Устройство регистрации тока молнии

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена для оперативного получения сведений об интенсивности грозовой деятельности и параметрах токов при разрядах молнии на конструктивные элементы электроподстанций и воздушных линий электропередачи.
Уровень техники
Известно устройство регистрации тока молнии, содержащее детектор разряда молнии и модуль преобразования, входы которых предназначены для подключения к датчику тока молнии, источник автономного питания, модуль быстродействующей памяти, связанный с выходным интерфейсом модуля преобразования, модуль энергонезависимой памяти, модуль передачи данных и модуль управления, связанный информационными шинами с модулями энергонезависимой памяти, быстродействующей памяти и модулем передачи данных [RU 120238].
В состав прототипа входит также модуль контроля грозовой обстановки, снабженный антенной, по сигналу которого (согласно описанию прототипа) вводится в работу модуль преобразования, циклически записывающий в свою буферную память оцифрованную информацию от датчика тока молнии. Затем в работу вводится модуль быстродействующей памяти, в которую, эта информация переписывается. Поскольку согласно описанию прототипа модуль преобразования работает до ввода в работу модуля быстродействующей памяти, он имеет в своем составе генератор тактовых импульсов, необходимых для аналого-цифрового преобразования, потребляющий, как правило, значительную мощность.
Недостаток прототипа - наличие «мертвой» временной зоны, в течение которой содержимое буферной памяти модуля преобразования переписывается в модуль быстродействующей памяти и не осуществляется фиксация сигнала, поступающего от датчика тока молнии, а также повышенное потребление и увеличенные габариты.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат полезной модели - повышение информативности и достоверности данных, регистрируемых устройством, снижение энергопотребления и уменьшение габаритов.
Предметом полезной модели является устройство регистрации тока молнии, содержащее детектор разряда молнии и модуль преобразования, входы которых предназначены для подключения к датчику тока молнии, источник автономного питания, модуль быстродействующей памяти, связанный с выходным интерфейсом модуля преобразования, модуль энергонезависимой памяти, модуль передачи данных и модуль управления, связанный информационными шинами с модулями быстродействующей памяти, энергонезависимой памяти и модулем передачи данных, отличающееся тем, что модуль быстродействующей памяти, снабжен генератором тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом модуля преобразования, при этом источник автономного питания подключен к модулю быстродействующей памяти через силовой ключ, управляемый RS-триггером, который подключен выходом к входу модуля управления, одним входом к выходу детектора разряда молнии, а другим входом к выходу модуля управления.
Осуществление полезной модели
На фигуре представлена блок-схема заявляемого устройства.
На схеме показаны источник 1 автономного питания, детектор 2 разряда молнии, модуль 3 преобразования, модуль 4 быстродействующей памяти, связанный с выходным интерфейсом модуля 3, модуль 5 энергонезависимой памяти, модуль 6 передачи данных, и модуль 7 управления, связанный информационными шинами с модулями 4, 5 и 6.
Модуль 4 быстродействующей памяти, снабжен генератором 8 тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом модуля 3 преобразования. Источник 1 подключен к модулю 4 быстродействующей памяти, снабженному генератором 8, через силовой ключ 9, управляемый RS-триггером 10, который подключен выходом к входу модуля 7 управления, одним входом к выходу детектора 2 разряда молнии, а другим входом к выходу модуля 7 управления.
Источник 1, детектор 2, все указанные модули 3-7, ключ 9 и триггер 10 размещены в общем корпусе устройства и, предпочтительно, на одной монтажной плате. Входы детектора 2 и модуля 3 снабжены выводами за пределы корпуса, предназначенными для подключения к датчику тока молнии. Датчик тока молнии может быть выполнен на основе пояса Роговского, охватывающего заземленный проводник, по которому при ударах молнии протекает ее ток.
Заявляемое устройство осуществляет регистрацию токов молнии следующим образом.
В исходном состоянии (при отсутствии ударов молнии) необходимое питание от источника 1 поступает на все элементы устройства, кроме модуля 4, который отключен от источника 1 ключом 9. Модуль 7 при этом находится в пассивном режиме малого потребления.
Величина тока, поступившего от датчика тока молнии в детектор 2, сравнивается в нем с заданным порогом. В случае превышении порога детектор 2 выдает сигнал о разряде молнии на установочный вход S триггера 10. Переключение триггера 10 вызывает переход модуля 7 в активный режим и замыкание ключа 9, подающего питание от источника 1 на модуль 4, включая входящий в его состав генератор 8. Тактовые импульсы от генератора 8 начинают поступають на счетчик адреса ячеек памяти, имеющийся в составе модуля 4, и в модуль 3, обеспечивая аналого-цифровое преобразование аналогового сигнала, поступающего от датчика тока молнии, и запись оцифрованных отсчетов этого сигнала в быстродействующую память модуля 4.
Блок 7 при этом контролирует состояние указанного счетчика адреса и после записи заданного количества отсчетов (например, 8000), переписывает полученный массив отсчетов тока молнии из модуля 4 через модуль 7 в модуль 5. Затем модуль 7 добавляет к переписываемому массиву, характеризующему ток разряда молнии, необходимые дополнительные данные (точное время и др.)? которые, могут быть получены с помощью известных средств и доступных на рынке микросхем. Окончив перезапись данных в модуль 5, модуль 7 сбрасывает триггер 10, который размыкает ключ 9, отключая питание модуля 4, снабженного генератором 8, и возвращает модуль 7 в пассивный режим малого потребления.
Как видно из описанного, при работе заявляемого устройства отсутствует (в отличие от прототипа) пауза («мертвая» зона) между моментом детектирования разряда молнии и началом записи оцифрованных значений тока молнии в быстродействующую память модуля 4 (неизбежная аппаратная задержка не превышает 0,5 мкс). За счет исключения указанной «мертвой» зоны повышается полнота, информативность и достоверность регистрируемых устройством данных.
Одновременно с практически мгновенной готовностью к записи оцифрованных данных о токе разряда молнии в быстродействующую память модуля 4 обеспечивается экономичность потребления от автономного источника энергии за счет ввода в работу наиболее энергоемких элементов устройства только на короткий временной интервал после детектирования разряда молнии. Кроме того, введенные отличия позволили исключить необходимость в модуле контроля грозовой обстановки, снабженном антенной, который в прототипе предназначен для перехода в предварительной режим готовности, не используемом в заявляемом устройстве, и, тем самым, улучшить его массогабаритные показатели.