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專利名稱：便攜式近電告知器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式近電告知器，尤其涉及一種用于電業(yè)人員告知工頻交流電場的便攜式近電告知器的電子裝置。
人們保護其生命安全、防觸電場所需要這種便攜式近電告知器。例如，為了提高供用電工作人員安全意識，就需要這種便攜式近電告知器。
通常，類似本發(fā)明的一些技術(shù)中，一般都是將工頻交流電場的感應(yīng)信號由結(jié)型場效應(yīng)管的柵極引入，由此管子的漏極電壓升高，繼而控制后級的音頻系統(tǒng)，如音頻振蕩或語音電路而發(fā)出告知聲響。例如《實用自控及報警裝置制作365例》(人民郵電出版社)一書，第592頁的《感應(yīng)高壓報警器》一文中所述的裝置主要由一只結(jié)型場效應(yīng)管和一片555集成電路構(gòu)成。當(dāng)場效應(yīng)管的柵極感應(yīng)到工頻交流電場后漏極電壓升高，當(dāng)電壓值達到555電路的閥值電壓時，電路開始振蕩，通過變壓器后由壓電陶瓷片發(fā)出聲響。又例如《音樂、模擬聲和語音集成電路應(yīng)用手冊》(人民郵電出版社)一書，第145頁《高壓感應(yīng)報警器》一文中所述裝置主要是由一只結(jié)型場效應(yīng)管和一片KD-153音樂集成電路構(gòu)成。當(dāng)場效應(yīng)管感應(yīng)到交流電場后，漏極電壓升高，當(dāng)達到電路的觸發(fā)電壓值后，電路受觸發(fā)而工作，并通過揚聲器發(fā)出“叮咚”聲響。
以上所述的目前現(xiàn)有技術(shù)，雖然能夠通過這些電子裝置把工頻交流電場信號轉(zhuǎn)為聲響信號告知人們，起到警示和安全作用。但是現(xiàn)有的這種技術(shù)措施存在以下的問題眾所周知安全帽是塑料制品。類似本發(fā)明的電子裝置也必然采用塑料類材料作機盒。使用中的碰撞或與身體、甚至與空氣的輕微磨擦都會產(chǎn)生靜電場，而所有這些靜電場都會被場效應(yīng)管的柵極接收。而對現(xiàn)有技術(shù)方案的分析知道，電場信號進入場效應(yīng)管柵極后，引起漏極電壓升高，再利用漏極這一升高的電壓直接去控制音頻系統(tǒng)，使之發(fā)聲，上述兩例即如此。因此這種靜電場達到一定強度后都將和工頻交流電場一樣，使這些裝置發(fā)出聲響，成為一種靜電干擾聲而誤報。由于存在上述的缺點，因此作為安全帽上的有電告知器的技術(shù)方案應(yīng)加以改進。
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效的抑制靜電干擾，防止誤報，能安裝于電業(yè)人員安全帽上亦可隨意放在身上的近電告知器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是由場效應(yīng)管、施密特觸發(fā)器、計數(shù)器、振蕩器和音頻放大電路組成的便攜式近電告知器電路。其特征在于所述的信號輸入端為結(jié)型場效應(yīng)管V1的柵極，當(dāng)受到工頻交流電場感應(yīng)時，場效應(yīng)管的柵極電壓將隨著電場的相位及強度的變化而變化。當(dāng)交流電場感應(yīng)到柵極為負時，場效應(yīng)管漏極與源極之間電阻增大，漏極電壓升高。因此當(dāng)場效應(yīng)管柵極受到交流電場感應(yīng)時，漏極將出現(xiàn)與該工頻交流電場頻率相同的脈沖電壓。在本發(fā)明的技術(shù)解決方案中，在場效應(yīng)管漏極之后接有由或非門IC1-1，與非門IC4-4和電阻R2，R3組成的施密特觸發(fā)器；計數(shù)器/分配器IC3和由或非門IC1-3，IC1-4組成的RS觸發(fā)器及其由與非門IC4-1、電容C3、電阻R6、R7組成的置零用微分電路；振蕩器/分頻器IC2和與門IC5-1。其中IC2的輸出端Q132腳輸出周期為0.25S，占空比為50％的脈沖，并同時控制著IC3的R端15腳，IC4-1的輸入端1腳和2腳及IC5-1的輸入端1腳。當(dāng)IC2輸出端Q13由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，IC4-1的輸出端3腳則由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)C3和R6微分后，正向尖脈沖通過R7送入RS觸發(fā)器的置零端即IC1-4的輸入端12腳，使RS觸發(fā)器的輸出端，即IC1-4的輸出端13腳為低電平。在IC2輸出端Q132腳為低電平的這一段時間內(nèi)，IC3對由CP端14腳輸入的脈沖進行計數(shù)，當(dāng)輸入脈沖個數(shù)達到5時，則輸出端Q51腳將出現(xiàn)一個高電平，這一高電平送至RS觸發(fā)器的置位端，即IC1-3的輸入端9腳，使RS觸發(fā)器的輸出端即IC1-4的輸出端13腳為高電平。這一高電平保持并送入IC5-1的輸入端2腳，當(dāng)IC2的輸出端Q132腳再由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，IC5-1的輸入端1腳也為高電平，而此時輸入端2腳仍保持高電平，因此其輸出端3腳為高電平，再經(jīng)或非門IC1-2和與非門IC4-2將此高電平送入與門IC5-2的輸入端4腳，而其輸入端5腳則由IC2輸出端Q55腳送入1024Hz的音頻脈沖，所以IC5-2的輸出端6腳為1024Hz的音頻脈沖輸出，再由C4、R8、V2、L1、L2、VD2和VD3作音頻放大，由壓電陶瓷片B發(fā)出聲響。
由于本電路采取了由計數(shù)器/分配器IC3對場效應(yīng)管漏極輸出的交流電場信號脈沖計數(shù)方法，當(dāng)工頻交流電場進入場效應(yīng)管后，只要其電場強度足以使場效應(yīng)管漏極輸出達到施密特觸發(fā)器的觸發(fā)電壓時。并且是在IC2輸出端Q13為低電平的時間內(nèi)，IC3對由CP端的輸入脈沖進行計數(shù)。因IC2低電平的輸出時間為其振蕩周期的一半，即0.125S，而工頻50Hz的交流電場平均在0.125S的時間內(nèi)將會出現(xiàn)6.25個脈沖，本電路設(shè)計成在IC3輸入5個脈沖時，輸出端Q5輸出一個高電平，因此在IC2輸出端Q13出現(xiàn)低電平后，尚不到0.125S時，IC3的輸出端Q5輸出一個高電平，并將后級的RS觸發(fā)器置位。對于靜電干擾電場來說，其頻率范圍遠低于50Hz，雖然當(dāng)其電場強度足以使場效應(yīng)管漏極輸出電壓達到施密特觸發(fā)器的觸發(fā)電壓給IC3進行計數(shù)。但是由于其頻率較低，在0.125S的時間內(nèi)少于5個脈沖，所以IC3的輸出端Q5無高電平輸出，RS觸發(fā)器不置位，以及后面的電路狀態(tài)也保持不變，故告知器不發(fā)出聲響，因而有效地抑制靜電干擾，防止了誤報。
本發(fā)明有如下優(yōu)點使用方便，靈敏可靠，尤其是抗靜電性能突出，對人身安全起到了保障作用。
本發(fā)明的具體電路由以下實施例及具附圖給出。


圖1是本發(fā)明的線路方框圖；圖2是本發(fā)明的電原理圖下面結(jié)合附圖詳細說明依據(jù)本發(fā)明提出的具體電路的細節(jié)及工作情況圖1中的50Hz交流電場信號首先進入放大電路。從放大電路輸出的脈沖波形經(jīng)整形電路進行整形后再進入計數(shù)器進行計數(shù)。計數(shù)器的輸出送入觸發(fā)器，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)置位觸發(fā)器的輸出控制音頻放大電路，由壓電陶瓷片發(fā)出聲響。其中振蕩、分頻電路同時控制計數(shù)器、觸發(fā)器和音頻放大部分。振蕩、分頻電路輸出經(jīng)自檢控制部分進入整形電路。電源電壓低落電路把電源電壓低落的信號送入音頻放大電路。
圖2所描述的便攜式近電告知器電路的電源電壓為直流，并由按鈕開關(guān)SB2控制通斷。電路的輸入和放大部分由結(jié)型場效應(yīng)管V1，電容C1，電阻R1，電位器RP1和電容C2組成。在放大電路的后面接有施密特觸發(fā)器，由或非門IC1-1和與非門IC4-4以及電阻R2和R3組成。施密特觸發(fā)器的輸出接到計數(shù)器/分配器IC3的CP端。IC3的輸出端Q5接到RS觸發(fā)器的置位端。RS觸發(fā)器由或非門IC1-3和IC1-4組成，其置零電路由與非門IC4-1，電容C3，電阻R6和R7組成。由振蕩器/分頻器IC2，電阻R5和晶振JT組成振蕩器/分頻器電路，其中晶振頻率為32768Hz。IC2的輸出端Q5頻率為1024Hz，輸出端Q9頻率為64Hz，輸出端Q13頻率為4Hz。RS觸發(fā)器輸出端和IC2的輸出端Q13分別接到與非門IC5-1的兩個輸入端。IC5-1的輸出接至或非門IC1-2的一個輸入端。IC1-2的輸出接至與非門IC4-2的兩個輸入端。IC4-2的輸出和IC2輸出端Q5分別接到與非門IC5-2的兩個輸入端上。IC5-2的輸出經(jīng)電容C4將音頻送至音頻放大器。音頻放大器由晶體三極管V2、電阻R8和R9，電感L1和L2，穩(wěn)壓管VD2和VD3組成，經(jīng)放大的音頻信號由壓電陶瓷片B發(fā)出聲響。
由IC2的輸出端Q9經(jīng)按鈕開關(guān)SB1后接至IC1-1的一個輸入端及電阻R4組成自檢電路。由二極管VD1，電位器RP2和與非門IC4-3組成電源電壓低落電路。IC4-3的輸出接至IC1-2的一個輸入端。
以下通過實施例進一步詳細說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不受這個實施例的限制。
實 施 例附圖展示的本發(fā)明的一種具體實施方式
，其電路這樣工作的當(dāng)場效應(yīng)管V1的柵極G受至工頻交流電場感應(yīng)時，其柵極電壓將隨著電場的相位及強度的變化而變化。當(dāng)交流電場感應(yīng)到柵極為負時，場效應(yīng)管漏極與源極之間電阻增大，漏極D電壓升高。因此當(dāng)場效應(yīng)管柵極受到交流電場感應(yīng)時，漏極D將出現(xiàn)與該工頻交流電場頻率相同的脈沖電壓，其中C1的容量減小或RP阻值降低，都將使接收電場的靈敏度提高。電容C2可以對頻率較高的干擾脈沖電壓起旁路作用。經(jīng)場效應(yīng)管放大后的脈沖電壓進入由IC1-1，IC4-4和R2，R3組成的施密特觸發(fā)器，經(jīng)施密特觸發(fā)器處理后，脈沖波形的前沿和后沿都將變得很陡峭，這樣有利于計數(shù)器的正確計數(shù)，施密特觸發(fā)器的輸出端即IC4-4的輸出端11腳接到IC3的CP端14腳，IC3對輸入脈沖進行計數(shù)。當(dāng)IC2輸出端Q13從高電平變?yōu)榈碗娖綍r，IC3的R端為低電平，因此IC3開始對從CP端輸入的脈沖進行計數(shù)(在此之前IC2輸出端Q13是高電平，故IC3為復(fù)位狀態(tài))。在IC2輸出端Q13剛開始從高電平變?yōu)榈碗娖綍r，IC4-1的輸出端3腳則從低電平變?yōu)楦唠娖?，通過C3和R6的微分電路產(chǎn)生一個正向尖脈沖，再經(jīng)過R7送入RS觸發(fā)器的置零端，即IC1-4的輸入端12腳，使RS觸發(fā)器的輸出端即IC1-4的輸出端13腳為低電平。因為IC2的輸出端Q13的脈沖頻率是4Hz所以它的高電平和低電平輸出的時間(脈沖寬度和間隔時間)都為0.125S，如果在0.125S的時間內(nèi)IC3的CP端輸入5個脈沖，則輸出端Q5將輸出高電平。因為工頻交流電場的頻率是50Hz，每秒鐘在IC3的CP端送進50個脈沖，平均在0.125S的時間里有6.25個脈沖，因此能滿足在0.125S的時間里有5個脈沖的要求，這樣當(dāng)場效應(yīng)管V1的柵極感應(yīng)到工頻交流電場后，且經(jīng)過場效應(yīng)管放大之后其幅值達到施密特觸發(fā)器的觸發(fā)電壓，經(jīng)計數(shù)器計數(shù)后，輸出端Q5將輸出一個高電平，這一高電平送入RS觸發(fā)器的置位端，即IC1-3的9腳，使RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)置位，即IC1-4的13腳由低電平變?yōu)楦唠娖? 由于IC1-4的13腳接到IC5-1的輸入端2腳，所以2腳為高電平。待IC2的輸出端Q132腳從低電平轉(zhuǎn)為高電平后，IC5-1的另一個輸入端1腳也變?yōu)楦唠娖?此時IC3開始處于復(fù)位階段)。這樣IC5-1的兩個輸入端都為高電平，所以輸出端3腳為高電平。3腳與IC1-2的輸入端6腳相連，故IC1-2的輸出端4腳為低電平。4腳又與IC4-2的輸入端4腳和5腳相連，故IC4-2的輸出端6腳為高電平。由于IC5-2的輸入端4腳與IC4-2的輸出端6腳相連，故為高電平，IC5-2的輸入端5腳與IC2的輸出端Q55腳相連，因此IC5-2的輸出端6腳輸出1024Hz的音頻脈沖。IC5-2的輸出經(jīng)C4和R8接至晶體管V2的基級進行音頻放大，故大后由壓電陶瓷片B發(fā)出聲響。
上述的工作過程中，IC2的輸出端Q13從高電平變?yōu)榈碗娖胶?，一方面通過IC4-1等對RS觸發(fā)器進行置零，另一方面IC3則開始計數(shù)，這一段0.125S的時間內(nèi)無聲響發(fā)出。待IC3計數(shù)滿5個脈沖后，且IC2的輸出端Q13由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，B發(fā)出聲響，并持續(xù)0.125S后停止，然后再重復(fù)以上過程。
如果靜電干擾電場進入場效應(yīng)管柵極G后，同樣會在場效應(yīng)管漏極D產(chǎn)生與靜電干擾電場頻率相一致的脈沖電壓，當(dāng)它的幅值達到施密特觸發(fā)器的觸發(fā)電壓時，則這一頻率的脈沖信號將送至IC3的CP端進行計數(shù)。如前所述，IC3的計數(shù)操作是受IC2的輸入端Q13控制的，每一次計數(shù)時間只有0.125S，而靜電干擾電場的頻率范圍較低，在0.125S的時間內(nèi)遠少于5個脈沖，即靜電干擾的頻率遠低于40Hz。由于計數(shù)脈沖達不到5個，IC3的輸出端Q5無高電平輸出，所以包括RS觸發(fā)器在內(nèi)的后級電路不會改變狀態(tài)，壓電陶瓷片不發(fā)出聲響，這樣靜電干擾就被抑制了。
圖2電路中的與非門IC4-3及二極管VD1，電位器RP2組成了電源電壓低落電路，當(dāng)電源電壓低干設(shè)定值時能自動發(fā)出聲響，提示使用者更換電源。與非門IC4-3的輸入端10腳接于電源正極，而輸入端9腳則接于電位器RP2的旋轉(zhuǎn)電極上。當(dāng)電源電壓下降時，由于二極管與電位器串連后接于電源正端與系統(tǒng)地線，即電源負極之間，由于二極管的非線性特性，因此在電源電壓下降過程中，接于電位器旋轉(zhuǎn)電極輸入端9腳的電壓下降速率將大于接在電源正極輸入端10腳的電壓下降速率，一旦輸入端9腳下降到轉(zhuǎn)換電壓時IC4-3的輸出端8腳由于低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，由?腳接至IC1-2的輸入端5腳，故改變了IC1-2和IC4-2的輸出狀態(tài)，最后使壓電陶瓷片B發(fā)出聲響。因為上述過程不受IC2輸出端Q13的控制，所以它所發(fā)出的聲響是連續(xù)的1024Hz音頻。本發(fā)明的下限電壓設(shè)定為2.6V。
IC2的輸出端Q9的輸出64Hz的脈沖電壓，經(jīng)過開關(guān)SB1和電阻R4接到IC1-1的輸入端2腳，這樣組成了本電路的自檢部分。當(dāng)接通開關(guān)SB1時，與由場效應(yīng)管輸入的工頻(50Hz)交流電場一樣，使后級電路工作，由壓電陶瓷片B發(fā)出聲響。
本電路中的V1由K596結(jié)型場效應(yīng)管擔(dān)任。V2為9014晶體三極管。VD1為IN4148二極管。VD2和VD3為穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓值為20V。電感L1和L2的電感量為27mH。B為直徑27mm的壓電陶瓷發(fā)聲元件。JT是頻率為32768Hz手表晶振。IC1-1、IC1-2、IC1-3和IC1-4由一片74HC02四2輸入端或非門的集成電路擔(dān)任。IC2為一片74HC4060十四位二進制計數(shù)器/分頻器集成電路。IC3是一片74HC4017十進制計數(shù)器/分配器集成電路。IC4-1、IC4-2、IC4-3和IC4-4由一片74HC00四2輸入端與非門集成電路擔(dān)任。IC5-1和IC5-2由一片74HC08四2輸入端與門擔(dān)任，其中多余的兩組與門不使用。
電阻R1為10KΩ，R2為24KΩ，R3為240KΩ，R4為24KΩ，R5為1MΩ，R6為100KΩ，R7，R8為24KΩ，R9為10KΩ。電位器RP1為25KΩ，RP2為50KΩ。電容器C1的容量按接收靈敏度的高低要求選擇，本發(fā)明的范圍為10PF到1000PF之間，可使靈敏度調(diào)整在1萬伏距離在0.7m，3.5萬伏為1m，11萬伏在1.5m，22萬伏為3m。電容C2為0.01μF，C3為1000PF，C4為47μF，耐壓10V的電解電容器以上提到的元器件、部件、集成電路等均為通用元器件，可從市場上購置。
整個近電告知器電源采用直流3V，便于該裝置攜帶。
用本發(fā)明制造的便攜式近電告知器與“高壓感應(yīng)報警器”相比如下高壓感應(yīng)報警器無抗靜電性能，易誤報。
便攜式近電告知器具有很強的抗干擾性能，尤其是抗靜電性能好，可靠性高，攜帶方便、不僅可安裝于安全帽上，亦可隨意放在身上。為從事電力事業(yè)工作人員提供一個比較可靠的近電告知器，提高供用電工作人員的安全意識，并能起到良好的安全保護作用。
權(quán)利要求
1.由場效應(yīng)管、施密特觸發(fā)器、計數(shù)器、振蕩器和音頻放大電路組成的便攜式近電告知器電路，其中場效應(yīng)管V1，電容C1，C2和電阻R1，電位器RP1組成交流電場信號輸入和放大電路，經(jīng)電路放大后的脈沖信號由場效應(yīng)管漏極〔D〕輸出；當(dāng)IC1-2輸入端〔6〕有高電平時，經(jīng)IC4-2反相后，高電平送入IC5-2的輸入端〔4〕另外由IC2的輸出端Q5〔5〕輸出的1024Hz的音頻脈沖送入IC5-2的輸入端〔5〕則輸出端〔6〕為1024Hz的音頻脈沖，經(jīng)過R8、R9、V2、L1、L2、VD2和VD3組成的音頻放大電路，由壓電陶瓷片B發(fā)出聲響；其特征在于在場效應(yīng)管V1的輸出端〔D〕后面接有IC1-1和IC4-4及R2和R3組成的施密特觸發(fā)器，經(jīng)整形后的脈沖由IC4-4的輸出端〔11〕接至計數(shù)器/分配器IC3的CP端〔14〕；振蕩器/分頻器IC2的輸出端Q13〔2〕接IC3的R端〔15〕；再接至由IC4-1，C3，R6和R7組成的微分電路IC4-1的輸入端〔1〕和〔2〕；同時又接到與門IC5-1的輸入端〔1〕；當(dāng)IC2的輸出端Q13〔2〕為低電平時，IC3對CP端輸入的脈沖進行計數(shù)，當(dāng)IC2的輸出端Q13〔2〕為高電平，IC3復(fù)位，在IC2輸出端Q13〔2〕剛由高電平轉(zhuǎn)為低電平時，IC4-1的輸入端〔3〕則由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)C5、R6微分后，一個正向尖脈沖通過R7送入RS觸發(fā)器的置零端，即IC1-4的〔12〕使輸出端〔13〕為低電平，此后IC3的脈沖計數(shù)如達到5時，則其輸出端Q5〔1〕輸出高電平，這一高電平送至RS觸發(fā)器的置位端，即IC1-3的〔9〕，使RS觸發(fā)器輸出端IC12-4的〔13〕置位，由低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平狀態(tài)保持并送入與門IC5-1的輸入端〔2〕；當(dāng)IC2輸出端Q13〔2〕再由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，這一高電平送入與門IC5-1的輸入端〔1〕，因此其輸出端〔3〕為高電平，待IC2輸出端Q13〔2〕出現(xiàn)低電平時IC5-1的輸出端〔3〕才為低電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式近電告知器電路，其特征是IC3的復(fù)位端R〔15〕；微分電路中IC4-1的輸入端〔1〕和〔2〕以及與門IC5-1的輸入端〔1〕全都與振蕩器/分配器IC2的輸入端Q13〔2〕相連接，受IC2輸出端Q18的狀態(tài)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜式近電告知器,是由場效應(yīng)管、施密特觸發(fā)器、計數(shù)器、振蕩器和音頻放大電路組成的便攜式近電告知器。它克服現(xiàn)有高壓感應(yīng)報警器只能安裝于安全帽上,無抗靜電性能,易誤報的缺點,它是有很強的抗干擾性能,尤其是抗靜電性能好,靈敏度高,攜帶方便,不僅可安裝在安全帽上,亦可隨意放在身上,為從事電力事業(yè)工作人員提供一種比較可靠的近電告知器,提高供用電工作人員安全意識,并能起到良好安全保護作用。
文檔編號G01R29/00GK1190190SQ97106269
公開日1998年8月12日 申請日期1997年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月4日
發(fā)明者王軼銘, 袁素恂 申請人:蘇州市增華電子成套設(shè)備廠