km2的输入端电连接于整流稳压单元111的输出端以及蓄电池的正极，继电器km2的输出端电连接于三极管q2的集电极。三极管q2的发射极电接地，三极管q2的基极收到来
自比较器的比较信号时，三极管q2导通，继电器km2通电后，控制受控于继电器km2的开关km2
‑
1闭合。
42.受控于继电器km2的常开触点开关km2
‑
1的一端电连接于整流稳压单元111的输出端和蓄电池的正极，另一端电连接有npn型三极管q3的基极，三极管q3的集电极电连接有led灯led4，led灯led4的另一端电连接于整流稳压单元111的输出端和蓄电池的正极，三极管q3的发射极接地。受控于继电器km2的常开触点开关km2
‑
1闭合时，三极管q3的基极收到来自整流稳压单元111的输出端或蓄电池的输出电能，三极管q3导通，此时led灯led4亮，发出雷电预警。
43.本实用新型的实施原理为：市电和发电设备输入的交流电流经比较器转换成直流电，在流经可调集成稳压芯片转换成电压稳定的直流电，可调集成稳压芯片的输出端流出的直流电流经恒流恒压芯片时，可为蓄电池充电，蓄电池的输出端和可调集成稳压芯片的输出端输出的电能均可为大气电场仪和预警模块2供电，大气电场仪接收到雷电信号时，输出信号时三极管q1导通，使得比较器正输入极v 的输入电压高于负输入极v
‑
输入的基准电压，从而使得比较器的输出端输出比较信号，三极管q2的基极收到比较器输出端输出的信号时导通，使得继电器km2得电，由此使得受控于km2的常开触点开关km2
‑
1闭合，从而使得三极管q3的基极收到来自蓄电池或芯片可调集成稳压芯片的电能，由此使得三极管q3导通，使得连接于三极管q3的集电极的led灯led3亮起，从而发出雷电预警。
44.以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。