一种简易雷电波形记录仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种简易雷电波形记录仪，涉及雷电检测领域，包括信号采集模块、供电装置、MCU处理器模块以及4G通信模块，所述信号采集模块包括接闪杆以及罗氏线圈，所述罗氏线圈为一种空心环形的线圈，所述罗氏线圈套设且固定在接闪杆的外侧，所述罗氏线圈的输出端通过信号调理电路与MCU处理器模块连接，所述MCU处理器模块通过供电装置实现供电，所述MCU处理器模块的UART1串口与4G模块连接，该记录仪通过一系列的信号调理能够很大程度的保证获取的雷电的波形准确不失真，并通过处理器处理判断实现对雷电波形的无覆盖储存，最后通过4G通信模块传输到云端服务器进行储存分析。通信模块传输到云端服务器进行储存分析。通信模块传输到云端服务器进行储存分析。

【技术实现步骤摘要】
一种简易雷电波形记录仪


[0001]本技术涉及雷电探测领域，具体涉及一种简易雷电波形记录仪。

技术介绍

[0002]多年来，国内外学者对雷电流采集进行了大量研究，有用磁钢棒测量法监测雷电流峰值等特征，有用阴极射线示波器记录了完整的雷电流波形，也有提出了磁带法测量雷电流，这些方法成功监测雷电流特征，为分析雷击事故提供了宝贵数据。
[0003]但是这些方法普遍存在误差大、成本高、安装使用不方便等缺点，后来普遍使用罗氏线圈作为电流传感器采集雷电流，为提高采集精度，研究者们对采集电路和采集数据进行了大量改进和优化。提高了计数准确率但是硬件电路缺乏灵活性，在雷电计数上仍有一定误差；很难准确将雷电的整体数据记录下来供分析研究，且雷电记录时由于雷电时间间隔太短，容易覆盖前面的数据，造成数据丢失。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种简易雷电波形记录仪，以解决上述
技术介绍
中提到的问题。
[0005]一种简易雷电波形记录仪，包括信号采集模块、供电装置、MCU处理器模块以及4G通信模块，所述信号采集模块包括接闪杆以及罗氏线圈，所述罗氏线圈为一种空心环形的线圈，所述罗氏线圈套设且固定在接闪杆的外侧，所述罗氏线圈的输出端通过信号调理电路与MCU处理器模块连接，所述MCU处理器模块通过供电装置实现供电，所述MCU处理器模块的UART1串口与4G模块连接，用于将处理器处理后的雷电数据传输给4G模块，并通过4G模块发送至云端服务器。
[0006]优选的，所述MCU处理器模块内部设有ADC模数转换电路以及DMA电路，所述ADC模数转换电路的输入端与信号调理电路的输出端连接，所述DMA 电路与ADC模数转换电路连接，所述DMA电路将ADC模数转换电路得到的雷电数据搬运至MCU控制器的数据储存区供MCU处理器判断处理。
[0007]优选的，所述信号调理电路包括电阻分压电路、信号放大电路以及加法运算电路，所述电阻分压电路用于将罗氏线圈中的感应电压缩小转化为
‑
1.25V至 +1.25V的低电压，所述信号放大电路采用电压跟随器来增强信号的驱动能力，所述加法运算电路用于将负电压1.25V抬升为0V，并与+1.25V叠加。
[0008]优选的，所述供电装置包括锂电池、太阳能板以及充电管理模块，所述太阳能板通过充电管理模块与锂电池连接，所述充电管理模块通过MCU处理器模块控制，所述锂电池还通过充电管理模块与AC
‑
DC降压模块的输出端连接，所述 AC
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DC降压模块的输入端与市电连接。
[0009]优选的，所述MCU处理器模块的通信总线IIC还连接有时钟芯片，所述时钟芯片通过后备电池供电。
[0010]优选的，所述4G通信模块还与发射天线连接。
[0011]本技术的优点在于：给接闪杆的外侧套设罗氏线圈，在雷电击中接闪杆的时候在线圈中产生感应电流，通过一系列的信号调理电路减少雷电数据失真的情况，将雷电的波形信息准确的通过ADC电路与DMC电路传输给处理器进行判断处理，避免记录出错。
[0012]利用4G模块将处理器UART1串口的数据传输给云端服务器，有利于实时监测一定区域的雷电情况。
[0013]增加时钟芯片，在记录雷电波形的同时，记录时间，可以给研究人员提供更完整细致的雷电数据。
[0014]设置flag作为数据区是否存过数据的判断依据，避免数据覆盖。
附图说明
[0015]图1为本技术的系统框图。
[0016]图2为信号采集以及信号调理部分的层次框图。
[0017]图3为信号采集与调理的部分设计电路原理框图。
[0018]图4为MCU处理器中的雷电数字信号判断处理的流程图。
具体实施方式
[0019]为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。
[0020]一种简易雷电波形记录仪，包括信号采集模块、供电装置、MCU处理器模块以及4G通信模块，所述信号采集模块包括接闪杆以及罗氏线圈，所述罗氏线圈为一种空心环形的线圈，所述罗氏线圈套设且固定在接闪杆的外侧，所述罗氏线圈的输出端通过信号调理电路与MCU处理器模块连接，所述MCU处理器模块通过供电装置实现供电，所述MCU处理器模块的UART1串口与4G模块连接，用于将处理器处理后的雷电数据传输给4G模块，并通过4G模块发送至云端服务器。通过4G模块将数据发送至云端服务器，有利于实时检测一定区域内所有雷电数据，方便研究人员能够获取到更多的雷电数据。
[0021]优选的，所述MCU处理器模块内部设有ADC模数转换电路以及DMA电路，所述ADC模数转换电路的输入端与信号调理电路的输出端连接，所述DMA 电路与ADC模数转换电路连接，所述DMA电路将ADC模数转换电路得到的雷电数据搬运至MCU控制器的数据储存区供MCU处理器判断处理。
[0022]优选的，所述信号调理电路包括电阻分压电路、信号放大电路以及加法运算电路，所述电阻分压电路用于将罗氏线圈中的感应电压缩小转化为
‑
1.25V至 +1.25V的低电压，所述信号放大电路采用电压跟随器来增强信号的驱动能力，所述加法运算电路用于将负电压1.25V抬升为0V，并与+1.25V叠加。信号调理电路通过一系列的降压、信号增强以及负电压抬升将高压的雷电电流转化到 ADC模数转化器的电压工作范围以最大程度的保证雷电信号不失真，从而获取准确的雷电波形。
[0023]优选的，所述供电装置包括锂电池、太阳能板以及充电管理模块，所述太阳能板通过充电管理模块与锂电池连接，所述充电管理模块通过MCU处理器模块控制，所述锂电池还通过充电管理模块与AC
‑
DC降压模块的输出端连接，所述 AC
‑
DC降压模块的输入端与市电
连接。锂电池采用太阳能板与市电两种充电方式，以满足记录仪在不同安装位置的供电需求。
[0024]优选的，所述MCU处理器模块的通信总线IIC还连接有时钟芯片，所述时钟芯片通过后备电池供电。时钟芯片给该记录仪提供了时间记录的功能，方便获得更全面的雷电数据
[0025]优选的，所述4G通信模块还与发射天线连接。发射天线用于增大4G通信模块的发射范围，使得云端服务器可以接收更大范围内的雷电数据。
[0026]工作过程及其原理：
[0027]供电电源部分正常工作时，智能雷电监测仪系统就处于正常工作状态。当闪电击中接闪杆时，接闪杆上就有雷电流通过。此时，罗氏线圈就会产生感应电压，感应电压通过信号调理电路的处理后，经ADC电路进一步处理送至MCU处理器。MCU处理器从而判断雷电流数据是否真实有效。若数据有效，MCU处理器会自动把数据进行处理，并装载到协议中，通过4G模块发送至云端服务器。
[0028]1、供电部分
[0029]智能雷电监测仪供电装置采用锂电池充电储存供电。为了方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简易雷电波形记录仪，其特征在于，包括信号采集模块、供电装置、MCU处理器模块以及4G通信模块，所述信号采集模块包括接闪杆以及罗氏线圈，所述罗氏线圈为一种空心环形的线圈，所述罗氏线圈套设且固定在接闪杆的外侧，所述罗氏线圈的输出端通过信号调理电路与MCU处理器模块连接，所述MCU处理器模块通过供电装置实现供电，所述MCU处理器模块的UART1串口与4G模块连接，用于将处理器处理后的雷电数据传输给4G模块，并通过4G模块发送至云端服务器。2.根据权利要求1所述的一种简易雷电波形记录仪，其特征在于，所述MCU处理器模块内部设有ADC模数转换电路以及DMA电路，所述ADC模数转换电路的输入端与信号调理电路的输出端连接，所述DMA电路与ADC模数转换电路连接，所述DMA电路将ADC模数转换电路得到的雷电数据搬运至MCU控制器的数据储存区供MCU处理器判断处理。3.根据权利要求1所述的一种简易雷电波形记录仪，其特征在于，所述信号调理电路包括电阻分压电路、信号放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴健，侯春燕，刘毅，李国樑，李鑫，赵文治，谌红波，王小飞，陈伟章，朱传林，邳莹，李斐，刘学良，
申请(专利权)人：湖北省防雷中心，
类型：新型
国别省市：