專利名稱：水文循環(huán)索防雷信號傳輸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防雷裝置，尤其是水文纜道循環(huán)索信號傳輸?shù)姆览籽b置。 技術(shù)背景水文檢測纜道系統(tǒng)中，通過兩岸的支架，設(shè)有一纜道主索橫跨于河面上。 在纜道主索上設(shè)有可沿主索移動于河面上的行車架，通過該行車架可以將鉛魚 移動到作業(yè)檢測點，經(jīng)循環(huán)索垂直吊入河水中進行水文檢測工作。在水中通過 在鉛魚上的水下信號傳感器發(fā)出信號，并沿著循環(huán)索傳給設(shè)在岸上的檢測設(shè)備 進行檢測和得出檢測結(jié)果，實現(xiàn)對該河的水文檢測，其組成也構(gòu)成水文檢測纜 道系統(tǒng)。打雷時，循環(huán)索就成了一根引雷針，無疑循環(huán)索遭雷擊的可能性很大， 事實上也發(fā)生過循環(huán)索遭雷擊。循環(huán)索若遭雷擊，雷電沿著循環(huán)索傳給設(shè)在岸 上的檢測設(shè)備，破壞檢測設(shè)備，造成損失。這在空礦的水文纜道檢測站更為突 出，所以，加強防雷措施是必要的。目前，大部分水文自動檢測站都釆用避雷 針和避雷器的防雷技術(shù)，然而這些避雷針和避雷器在效果上卻沒有真正起到防 雷的作用，它們只是保護了纜道，對于檢測設(shè)備的保護就無能為力了。 發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有水文纜道系統(tǒng)中防雷技術(shù)不能保護檢測設(shè)備這一缺點，本發(fā) 明提供了一種既可以保證循環(huán)索遭受雷擊后檢測設(shè)備不會被擊壞，又可以增強 循環(huán)索上原始信號的水文循環(huán)索防雷信號傳輸器。本發(fā)明解決問題釆用的技術(shù)方案為本發(fā)明主要是在循環(huán)索上，通過在空間上間隔的兩級數(shù)據(jù)傳輸裝置的方式 來進行信號傳輸，兩級數(shù)據(jù)傳輸裝置以物理形式隔離開的方式，釆用包括無線 通訊、紅外傳輸、光電傳輸、光纖傳輸、藍牙技術(shù)、超聲波技術(shù)、激光的可間 隔傳輸數(shù)據(jù)的傳輸通道進行數(shù)據(jù)傳輸。前級數(shù)據(jù)傳輸裝置與循環(huán)索連接，后級 數(shù)據(jù)傳輸裝置與設(shè)在岸上的水文檢測設(shè)備相連。兩級數(shù)據(jù)傳輸裝置在供電方式上，前后兩級分別釆用兩個獨立的電源。前級數(shù)據(jù)傳輸裝置的工作原理為在水中鉛魚上的水下信號傳感器發(fā)出相關(guān)的水 下信號，沿著循環(huán)索傳給前級數(shù)據(jù)傳輸裝置，該水下信號通常是原始的雙音頻 正弦信號，先經(jīng)過一個原始信號處理電路，處理后的信號傳輸?shù)浇獯a電路，將 雙音頻正弦信號解調(diào)成電平信號，然后經(jīng)過整形反向電路將電平信號進一步調(diào) 制成一個穩(wěn)定值，最后將調(diào)制好的電平信號送到相應(yīng)的無線發(fā)射電路發(fā)射。后級數(shù)據(jù)傳輸裝置的工作原理為從無線發(fā)射電路發(fā)射的電平信號通過傳輸通道經(jīng)無線接收端接收，由后級整形反向電路轉(zhuǎn)換，然后進入主控制芯片，最后通 過一個編碼電路調(diào)制出相應(yīng)頻率的音頻信號，此信號經(jīng)過一個放大濾波電路后 輸出給設(shè)在岸上的檢測設(shè)備進行檢測和得出檢測結(jié)果，實現(xiàn)對該河的水文檢測。所述的無線發(fā)射電路及其對應(yīng)的無線接收電路，包括無線通訊、紅外傳輸、 光電傳輸、光纖傳輸、藍牙技術(shù)、超聲波技術(shù)、激光的可間隔傳輸數(shù)據(jù)的傳輸 通道，將數(shù)據(jù)信號從無線發(fā)射電路傳給無線接收電路。以上通過纜道上的循環(huán)索傳輸音頻信號，釆用前級與后級的數(shù)據(jù)信號完全 以物理形式隔離開傳輸?shù)姆绞健Ｓ捎谥挥泻蠹墧?shù)據(jù)傳輸裝置與設(shè)在岸上的水文 檢測設(shè)備相連，循環(huán)索即使遭到雷擊，也只會擊壞前級數(shù)據(jù)傳輸裝置，而后級 數(shù)據(jù)傳輸裝置完全可以避開雷擊。這樣，就可以有效地避免如直擊雷、感應(yīng)雷 等雷電對后級數(shù)據(jù)傳輸裝置及其以后的檢測設(shè)備和檢測人員的傷害，減少了因 雷擊而造成的巨大損失。從而達到很好的防雷效果，而且，還可將從循環(huán)索上 傳輸?shù)脑夹盘栠M行增強和放大，利于后面檢測設(shè)備的工作。


圖l是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
圖i所示，是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。在圖中，輸入端子n的腳4與循環(huán)索連接，輸入從水中鉛魚上的水下信號傳感器發(fā)出并通過循環(huán)索傳來的相應(yīng)水下原始信號。輸入端子J1的腳2、 3公共接地，腳1引入電源VCC，并經(jīng)由電 容C4和C5并聯(lián)的電路濾波。輸入端子J1的腳4還與由電容C1、 C2和C3構(gòu)成的濾波電路連接，可以濾掉從循環(huán)索傳來原始信號中摻雜的干擾信號。其中， 電容Cl的一端與電容C3的一端和輸入端子Jl的腳4連接，另 一端與電容C2的端連接；電容C2的另一端通過電阻R1和R2分別與解碼電路集成芯片Ul的 腳2、 3連接。解碼電路還包括由電阻R1、 R2和R3、晶振體Y1與電容C6組成 的外圍偏置電路構(gòu)成；其中，電阻R2的兩端分別與集成芯片Ul的腳2、 3連接； 電容C6的一端與電源VCC連接，另一端與電阻R3的一端和芯片Ul的腳16連 接，電阻R3的另一端與芯片Ul的腳17連接；晶振體Yl的兩端分別與集成芯 片U1的腳7、 8連接，為芯片U1提供穩(wěn)定的時鐘頻率，以保證正常工作；電阻 Rl、 R2是輸入信號的增益調(diào)節(jié)元件。解碼電路集成芯片U1釆用由卓聯(lián)半導(dǎo)體公 司生產(chǎn)的音頻解碼電路芯片MT8870BE，當(dāng)然，也可使用其它廠家生產(chǎn)的音頻解 碼電路。解碼信號輸出分別由集成芯片Ul的腳11、 12、 13、 14輸出，它們輸 出相應(yīng)的電平信號值，這些信號經(jīng)下拉電阻R4、 R5分別傳輸?shù)椒聪蛘悟?qū)動電 路集成芯片U2的兩個運算放大電路U2A和U2B的信號輸入端。電阻R4、 R5的 一端分別與芯片Ul的腳13、 12連接，另一端都接公共地。集成芯片U2包括四 個運算放大電路U2A、 U2B、 U2C和U2D,本發(fā)明只釆用了其中的兩組U2A和l^B,如虛線所示。其中的腳1 、 3分別為輸入端，分別與芯片U 1的腳1 3 、 1 2連接；腳2、 4分別為輸出端，分別與無線發(fā)射電路或元件Dl、 D2連接。該集成芯片 U2是Texas Instruments生產(chǎn)的反向整形電路芯片74HC14。信號經(jīng)過集成芯片 U2放大驅(qū)動后，通過無線傳輸通道的無線發(fā)射電路或元件D1、 D卩進行發(fā)射。無 線發(fā)射電路或元件D1、 D2可以是紅外發(fā)射、無線電發(fā)射、激光或藍牙技術(shù)的相 應(yīng)信號發(fā)射電路或器件。在圖中，當(dāng)無線發(fā)射和接收器件是光電耦合電路時， 該發(fā)射元件D1、 D2是發(fā)光二極管D1、 D2，光信號接收元件分別對應(yīng)是光接收管 Ql和Q2。發(fā)光二極管Dl、 D2與光接收管Ql和Q2是分別采用兩個相互獨立電 源VCC、 +VCC的整體元件，即光電耦合電路，如虛線所示。當(dāng)信號經(jīng)過反向整 形驅(qū)動電路U2A和U2B輸?shù)桨l(fā)光二極管Dl、 D2時，相應(yīng)的二極管Dl、 D2點亮， 光信號就傳到光接收管Q1、 Q2中接收。當(dāng)無線發(fā)射元件D1、 02是紅外發(fā)射器件時，同理，信號經(jīng)過反向整形驅(qū)動電路U2A和U2B輸出到發(fā)光管Dl、 D2,使 之點亮發(fā)光，光信號就傳到光接收管Ql、 Q2中接收。當(dāng)無線發(fā)射元件Dl、 D2 是超聲波發(fā)射源時，信號經(jīng)過反向整形驅(qū)動電路U2A和U2B輸出到超聲波發(fā)射 元件D1、 D2時，超聲波發(fā)射元件D1、 D2發(fā)出超聲波，相對應(yīng)的接收元件Q1、 Q2收到信號傳輸?shù)较乱患墶．?dāng)無線發(fā)射元件D1、 D2是釆用光纖技術(shù)的器件時， 由于解碼芯片Ul輸出的信號進到反向整形驅(qū)動電路U2A和U2B后，輸出的是0、 l的數(shù)字脈沖信號，這樣就可以利用碼流中的0、 l來控制激光管的開或關(guān)，形 成脈沖的光信號，再將相應(yīng)的光信號傳輸?shù)浇邮斩耍詈髮⒐庑盘栐俎D(zhuǎn)成電信 號傳輸?shù)较乱患?。同理可推，無線電發(fā)射、激光或藍牙技術(shù)等可間隔傳輸數(shù)據(jù) 信號的傳輸通道或技術(shù)，也可應(yīng)用于本發(fā)明前、后級的無線數(shù)據(jù)信號間隔傳輸。 由無線發(fā)射元件Dl、 D2及其之前到輸入端子Jl的之間的組成構(gòu)成了本發(fā)明的 前級。從無線發(fā)射電路和元件D1、 D2發(fā)射出來的信號，通過一個傳輸通道傳輸?shù)?無線接收電路和元件Q1、 Q2，無線接收電路和元件Q1、 Q2收到的信號進入到另 一個反向整形芯片電路U3。反向整形電路芯片U3是Texas Instruments生產(chǎn)的 反向整形電路74HC14芯片，也是4運放集成電路，包括四個運算放大電路U3A、 U3B、 U3C和U3D,本發(fā)明只用了其中的兩組U3A和U3B,如虛線所示。接收的信 號通過該反向整形電路U3A和U3B，經(jīng)上拉電阻R8、 R9分別輸出給單片機電路 芯片U4的腳6、 5。電路芯片U4是由深圳宏晶科技生產(chǎn)的STC系列MCU或者其 他系列的MCU。在圖中，無線接收元件Q1、 Q2是光接收管Ql和Q2，其集電極 與另 一 電源+VCC連接，發(fā)射極分別與反向整形電路芯片U3A和U3B的信號輸入 腳l、 3連接，并分別通過電阻R6、 R7與公共地連接。芯片U3A和U3B的信號 輸出腳2、 4分別與單片機電路芯片U4的腳5、 6連接，并分別通過電阻R8、 R9 與電源+VCC連接。電容C7 C10并接后一端與電源+VCC連接，另一端與公共地 連接，構(gòu)成電源濾波電路。其中，信號中斷響應(yīng)由單片機電路芯片U4完成，電 阻R8、 R9主要是讓電路芯片U4中斷部分處于一個不工作狀態(tài)。當(dāng)有中斷信號進入到電路芯片IM后，中斷響應(yīng)，就接合編碼芯片U5通訊。單片機電路芯片U4采用型號為ST(M0"AD的國產(chǎn)芯片。編碼芯片U5釆用臺灣盛群半導(dǎo)體公司生 產(chǎn)的音頻編碼芯片HT9200A/B或者其他音頻編碼電路。電路芯片U4的信號輸出 腳17-20分別依序與電阻RIO、 Rll、 R12的一端和電源+VCC連接，輸出腳20 還與芯片U5的腳1連接，輸出腳18、 19還分別與芯片U5的腳5、 6連接。電 阻RIO、 Rll、 R12的另一端都與電源+VCC連接。音頻信號經(jīng)過編碼芯片U5的處 理后從第7腳輸出相應(yīng)頻率的音頻信號，該信號經(jīng)過電阻R13和電容Cll進入 到音頻放大電路芯片U6。其中，芯片U5的腳2、 3與由電容C13、 C14和晶振體 Y2構(gòu)成時鐘電路連接，鐘電路為芯片U5提供穩(wěn)定的工作頻率；電容C13、 C14 的一端都公共接地，另一端分別與晶振體Y2的的兩端及芯片U5的腳3、 4連接。 音頻放大電路芯片U6釆用由意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的集成放大電路TDA2822或者 其他系列低功耗的放大電路。電容C12、 C15、 C16和電阻R14、 R15、 R16是芯 片U6放大電路的外圍偏置電路元件；其中，電容C12和電阻R14、 R15組成芯 片U6的輸入濾波電路，與芯片U6的腳7、 8連接；電容C15、 C16和電阻R16 組成芯片U6的輸出濾波電路，電容C16的一端與芯片U6的信號輸出腳l連接， 另一端與電容C15的一端及輸出端子J2的腳3連接；電阻R16的一端與電容C15 的一端連接，另一端與公共地連接；輸出端子J2的腳1引入電源+VCC,腳2接 公共地。電源+VCC與芯片U6的腳2連接，芯片U6的腳4接公共地，電容C17 連接在芯片U6的腳2和腳4之間。信號從音頻放大電路芯片U6的腳7輸入， 從腳1經(jīng)輸出濾波電路輸出及輸出端子J2的腳3輸出。輸出端子J2的腳3與 設(shè)在岸上的水文檢測設(shè)備相連，并傳給相關(guān)的水文數(shù)據(jù)信號。這樣，從無線接 收電路和元件Q1、 Q2及其至最后的音頻放大輸出電路構(gòu)成了本發(fā)明的后級。 本發(fā)明的工作原理為從鉛魚上的水下信號傳感器發(fā)出相應(yīng)的水文信號，沿著循環(huán)索傳給本發(fā)明 水文檢測循環(huán)索信號防雷傳輸器的前級數(shù)據(jù)傳輸裝置，由前級數(shù)據(jù)傳輸裝置經(jīng) 解碼和整形放大后，通過包括無線通訊、紅外傳輸、光電傳輸、光纖傳輸、藍牙技術(shù)、超聲波技術(shù)、激光的可間隔傳輸數(shù)據(jù)的傳輸通道進行數(shù)據(jù)信號傳輸， 將數(shù)據(jù)信號傳給以物理形式隔離開的后級數(shù)據(jù)傳輸裝置。而后級數(shù)據(jù)傳輸裝置 與設(shè)在岸上的水文檢測設(shè)備相連，并傳給相關(guān)的水文數(shù)據(jù)信號。設(shè)在岸上的檢 測設(shè)備對相關(guān)的水文數(shù)據(jù)信號進行檢測和得出檢測結(jié)果，實現(xiàn)對該河的水文檢由于本發(fā)明前級的數(shù)據(jù)信號發(fā)射裝置和與后級的數(shù)據(jù)信號接收裝置是相互 隔離的。當(dāng)有雷擊到循環(huán)索的時候，雷電就會沿著循環(huán)索和數(shù)據(jù)信號一起先進 本發(fā)明前級裝置。此時，前級將被雷電擊壞，而本發(fā)明的后級與前級是完全物 理隔離的。因此，雷電就不會傳到后級，從而可以保護了后級及其連接的設(shè)備。 這樣，前后兩級分開工作的方式就有效地避免直擊雷、感應(yīng)雷等雷電對人員和 設(shè)備的傷害，減少自然災(zāi)害造成的人員傷亡和國家財物的損失等重大事故的發(fā) 生；而信號傳輸?shù)那昂髢杉夒娐酚行盘枮V波和放大的功能，能提高數(shù)據(jù)信號的 傳輸質(zhì)量。
權(quán)利要求
1、一種水文循環(huán)索防雷信號傳輸器，它包括與循環(huán)索和水文檢測設(shè)備的連線，其特征在于還包括一個與所述循環(huán)索連線連接并傳輸數(shù)據(jù)信號，含傳輸數(shù)據(jù)信號處理和無線發(fā)射電路的前級裝置；一個與所述水文檢測設(shè)備連線連接并傳輸數(shù)據(jù)信號，含傳輸數(shù)據(jù)信號處理和無線接收電路的后級裝置；所述的前級裝置和后級裝置，通過間隔的無線發(fā)射與無線接收傳輸通道進行數(shù)據(jù)傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水文循環(huán)索防雷信號傳輸器，其特征在于 所述的無線發(fā)射與無線接收傳輸通道，包括紅外發(fā)射、無線發(fā)射、激光或藍牙技術(shù)的相應(yīng)信號的發(fā)射電路和器件，以及與各發(fā)射的電路和器件相對應(yīng)的 接收電路和器件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水文循環(huán)索防雷信號傳輸器，其特征在于 所述的前、后兩級裝置分別釆用兩個相互獨立的電源(VCC、 +VCC)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的水文循環(huán)索防雷信號傳輸器，其特征在于所述的前級裝置包括將輸入信號進行解碼的電路(Ul)、將解碼電路輸出信 號分別反向整形驅(qū)動的電路(U2A、 U2B)和將反向整形驅(qū)動放大后的信號進行 無線發(fā)射的電路(Dl、 D2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的水文循環(huán)索防雷信號傳輸器，其特征在于所述的后級裝置包括將無線接收信號的電路(Ql、 Q2)、將接收的信號分別 進入反向整形驅(qū)動電路(U3A、 U3B)、將整形驅(qū)動放大后的信號通過音頻編碼的 電路(U4、 U5)進行編碼和將音頻編碼輸出的信號進行放大的電路(U6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水文循環(huán)索防雷信號傳輸器，它包括與循環(huán)索和水文檢測設(shè)備的連線，其特征在于還包括一個與所述循環(huán)索連線連接并傳輸數(shù)據(jù)信號，含傳輸數(shù)據(jù)信號處理和無線發(fā)射電路的前級裝置；一個與所述水文檢測設(shè)備連線連接并傳輸數(shù)據(jù)信號，含傳輸數(shù)據(jù)信號處理和無線接收電路的后級裝置；所述的前級裝置和后級裝置，通過間隔的無線發(fā)射與無線接收傳輸通道進行數(shù)據(jù)傳輸。該防雷傳輸器只有后級數(shù)據(jù)傳輸裝置與設(shè)在岸上的水文檢測設(shè)備相連，循環(huán)索即使遭到雷擊，也只會擊壞前級數(shù)據(jù)傳輸裝置，而后級數(shù)據(jù)傳輸裝置與完全可以避開雷擊，還可將從循環(huán)索上原始信號進行增強和放大，利于后面檢測設(shè)備的工作。適用于各種露天采集數(shù)據(jù)的設(shè)備防雷。
文檔編號G08C17/00GK101216989SQ20081007342
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者山 蘭, 龐繼生, 張仲良 申請人:南寧強國科技有限公司