本實(shí)用新型涉及電子信息技術(shù)中設(shè)備或設(shè)施的防雷監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種雷電流峰值記錄卡。

背景技術(shù)：

雷擊是一種古老而常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，其本質(zhì)是空間帶電云層之間或者帶電云層與地面物體之間的放電，雷電蘊(yùn)藏著巨大的能量，雷擊直接發(fā)生時(shí)的電壓極高，雷擊核心會(huì)產(chǎn)生極大的放電電流，直擊雷的直接破壞力及其對(duì)人類(lèi)的傷害是總所周知的。

雷擊的發(fā)生有著極大地隨機(jī)性。當(dāng)雷擊發(fā)生的時(shí)候，通過(guò)空間電磁感應(yīng)的作用，會(huì)在其周?chē)艽蟮姆秶鷥?nèi)的各種導(dǎo)體上產(chǎn)生浪涌電壓，這種因雷擊感應(yīng)產(chǎn)生的浪涌電壓，同樣有著極大的傷害。這是因?yàn)樵陔娮踊?、信息化高度發(fā)展的今天，人們大量應(yīng)用著包括計(jì)算機(jī)、交換機(jī)在內(nèi)的各種電子設(shè)備，這些電子設(shè)備工作在低功耗、低電壓的條件下，其抗浪涌電壓的能力極差，雷擊形成的浪涌電壓很容易對(duì)這些電子設(shè)備造成破壞，因而對(duì)雷電的檢測(cè)和防護(hù)現(xiàn)在已經(jīng)變得越來(lái)越重要。

雷電流峰值記錄卡，對(duì)于雷電的研究、分析雷電災(zāi)害事故、尤其對(duì)防雷設(shè)施的維護(hù)均具有十分重要的意義。現(xiàn)有的雷電流峰值記錄卡在原理上源自“剩磁法”:雷電發(fā)生時(shí)遺留在磁帶/磁鋼棒上面的滯磁，根據(jù)這個(gè)剩磁的大小可進(jìn)一步計(jì)算出雷電的峰值電流大小。這需要精密的（高斯）剩磁儀檢測(cè)，為降低剩磁檢測(cè)的成本和提高測(cè)量精度，也有預(yù)先在磁帶上初始化一定的信息編碼（譬如一段固定頻率的正弦波），根據(jù)雷電磁場(chǎng)對(duì)編碼的破壞程度，可方便檢測(cè)出雷電磁場(chǎng)的強(qiáng)度。可見(jiàn)，現(xiàn)有的雷電流峰值記錄卡存在以下問(wèn)題：

1）假如在測(cè)量時(shí)間段內(nèi)發(fā)生多次雷擊，其測(cè)量結(jié)果為這幾次雷電磁場(chǎng)的向量疊加，其測(cè)量結(jié)果可能是不可信的。更加不可能得出雷擊次數(shù)與分別每次的雷電流峰值。

2）磁帶經(jīng)歷反復(fù)的磁化后，其測(cè)量精度必然不斷下降，記錄卡的使用次數(shù)一般只有幾十次。

3）需要取出記錄卡送入讀卡器進(jìn)行讀取與初始化，不能現(xiàn)場(chǎng)方便地通過(guò)手持設(shè)備讀出測(cè)量結(jié)果，而且其讀卡器昂貴。

4）記錄卡在使用過(guò)程中容易受外部磁場(chǎng)干擾，溫度等因素的影響。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種雷電流峰值記錄卡，性能高而且測(cè)量結(jié)果可靠。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了以下技術(shù)方案：

一種雷電流峰值記錄卡，與外部設(shè)備電連接，包括雷電采集單元、整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、波形保持單元、CPU單元和NFC單元；所述雷電采集單元采集的雷電流經(jīng)整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧M(jìn)行整流和穩(wěn)壓處理后給所述CPU單元供電，同時(shí)所述雷電流經(jīng)波形保持單元進(jìn)行峰值捕捉，并經(jīng)過(guò)CPU單元進(jìn)行峰值采樣及存儲(chǔ)后輸出給NFC單元，由NFC單元完成與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)所述NFC單元還給所述CPU單元供電。

進(jìn)一步的，所述雷電采集單元包括電感、第一電容和電阻，所述電感的一端通過(guò)所述第一電容連接所述電阻的一端，也連接所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧退霾ㄐ伪３謫卧鲭姼械牧硪欢诉B接所述電阻的另一端。

進(jìn)一步的，所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧ǖ谝欢O管、第二電容和穩(wěn)壓芯片，所述第一二極管的負(fù)極通過(guò)所述第二電容接地，也連接所述穩(wěn)壓芯片的VIN端，所述穩(wěn)壓芯片的GND端接地，所述穩(wěn)壓芯片的VOUT端連接所述CPU單元，所述第一二極管的正極連接所述雷電采集單元。

進(jìn)一步地，所述波形保持單元包括第二二極管和第三電容，所述第二二極管的負(fù)極通過(guò)所述第三電容接地，也連接所述CPU單元，所述第二二極管的正極連接所述雷電采集單元。

進(jìn)一步地，所述CPU單元包括CPU芯片，所述CPU芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)存器和通訊接口，所述CPU芯片的P1.1端和P1.2端為通訊接口，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一端通過(guò)CPU芯片的P1.0端連接所述波形保持單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的另一端連接所述存儲(chǔ)器，所述CPU芯片的P1.1端和P1.2端連接NFC單元，所述CPU芯片的P1.3端連接所述穩(wěn)壓芯片的VOUT端，也連接所述NFC單元。

進(jìn)一步地，所述NFC單元包括NFC芯片，所述NFC芯片的SCL端連接CPU芯片的P1.1端，所述NFC芯片的SDA端連接CPU芯片的P1.2端，所述NFC芯片的VOUT端連接外部設(shè)備，也連接所述CPU芯片的P1.3端。

具體的，所述穩(wěn)壓芯片的型號(hào)為L(zhǎng)M1117。

具體的，所述CPU芯片的型號(hào)為c8051f310。

具體的，所述儲(chǔ)存器為EEPROM儲(chǔ)存器或Flash儲(chǔ)存器，所述通訊接口為SPI串行外設(shè)接口或I2C接口。

具體的，所述NFC芯片的型號(hào)為NT3H1101。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的雷電流峰值記錄卡，通過(guò)設(shè)置波形保持單元，保證了采樣的抗干擾性和精度；同時(shí)通過(guò)設(shè)置CPU單元，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)10萬(wàn)條以上的采樣值，且可以記錄每一條雷擊，而且使用壽命可實(shí)現(xiàn)上億次，數(shù)據(jù)可保存20年；同時(shí)通過(guò)設(shè)置NFC單元，實(shí)現(xiàn)了記錄卡與外部的無(wú)線連接，且無(wú)需連接外部電源，實(shí)現(xiàn)了高的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型雷電流峰值記錄卡的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實(shí)用新型雷電流峰值記錄卡的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供一種雷電流峰值記錄卡，為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供的一種雷電流峰值記錄卡1，與外部設(shè)備2電連接，包括雷電采集單元11、整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2、波形保持單元13、CPU單元14和NFC單元15，所述雷電采集單元11連接所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2，并通過(guò)所述波形保持單元13、CPU單元14和NFC單元15連接外部設(shè)備2，所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2和NFC單元15也連接所述CPU單元。

所述雷電采集單元11用于接收雷電交變電磁波，并通過(guò)整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2進(jìn)行整流和穩(wěn)壓處理后，給所述CPU單元14供電；所述波形保持單元13用于捕捉雷電波形的峰值，并輸出給所述CPU單元14，所述CPU單元14進(jìn)行峰值采樣及存儲(chǔ)后輸出給NFC單元15，由所述NFC單元15完成與外部設(shè)備2的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)所述NFC單元在進(jìn)行通信時(shí)還產(chǎn)生電能給所述CPU單元14供電，實(shí)現(xiàn)電路的自供電。

請(qǐng)參閱圖2，所述雷電采集單元11包括電感L、第一電容C1和電阻R，所述電感L和第一電容C1組成一個(gè)寬頻帶LC電路，其頻帶在幾百赫茲到幾十千赫茲之間，正好落在雷電的頻譜之內(nèi)（高能量部分）。所述電阻R用于降低LC電路的Q值，從而獲得所需帶寬。

具體實(shí)施時(shí)，請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，所述電感L的一端通過(guò)所述第一電容C1連接所述電阻R的一端，也連接所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2和所述波形保持單元13，所述電感L的另一端連接所述電阻R的另一端。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2包括第一二極管D1、第二電容C2和穩(wěn)壓芯片LDO，所述第一二極管D1起整流作用，第二電容為大容量電容，起儲(chǔ)能作用，所述穩(wěn)壓芯片LDO的型號(hào)為L(zhǎng)M1117，提供電流限制和熱保護(hù)，起穩(wěn)壓作用。

具體實(shí)施時(shí)，所述第一二極管D1的負(fù)極通過(guò)所述第二電容C2接地，也連接所述穩(wěn)壓芯片LDO的VIN端，所述穩(wěn)壓芯片LDO的GND端接地，所述穩(wěn)壓芯片LDO的VOUT端連接所述CPU單元14，所述第一二極管D1的正極連接所述雷電采集單元11，具體連接電感L1的一端。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，所述波形保持單元包括第二二極管D2和第三電容C3，所述第二二極管D2為單向?qū)ǘO管，所述第三電容C3為小容量電容，能快速的實(shí)現(xiàn)充放電。

具體實(shí)施時(shí)，所述第二二極管D2的負(fù)極通過(guò)所述第三電容C3接地，也連接所述CPU單元14，具體連接CPU芯片的P1.0端，所述第二二極管D2的正極連接所述雷電采集單元11，具體連接電感L1的一端。在電路進(jìn)行采樣時(shí)，所述第三電容C3充電，由于電容阻值較小，所以能實(shí)現(xiàn)快速的充放電，電路輸出的信號(hào)隨輸入信號(hào)的變化而變化；當(dāng)電路處于保持狀態(tài)時(shí)，由于第二二極管D2單向?qū)?，所述第三電容C3放電緩慢，由于所述第三電容C3的一端接第二二極管D2的信號(hào)跟隨電路，所以輸出的信號(hào)基本保持在采樣結(jié)束瞬間的信號(hào)電平值，保證了CPU單元14在進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)具有更高的抗干擾性和精度。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，所述CPU單元14包括CPU芯片，所述CPU芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、存儲(chǔ)器141和通訊接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、存儲(chǔ)器141為CPU芯片內(nèi)部集成的模塊，所述CPU芯片的P1.1端和P1.2端為通訊接口，本具體實(shí)施例中，所述CPU芯片的型號(hào)為c8051f310，功耗為1.8mW，用于管理NFC單元15，完成與外部設(shè)備的通信。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC用于進(jìn)行雷電峰值的采樣，所述存儲(chǔ)器141為EEPROM存儲(chǔ)器或FLASH存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)雷電峰值的采樣值，所述通訊接口為SPI串行接口或I2C接口，由于FLASH的容量大，所以可以存儲(chǔ)10萬(wàn)條以上的采樣值，且可以記錄每一條雷擊，而且由于現(xiàn)在FLASH單元最少10萬(wàn)次的擦寫(xiě)，所以其使用壽命可實(shí)現(xiàn)上億次，同時(shí)可將數(shù)據(jù)保存20年。

具體實(shí)施時(shí)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的一端通過(guò)CPU芯片的P1.0端連接所述波形保持單元13，具體連接第二二極管D2的負(fù)極，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的另一端連接所述存儲(chǔ)器141，所述CPU芯片的P1.1端和P1.2端連接NFC單元15，所述CPU芯片的P1.3端連接所述穩(wěn)壓芯片LDO的VOUT端，也連接所述NFC單元15。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，所述NFC單元15包括NFC芯片NFC，所述NFC芯片NFC的SCL端連接CPU芯片的P1.1端，所述NFC芯片的SDA端連接CPU芯片的P1.2端，所述NFC芯片NFC的VOUT端連接外部設(shè)備，也連接所述CPU芯片的P1.3端，給所述CPU單元供電，本具體實(shí)施例中，所述NFC芯片NFC的型號(hào)為NT3H1101，NFC芯片可實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)了高的穩(wěn)定性。

為了更好的理解本實(shí)用新型，以下結(jié)合圖1和圖2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

發(fā)生雷擊時(shí)，雷電采集單元11的LC電路接收雷電交變電磁波，經(jīng)過(guò)第一二極管D1進(jìn)行整流，并經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓芯片LDO進(jìn)行穩(wěn)壓處理后給CPU單元14供電，同時(shí)，所述雷電采集單元11的LC電路接收的雷電交變電磁波也經(jīng)過(guò)波形保持電路進(jìn)行峰值捕捉后，由所述CPU單元14的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC完成峰值采樣，并寫(xiě)入存儲(chǔ)器141中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采集的峰值也通過(guò)所述CPU芯片的P1.1端和P1.2端輸出給NFC單元15，由所述NFC單元15完成與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)所述NFC單元15在進(jìn)行通信時(shí)還產(chǎn)生電能給所述CPU單元14供電，實(shí)現(xiàn)電路的自供電。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的雷電流峰值記錄卡，通過(guò)設(shè)置波形保持單元，保證了采樣的抗干擾性和精度；同時(shí)通過(guò)設(shè)置CPU單元，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)10萬(wàn)條以上的采樣值，且可以記錄每一條雷擊，而且使用壽命可實(shí)現(xiàn)上億次，數(shù)據(jù)可保存20年；同時(shí)通過(guò)設(shè)置NFC單元，實(shí)現(xiàn)了記錄卡與外部的無(wú)線連接，且無(wú)需連接外部電源，實(shí)現(xiàn)了高的穩(wěn)定性。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。