本實用新型涉及一種防護裝置，尤其涉及一種信號防雷裝置。

背景技術：

隨著社會信息化進程，工業(yè)自動化進程的加快，微電子產品在社會的各個領域廣泛地使用?，F(xiàn)代電子技術中電子元器件或電氣元件，一般無法承受5V的電壓波動。

當雷擊發(fā)生時，如果所有線路是共同敷設(如雙絞線、網(wǎng)線、同軸電纜)，在雷電發(fā)生時，在所有的信號線路中產生感應極性和幅值相同的感應電壓，由于雷擊時釋放的能量龐大，會在雷擊附近范圍內的線路中產生較大的感應電壓，進而瞬間損壞連接在電路兩端電子或電器元件，造成較大的損失。

現(xiàn)有技術中為防止雷電破壞，一般采用SPD(雷保護器)，使用時將相對應的SPD串/并聯(lián)在相關的線路中，一旦線路由于雷擊出現(xiàn)雷過電壓，SPD將同保護地短接，將雷電流在在地中散流，以達到保護電氣設備的目的。

本發(fā)明創(chuàng)造的發(fā)明人在研究現(xiàn)有技術的過程中發(fā)現(xiàn)，由于雷電是多脈沖放電，SPD經(jīng)常在雷電的第一個脈沖被損壞失效，失去對后續(xù)脈沖放電的電磁感應生產的雷的保護，造成被保護設備的損壞，且SPD長出現(xiàn)雷過電壓消失之后不能恢復高阻抗，在工作電壓下其泄漏電流大等故障，使用其可靠性大大降低。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種信號防雷裝置，使電信號在第一防雷模塊內部進行短暫的光路傳播，從而切斷了由雷產生的高壓流經(jīng)的線路，將雷高壓隔離在信號防雷裝置的一側，防止其對電子或電氣原件造成損壞。通過采用該技術方案，有效的解決了現(xiàn)有技術中對多脈沖放電保護不足，以及電源高壓過后SPD無法恢復高阻抗，在工作電壓下泄漏電流大的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種信號防雷裝置，包括：模數(shù)轉換模塊、第一防雷模塊和數(shù)模轉換模塊，其中

模數(shù)轉換模塊，所述模數(shù)轉換模塊用于將輸入的模擬信號轉換為輸出的數(shù)字信號；

第一防雷模塊，所述第一防雷模塊與所述模數(shù)轉換模塊連接，所述第一防雷模塊接收所述數(shù)模轉換模塊輸出的數(shù)字信號，所述數(shù)字信號在第一防雷模塊內部轉換為光信號，所述光信號在所述第一防雷模塊內部進行短暫傳播后轉化為數(shù)字信號，所述第一防雷模塊輸出所述由光信號轉化的數(shù)字信號；

數(shù)模轉換模塊，所述數(shù)模轉換模塊與所述第一防雷模塊連接，所述數(shù)模轉換模塊接收所述第一防雷模塊輸出的數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號轉換為模擬信號后輸出所述模擬信號。

進一步地，所述信號防雷裝置還包括：第二防雷模塊；

所述第二防雷模塊位于所述第一防雷模塊與所述數(shù)模轉換模塊之間，所述第二防雷模塊的輸入端與所述第一防雷模塊連接，所述第二防雷模塊的輸出端與所述數(shù)模轉換模塊的輸入端連接。

更進一步地，所述信號防雷裝置還包括：控制模塊；

所述控制模塊位于所述第一防雷模塊與第二防雷模塊之間，所述控制模塊的輸入端與所述第一防雷模塊的輸出端連接，所述控制模塊的輸出端與所述第二防雷模塊的輸入端連接，所述控制模塊用于對數(shù)字信號進行編碼控制。

進一步地，所述信號防雷裝置還包括：恒流模塊；

所述恒流模塊的輸入端與所述數(shù)模轉換模塊的輸出端連接，用于恒定所述數(shù)模轉換模塊輸出端輸出模擬信號的電流值。

優(yōu)選地，所述第一防雷模塊與第二防雷模塊均為光電耦合器。

更加優(yōu)選地，所述第一防雷模塊與第二防雷模塊均為高速線性光耦。

更加優(yōu)選地，所述第一防雷模塊與第二防雷模塊均為級聯(lián)光電耦合器。

進一步地，所述信號防雷裝置還包括：反饋電路；

所述反饋電路的輸入端與數(shù)模轉換模塊的輸出端連接，所述反饋電路的輸出端與數(shù)模轉換模塊的輸入端連接，所述反饋電路用于防止數(shù)模轉換模塊受溫度變化的影響。

進一步地，所述信號防雷裝置包括：至少一組第一防雷模塊，以及數(shù)量與所述第一防雷模塊相對應的第二防雷模塊。

優(yōu)選地，所述控制模塊為系統(tǒng)級芯片。

本實用新型的有益效果是：通過使電信號在第一防雷模塊內部進行短暫的光路傳播，從而切斷了由雷產生的高壓流經(jīng)的線路，將雷電產生的高壓隔離在信號防雷裝置的一側，防止其對電子或電氣原件造成損壞。由于信號在第一防雷模塊內部以光信號的方式進行傳播，無需通過線路進行傳播，即使雷電為多脈沖放電在無法擊穿第一防雷模塊的情況下，多次放電也無法通過第一防雷模塊。同時第一防雷模塊在非擊穿的情境下，不存在恢復的問題，不會導致雷高壓過后出現(xiàn)工作電壓泄露的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1整體結構框圖；

圖2為本實用新型實施例2整體結構框圖。

附圖標記說明：11、第一電源；12、第二電源；21、模數(shù)轉換模塊；31、第一防雷模塊；41、控制模塊；51、反饋電路；61、第二防雷模塊；71、數(shù)模轉換模塊；81、恒流模塊。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行更詳細的說明。需要說明的是，當元件被表述“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。當一個元件被表述“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。本說明書所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本說明書中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用于限制本實用新型。本說明書所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請參閱圖1，一種信號防雷裝置，包括：模數(shù)轉換模塊21、第一防雷模塊31與數(shù)模轉換模塊71。其中，模數(shù)轉換模塊21用于將輸入的模擬信號轉換為輸出的數(shù)字信號；第一防雷模塊31與模數(shù)轉換模塊21連接，第一防雷模塊31接收數(shù)模轉換模塊71輸出的數(shù)字信號，數(shù)字信號在第一防雷模塊31內部轉換為光信號，光信號在第一防雷模塊31內部進行短暫傳播后轉化為數(shù)字信號，第一防雷模塊31輸出由光信號轉化的數(shù)字信號；數(shù)模轉換模塊71與第一防雷模塊31連接，數(shù)模轉換模塊71接收第一防雷模塊31輸出的數(shù)字信號，并將數(shù)字信號轉換為模擬信號后輸出模擬信號。

本實施方式中，通過使電信號在第一防雷模塊31內部進行短暫的光路傳播，從而切斷了由雷產生的高壓流經(jīng)的線路，將雷電產生的高壓隔離在信號防雷裝置的一側，防止其對電子或電氣原件造成損壞。由于信號在第一防雷模塊31內部以光信號的方式進行傳播，無需通過線路進行傳播，即使雷電為多脈沖放電在無法擊穿第一防雷模塊31的情況下，多次放電也無法通過第一防雷模塊31。同時第一防雷模塊31在非擊穿的情境下，不存在恢復的問題，不會導致雷高壓過后出現(xiàn)工作電壓泄露的問題。

其中，模數(shù)轉換模塊21為A/D轉換器，電子或電氣原件一般輸出的電信號為模擬信號，模擬信號只有通過A/D轉化為數(shù)字信號后才能被第一防雷模塊31使用。A/D轉換器使用時對模擬信號進行采樣，根據(jù)采樣結果將模擬信號的波形轉換為脈沖波形，A/D轉換器輸出的波形為方波，但不限于此，根據(jù)具體應用場景的不同，采用不同的A/D轉換器或調節(jié)A/D轉換器的輸出波形，A/D轉換器輸出的脈沖波形能夠為(不限于)三角波。

第一防雷模塊31為光電耦合器，光電耦合器以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電—光—電”轉換。優(yōu)選地，本實施方式中的光電耦合器為高速線性光耦。優(yōu)選地，本實施方式中，第一防雷模塊31是由級聯(lián)的光電耦合器構成，級聯(lián)時至少將兩個光電耦合器以首尾相接的方式串聯(lián)在一起，也就是第一個光電耦合器的輸出端連接在第二個光電耦合器的輸入端，本實施方式中，優(yōu)選地將兩個光電耦合器級聯(lián)在一起。光電耦合器本身具有耐高壓的上限值，本實施方式中的光電耦合器具體為高速線性光耦，現(xiàn)有技術中的高速線性光耦一般的耐壓上限值為五千伏，級聯(lián)后的光電耦合器呈倍數(shù)級別上升，實驗數(shù)據(jù)表明兩個光電耦合器級聯(lián)后的耐壓上限值為十萬伏，能夠有效地防止雷電擊穿第一防雷模塊31，起到較好的保護作用。

數(shù)模轉換模塊71為D/A轉換器，D/A轉換器就是將離散的數(shù)字量轉換為連接變化的模擬量，D/A轉換器與第一防雷模塊31連接，將第一防雷模塊31輸出的數(shù)字信號轉換為模擬信號。

在一些選擇性實施例中，信號防雷裝置還包括：第二防雷模塊61。一般現(xiàn)有技術中線路兩端均設有電子或電氣原件，由于線路較長且鋪設于曠野中，容易由于雷電放電形成雷電高壓，一旦形成雷電高壓會對線路兩端的電子或電氣原件造成毀壞。為解決上述問題，在線路兩端分別設置第一防雷模塊31與第二防雷模塊61。第二防雷模塊61位于第一防雷模塊31與數(shù)模轉換模塊71之間，第二防雷模塊61的輸入端與第一防雷模塊31連接，第二防雷模塊61的輸出端與數(shù)模轉換模塊71的輸入端連接。相同的，第二防雷模塊61為光電耦合器。優(yōu)選地，本實施方式中的光電耦合器為高速線性光耦。優(yōu)選地，本實施方式中，第二防雷模塊61是由級聯(lián)的光電耦合器構成，級聯(lián)時至少將兩個光電耦合器以首尾相接的方式串聯(lián)在一起，也就是第一個光電耦合器的輸出端連接在第二個光電耦合器的輸入端，本實施方式中，優(yōu)選地將兩個光電耦合器級聯(lián)在一起。光電耦合器本身具有耐高壓的上限值，現(xiàn)有技術中的高速線性光耦一般的耐壓上限值為五千伏，級聯(lián)后的光電耦合器呈倍數(shù)級別上升，實驗數(shù)據(jù)表明兩個光電耦合器級聯(lián)后的耐壓最低為10kV,1.2/50μs，能夠有效地防止雷電擊穿第二防雷模塊61，起到較好的保護作用。

在一些選擇性實施方式中，雷裝置還包括：控制模塊41；控制模塊41位于第一防雷模塊31與第二防雷模塊61之間，控制模塊41的輸入端與第一防雷模塊31的輸出端連接，控制模塊41的輸出端與第二防雷模塊61的輸入端連接，控制模塊41用于對數(shù)字信號進行編碼控制。控制模塊41用于對第一防雷模塊31輸出的數(shù)字信號進行編碼與整形，使第一防雷模塊31輸出的數(shù)字信號能夠更加方便的進行后續(xù)處理。控制模塊41具體為編碼控制裝置，優(yōu)選的，在本實施方式中，控制模塊41為系統(tǒng)級芯片(SoC，System-on-a-Chip)。

信號防雷裝置還包括：反饋電路51；反饋電路51的輸入端與模數(shù)轉換模塊21的輸出端連接，反饋電路51的輸出端與模數(shù)轉換模塊21的輸入端連接，反饋電路51用于防止模數(shù)轉換模塊21受溫度變化的影響。模數(shù)轉換模塊21的信息處理能力受到環(huán)境溫度的影響，同時，反饋電路51還能夠提高模數(shù)轉換模塊21信息處理精度以及抗干擾能力。為使第一防雷裝置的信息處理能力處于穩(wěn)定狀態(tài)，在模數(shù)轉換模塊21的輸出端連接反饋電路51，反饋電路51的輸出端連接在模數(shù)轉換模塊21的輸入端。反饋電路51具體為溫度負反饋電路，該溫度負反饋電路為現(xiàn)有技術中的反饋電路51，現(xiàn)有技術中反饋電路51包括溫敏電阻與三極管，溫敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大，溫敏電阻連接在三極管的集電極，溫敏電阻的阻值升高時，集電極的電壓降低，相應的三極管的發(fā)射極的電壓降低，由于三極管的發(fā)射極即反饋電路51的輸出端，也就是說發(fā)射極的電壓降低使得模數(shù)轉換模塊21的輸入端電壓降低，簡單來說就是通過三極管發(fā)射極的電壓控制模數(shù)轉換模塊21的輸入電壓值，屬于典型的負反饋電路。

所述信號防雷裝置還包括：恒流模塊81；恒流模塊81的輸入端與數(shù)模轉換模塊71的輸出端連接，用于恒定數(shù)模轉換模塊71輸出端輸出模擬信號的電流值。恒流模塊81具體為恒流器。

本實施方式中信號防雷裝置還包括：電源電路，電源電路分別為第一電源11電路與第二電源12電路，第一電源11電路與第二電源12電路均為直流電源。其中第一電源11電路模數(shù)轉換模塊21、第一防雷模塊31連接和控制模塊41連接。第二電源12電路分別與第二防雷模塊61、數(shù)模轉換模塊71和恒流模塊81連接。

實施例2

請參閱圖2，一種信號防雷裝置，包括：至少兩組模數(shù)轉換模塊21、至少兩組第一防雷模塊31、至少兩組數(shù)模轉換模塊71、至少兩組第二防雷模塊61、至少兩組恒流模塊81、控制模塊41和至少兩組反饋電路51。優(yōu)選地，本實施方式中采用四組模數(shù)轉換模塊21、四組第一防雷模塊31、四組數(shù)模轉換模塊71、四組第二防雷模塊61、四組恒流模塊81、控制模塊41和四組反饋電路51。四組模數(shù)轉換模塊21的輸出端分別與四組第一防雷模塊31的輸入端連接，四組第一防雷模塊31的輸出端與控制模塊41控制模塊41連接，控制模塊41輸出四路數(shù)字信號分別對應輸出到四組第二防雷模塊61，四組第二防雷模塊61的輸出端對應連接在四組數(shù)模轉換模塊71的輸入端，四組數(shù)模轉換模塊71的輸出端對應連接到四組恒流模塊81的輸入端。

本實施方式中輸入信號的不限于四路，根據(jù)具體應用場景的不同，輸信號的能夠為兩路、三路、五路、八路或者更多路。每一路輸入信號均對應一路信號防雷裝置，需要說明的是，無論輸入信號有幾路，控制模塊41僅有一個。

本實施方式中信號防雷裝置還包括：電源電路，電源電路分別為第一電源11電路與第二電源12電路，第一電源11電路與第二電源12電路均為直流電源。其中第一電源11電路分別與四組模數(shù)轉換模塊21、四組第一防雷模塊31連接和四組控制模塊41連接。第二電源12電路分別與四組第二防雷模塊61、四組數(shù)模轉換模塊71和四組恒流模塊81連接。

本實施方式中，僅對信號防雷裝置內部結構及其連接關系加以描述，其具體作用與工作原理請參閱實施例1。

需要說明的是，本實用新型的說明書及其附圖中給出了本實用新型的較佳的實施方式，但是，本實用新型可以通過許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實施方式，這些實施方式不作為對本實用新型內容的額外限制，提供這些實施方式的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。并且，上述各技術特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實施方式，均視為本實用新型說明書記載的范圍；進一步地，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。