电子电路设计与方案
0 引言
现有防雷技术中的地线接地电阻需要根据施工现场的地形、地貌和地质的导电率进行针对性设计，并需要通过反复试验。有些地质地貌很难制造出合适的防雷地线，影响了防雷效果。目前，新型变能组合式防雷接地装置采用特定组成成分的电介质材料作为雷电能量转化功能部件，接闪后能迅速将雷电转化为化学能、电场能、磁场能等能量，进行吸收、变换、释放三位一体化，减少了引下线装置产生的电磁场对周围设备的影响，同时减少了雷电反击和跨步电压对人员和设备的影响，而且成本低廉，非常适合于充电设施的防雷保护改造。由于该类型防雷接地装置属于免维护产品，不需要补充电介质，因此对其性能进行定期检测就显得十分必要。现有检测装置基本为通过检测防雷接地装置的瞬时导通电阻进行判断[1]，但防雷接地装置电介质是多种化合物的组合体，其阻抗呈现非线性特性，随着充电时间的持续，其测量的电阻值是变化的。雷电的特点是电压高、电流大，但时间短，一般持续时间为10ms～100ms之间[2]，这段时间也是整个防雷接地装置工作最严酷的阶段。因此，只有通过测量雷电发生期间的完整的电流特性，才能真实反映防雷接地装置的性能是否满足防雷要求。本文提出了一种便携式防雷接地装置检测仪，通过采样测量雷电发生期间的完整的电流特性，计算防雷接地装置阻值并判别其性能是否满足要求。 1 供电电源
供电电源是防雷接地装置的关键组件之一，主要是因为：第一，防雷接地装置的电阻阻值很小，低压测试时其导通电阻在0�1Ω～0�6Ω之间，在其上施加12V直流电压时，电源必须提供20A～120A的大电流。而且，因为是便携式设备，考虑到室外检测时携带方便，检测仪上配备的12V 电池容量不可能很大。因此，本文在检测回路中串联0�5Ω的无感功率电阻，将检测回路的电流限制在20A以下。第二，由于检测时电流较大，考虑到电池的使用寿命，在方便采用外部电源供电时检测仪应采用外部电源供电，只有在室外无外接电源时才使用内部电池供电，这样就降低了对电池的损伤，因此必须考虑到电管切换问题。第三，必须考虑电池欠压报警功能，防止因电池欠压对电池造成的伤害。 本文采用了深圳鑫源佳公司的一款带蓄电池充放电管理的直流电源，型号为SPU350CN-138S。该电源具备以下特点：（1）两路直流电源输出，一路直流输出13�8V/30A 给用电设备供电（适合绝大多数12V用电设备），同时另一路13�8V 给12V电池充电；（2）自动充电控制，电池充满时自动停止充电；（3）交流停电时，输出电压自动切换到电池电压输出，12V无间断供电；（4）零切换时间，设备不停顿，不重启，适合各种不同类型用电设备；（5）电池欠压（低于10�5V)时自动切断电池放电输出，欠压保护防止电池过放电；（6）电池电压回差自动处理功能，有效保护电池；（7）全自动切换控制无需人工干预；（8）具有指示灯线板，板上具有交流电工作指示灯，电池工作指示灯，电池欠压指示灯。
本文采用容量为33Ah的12V锂电池。一般用户设计时关心的是电池放电参数，因为是选用电池容量的
根据。通常希望用一个公式来计算电池的容量，而实际上没有一个通用公式适用于所有情况，因为电池的放电不是线性的，况且各种品牌的电池也不尽相同。以某品牌的10Ah的12V锂电池为例，以放电到10�5(1�75×6)V为准。如果按0�05C即0�5A放电时，可放电20h，释放出10Ah的容量；如果按0�4C即4A放电时，可放电2h，释放出8Ah的容量；如果按1C即10A放电时，可放电0�5h，释放出5Ah的容量；如果按3C即30A放电时，可放电0�025h，释放出2�5Ah 的容量。就是说，放电电流越大，放出的容量就越小，计算出来的结果就越不准确。因此，若想在工程上比较精确地求出规定时间的电池容量，必须计算和查表或曲线相结合。一般厂商推荐放电电流在0�05C～0�5C之间，电流太小或太大，对电池寿命都有影响。本文中，电源电压为12V，当检测的防雷接地装置的电阻为0�6Ω时，检测回路电流为10�9A；当检测的防雷接地装置的电阻为0�1Ω时，检测回路电流为20A。采用容量为33Ah的12V锂电池，0�05C :0�05×33=1�65A，0�5C :0�5×33=16�5A。当检测的防雷接地装置的电阻为0�1Ω的最小电阻时，检测回路电流略大，处于20/33=0�61C的放电状态。但考虑到以下两方面原因:
一种防雷接地装置的便携式检测仪电路
闫丽，吴红英，刘静，杨永广，苏其进
（扬州万泰电子科技有限公司，江苏扬州，225000）
摘要：新型变能组合式防雷接地装置采用特定组成成分的电介质材料作为雷电能量转化功能部件，不需要补充电介质，因此对其性能进行定期检测就显得十分必要。现有检测装置基本为通过检测防雷接地装置的瞬时导通电阻进行判断，本文提出了一种便携式防雷接地装置检测仪，通过采样测量雷电发生期间的完整的电流特性，计算防雷接地装置阻值并准确判别其性能是否满足要求。
关键词：防雷接地装置；新型变能组合式；便携式；电阻检测
DOI:10.16589/jki11-3571/tn.2019.07.003
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电子电路设计与方案
（1）由于是便携式设备，不宜太重，因此电池容量不可能
太大；（2）不可能所有检测均为0�1Ω的最小电阻情形。因此，
电池放电适中，对电池损害不大。
2 检测电路
本文防雷接地装置检测仪的电路结构如图1～图3所
示。图1为防雷接地装置检测仪主电源电路。交流输入开
关接通时，直流电源工作，输出两路直流电源，一路直流输
出13�8V/30A给用电设备供电，当工作电源开关K2接通时，
电源输出的直流电压V2开始给图2所示的辅助电源电路供
电，同时给图3所示的检测仪主工作电路供电。同时另一
路13�8V 输出给12V电池充电。电池欠压时，直流电源自
动控制电池充电，电池充满时自动停止充电。交流电停电时，
输出电压自动切换到电池电压输出，12V电源无间断供电，
零切换时间，设备不停顿，不重启。室外无交流220V电源
供电时，只需将工作电源开关接通，即可进行检测，非常方
便。该直流电源同时具有指示灯线板，板上具有绿交流电
工作指示灯，红电池工作指示灯，黄电池欠压指示灯。
当交流电工作时，绿指示灯亮；当电池工作时，红指示
灯亮；当电池欠压时，黄指示灯亮。
图1 防雷接地装置检测仪主电源电路
图2为防雷接地装置检测仪辅助电源电路。当工作电
源开关K2接通时，电源输出的直流电压V2开始给图2所
示的辅助电源电路供电。V2经三端稳压器7805降压后产
生+5V电源，该+5V电源一方面作为直流电流传感器模块
ACS712ELECTR-30A的工作电源；另一方面，作为主电路
检测启动的比较电平+2�5V的输入电源。同时，该电源经
过AMS117-3�3V三端稳压器后，产生+3�3V的高精度电源，
作为主处理单元TMS320F2812的工作电源。
图2 防雷接地装置检测仪辅助电源电路
图3为防雷接地装置检测仪主工作电路。图3中，继
电器JDQ的规格为12V/30A，即继电器控制线圈工作电压
为12V，继电器输出触点最大承受电流为30A。检测仪未进
行检测工作时，比较器反相端输入为低电平，同相端输入
为+2�5V，比较器输出端为高电平，继电器线圈中无电流，
继电器触点处于断开状态。当检测启动开关K3接通时，
主处理单元检测到高电平，即输出一高电平（+3�3V）至比
较器的反相端，比较器输出切换为低电平，继电器线圈两
端施加12V电压，继电器触点吸合，电流经继电器、直流
电流传感器模块、R7与R8并联后的0�5Ω无感限流功率
电阻、防雷接地装置至地，形成主电流回路。直流电流传
感器模块ACS712ELECTR-30A检测的电流（以电压形式反
映）送至主处理单元的A/D输入端，防雷接地装置上的电
压经电阻R4、R5分压后送至主处理单元的另一A/D输入
端。R4、R5、R7、R8选用无感电阻，主要是因为防雷接
地装置的电阻特性为非线性，选用无感电阻会提高检测的
准确性。R7、R8分别为1Ω/100W的功率电阻，其额定工
作电流为20A，当检测的防雷接地装置的电阻为0�1Ω时，
检测回路电流为20A ，满足工作要求。R4、R5分别为阻
值为200K、68K的1%精度电阻。防雷接地装置的电阻阻
值相对于R4、R5的电阻阻值可以忽略不计，因此对防雷
接地装置的电阻阻值测量基本没有影响。当防雷接地装置
的电阻为0�6Ω时，电压检测通道的输入电压为12×0�6/
（0�5+0�6）=6�5V，高于主处理单元的工作电压。因此，必
须经过R4、R5进行分压后才能送给电压检测通道的输入
端，6�5×68/（200+68）=1�65V。也就是说，主处理单元
电压检测通道的输入最大值为1�65V，确保输入电压处于电
压检测通道模数转换器ADC的线性区。直流电流传感器模
块ACS712ELECTR-30A的输出电压为0�066V/A,20A时输
出电压为20×0�066=1�32V, 确保输入电压处于电流检测通
道模数转换器ADC的线性区。这样，主处理单元经过计算，
就能计算出防雷接地装置的导通电阻，进而判断防雷接地装
置的性能是否满足要求。主处理单元采用TMS320F2812的
图3 防雷接地装置检测仪主工作电路
（下转第48页）
10 | 电子制作 2019年04月便携式设备
48 | 电子制作 2019年04月
智能应用
停车过程包含入场和出场两个过程，最短路径算法就是用最短入场路径和最短出场路径的总和作为车位选择的依据。设计中我们选用较经典的准确性较高的Dijkstra 算法，并加以改进以适应最短路径的快速计算，为用户提供方便快捷的最短路径引导，使车主快速到最佳停车位，避免车主在场内来回周旋只能用徘徊的方式选择车位。图6为停车具体流程。当用户到达停车场入口时，停车管理系统会将车辆的基本信息、空闲车位信息传输到中央控制单元，系统通过预先设计好的最短路径算法计算和分配最佳车位，并通过LCD 显示屏发布，用户根据显示的停车引导信息进行停车。 图6 停车流程图 4 结语
智能停车引导系统是智能交通的组成部分，也是智慧城市建设的一部分。本文设计的智能停车引导系统采用ZigBee 网络通信，现场测试证明：系统能够很好实现车位检测、数据采集、数据传输、数据处
理、车位引导以及信息的实时显示、存储等功能，无线通信网络准确可靠，具有建设成本低、功耗消耗低、自动组网灵活、实时性能好等优点。系统能较好的满足停车引导的智能化服务需求。
参考文献
＊ [1]Jackson W．Android UI Layouts：Layout Containers and the View Group Class，Pro Android UI．2014．
＊ [2]及娜．基于无线地磁节点的停车诱导信息系统研究[D]．中国科学技术大学，2015�
＊ [3]陈继磊� 基于龙芯和自主物联协议的物联网应用研究[D]�江
苏科技大学,2016�
DSP 芯片，DSP 通过外围电路与液晶屏LCD 的驱动接口连接，可直接将处理结果送至LCD 进行显示。
3 结束语
现有防雷接地装置检测装置基本为通过检测防雷接地装置的瞬时导通电阻进行判断，但防雷接地装置
电介质是多种化合物的组合体，其阻抗呈现非线性特性，随着充电时间的持续，其测量的电阻值是变化的。雷电的特点是电压高、电流大，但时间短，这段时间也是整个防雷接地装置工作最
严酷的阶段。本文提出了一种便携式防雷接地装置检测仪，通过采样测量雷电发生期间的完整的电流特性，计算防雷接地装置阻值并准确判别其性能是否满足要求。
参考文献
＊ [1] 张万岭等�一种用于防雷接地装置的接地电阻测量装置[P]�扬州华峰防雷新科技有限公司专利，专利申请号：201620940367�6。
＊ [2] 赵子琴等�法医病理学(第三版)[M]�人民卫生出版社，2005,8�
（上接第10页）
4 系统实现
根据课题设计，可以实现垃圾的全自动回收，能够完成桶盖感应开合，垃圾装载检测，垃圾输送，垃圾分类及打包功能。为了模拟现实中的一些极端情况，看该系统的反应能力。设定了一些障碍物以及一些黑干扰点，对收集装置的运动进行难度提升，以此到问题并对参数进行修改，最大限度的不
受其干扰。通过自上而下设计理念，运用模块化设计提高系统的可移植性和可拓展性，降低系统运行维护的成本。
5 结语
本设计主要是对智能全自动垃圾回收系统的设计与研究。利用单片机控制整个系统智能化，且实现一定功能，使垃圾回收装置能自行回收垃圾，与现在社会普及的固定垃圾箱相比，减少垃圾回收所消耗的人力及时间。可应用于公共场合，如学校、车站等，为大众服务。
目前还没实现可以远程查看或控制该装置系统，有望在接下来的进一步设计可以实现，以达到更智能化。
参考文献
＊ [1]刘伟，传感器原理及实用技术[M]�北京，电子工业出版社�2009�＊ [2]杨居义，单片机课程设计指导[M]�北京，清华大学出版社�2009�＊ [3]王瑶瑶，浅谈新型自动分类及存储垃圾装置[J]�市场与经济�2013（8）：174�
＊ [4]王豫炜，城市垃圾回收嵌入式车载系统设计[D]�北京化工大学�2013�
＊ [5]周丰，王南山，陈卉，C 语言教程[M]武汉，华中科技大学出版社�2008�
（上接第38页）
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