本實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，雷電蘊藏著巨大的能量，雷擊直接發(fā)生時的電壓極高，雷擊核心會產(chǎn)生極大的放電電流，直擊雷的直接破壞力及其對人類的傷害是總所周知的。

雷擊的發(fā)生有著極大地隨機性。當(dāng)雷擊發(fā)生的時候，通過空間電磁感應(yīng)的作用，會在其周圍很大的范圍內(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。這是因為在電子化、信息化高度發(fā)展的今天，人們大量應(yīng)用著包括計算機、交換機在內(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這些電子設(shè)備造成破壞，因而對雷電的檢測和防護(hù)現(xiàn)在已經(jīng)變得越來越重要。

雷電流峰值記錄卡，對于雷電的研究、分析雷電災(zāi)害事故、尤其對防雷設(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)生時遺留在磁帶/磁鋼棒上面的滯磁，根據(jù)這個剩磁的大小可進(jìn)一步計算出雷電的峰值電流大小。這需要精密的（高斯）剩磁儀檢測，為降低剩磁檢測的成本和提高測量精度，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)雷電磁場對編碼的破壞程度，可方便檢測出雷電磁場的強度?？梢?，現(xiàn)有的雷電流峰值記錄卡存在以下問題：

1）假如在測量時間段內(nèi)發(fā)生多次雷擊，其測量結(jié)果為這幾次雷電磁場的向量疊加，其測量結(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)場方便地通過手持設(shè)備讀出測量結(jié)果，而且其讀卡器昂貴。

4）記錄卡在使用過程中容易受外部磁場干擾，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)實現(xiàn)要素：

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

為了達(dá)到上述目的，本實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)壓單元、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)壓單元進(jìn)行整流和穩(wěn)壓處理后給所述CPU單元供電，同時所述雷電流經(jīng)波形保持單元進(jìn)行峰值捕捉，并經(jīng)過CPU單元進(jìn)行峰值采樣及存儲后輸出給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)壓單元和所述波形保持單元，所述電感的另一端連接所述電阻的另一端。

進(jìn)一步的，所述整流穩(wěn)壓單元包括第一二極管、第二電容和穩(wěn)壓芯片，所述第一二極管的負(fù)極通過所述第二電容接地，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)壓芯片的型號為LM1117。

具體的，所述CPU芯片的型號為c8051f310。

具體的，所述儲存器為EEPROM儲存器或Flash儲存器，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芯片的型號為NT3H1101。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的雷電流峰值記錄卡，通過設(shè)置波形保持單元，保證了采樣的抗干擾性和精度；同時通過設(shè)置CPU單元，實現(xiàn)了存儲10萬條以上的采樣值，且可以記錄每一條雷擊，而且使用壽命可實現(xiàn)上億次，數(shù)據(jù)可保存20年；同時通過設(shè)置NFC單元，實現(xiàn)了記錄卡與外部的無線連接，且無需連接外部電源，實現(xiàn)了高的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型雷電流峰值記錄卡的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實用新型雷電流峰值記錄卡的電路原理圖。

具體實施方式

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

請參閱圖1，本實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)壓單元12、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)壓單元12，并通過所述波形保持單元13、CPU單元14和NFC單元15連接外部設(shè)備2，所述整流穩(wěn)壓單元12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，并通過整流穩(wěn)壓單元12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，同時所述NFC單元在進(jìn)行通信時還產(chǎn)生電能給所述CPU單元14供電，實現(xiàn)電路的自供電。

請參閱圖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。

具體實施時，請繼續(xù)參閱圖2，所述電感L的一端通過所述第一電容C1連接所述電阻R的一端，也連接所述整流穩(wěn)壓單元12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。

請繼續(xù)參閱圖2，所述整流穩(wěn)壓單元12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，起儲能作用，所述穩(wěn)壓芯片LDO的型號為LM1117，提供電流限制和熱保護(hù)，起穩(wěn)壓作用。

具體實施時，所述第一二極管D1的負(fù)極通過所述第二電容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，能快速的實現(xiàn)充放電。

具體實施時，所述第二二極管D2的負(fù)極通過所述第三電容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，所述第三電容C3充電，由于電容阻值較小，所以能實現(xiàn)快速的充放電，電路輸出的信號隨輸入信號的變化而變化；當(dāng)電路處于保持狀態(tài)時，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的信號跟隨電路，所以輸出的信號基本保持在采樣結(jié)束瞬間的信號電平值，保證了CPU單元14在進(jìn)行信號采集時具有更高的抗干擾性和精度。

請繼續(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、存儲器141和通訊接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、存儲器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，本具體實施例中，所述CPU芯片的型號為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，所述存儲器141為EEPROM存儲器或FLASH存儲器，用于存儲雷電峰值的采樣值，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10萬條以上的采樣值，且可以記錄每一條雷擊，而且由于現(xiàn)在FLASH單元最少10萬次的擦寫，所以其使用壽命可實現(xiàn)上億次，同時可將數(shù)據(jù)保存20年。

具體實施時，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的一端通過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，本具體實施例中，所述NFC芯片NFC的型號為NT3H1101，NFC芯片可實現(xiàn)與外部設(shè)備的無線通信，實現(xiàn)了高的穩(wěn)定性。

為了更好的理解本實用新型，以下結(jié)合圖1和圖2對本實用新型作進(jìn)一步說明：

發(fā)生雷擊時，雷電采集單元11的LC電路接收雷電交變電磁波，經(jīng)過第一二極管D1進(jìn)行整流，并經(jīng)過穩(wěn)壓芯片LDO進(jìn)行穩(wěn)壓處理后給CPU單元14供電，同時，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，并寫入存儲器141中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采集的峰值也通過所述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，同時所述NFC單元15在進(jìn)行通信時還產(chǎn)生電能給所述CPU單元14供電，實現(xiàn)電路的自供電。

綜上所述，本實用新型提供的雷電流峰值記錄卡，通過設(shè)置波形保持單元，保證了采樣的抗干擾性和精度；同時通過設(shè)置CPU單元，實現(xiàn)了存儲10萬條以上的采樣值，且可以記錄每一條雷擊，而且使用壽命可實現(xiàn)上億次，數(shù)據(jù)可保存20年；同時通過設(shè)置NFC單元，實現(xiàn)了記錄卡與外部的無線連接，且無需連接外部電源，實現(xiàn)了高的穩(wěn)定性。

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