专利名称：便携式近电告知器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式近电告知器，尤其涉及一种用于电业人员告知工频交流电场的便携式近电告知器的电子装置。
人们保护其生命安全、防触电场所需要这种便携式近电告知器。例如，为了提高供用电工作人员安全意识，就需要这种便携式近电告知器。
通常，类似本发明的一些技术中，一般都是将工频交流电场的感应信号由结型场效应管的栅极引入，由此管子的漏极电压升高，继而控制后级的音频系统，如音频振荡或语音电路而发出告知声响。例如《实用自控及报警装置制作365例》(人民邮电出版社)一书，第592页的《感应高压报警器》一文中所述的装置主要由一只结型场效应管和一片555集成电路构成。当场效应管的栅极感应到工频交流电场后漏极电压升高，当电压值达到555电路的阀值电压时，电路开始振荡，通过变压器后由压电陶瓷片发出声响。又例如《音乐、模拟声和语音集成电路应用手册》(人民邮电出版社)一书，第145页《高压感应报警器》一文中所述装置主要是由一只结型场效应管和一片KD-153音乐集成电路构成。当场效应管感应到交流电场后，漏极电压升高，当达到电路的触发电压值后，电路受触发而工作，并通过扬声器发出“叮咚”声响。
以上所述的目前现有技术，虽然能够通过这些电子装置把工频交流电场信号转为声响信号告知人们，起到警示和安全作用。但是现有的这种技术措施存在以下的问题众所周知安全帽是塑料制品。类似本发明的电子装置也必然采用塑料类材料作机盒。使用中的碰撞或与身体、甚至与空气的轻微磨擦都会产生静电场，而所有这些静电场都会被场效应管的栅极接收。而对现有技术方案的分析知道，电场信号进入场效应管栅极后，引起漏极电压升高，再利用漏极这一升高的电压直接去控制音频系统，使之发声，上述两例即如此。因此这种静电场达到一定强度后都将和工频交流电场一样，使这些装置发出声响，成为一种静电干扰声而误报。由于存在上述的缺点，因此作为安全帽上的有电告知器的技术方案应加以改进。
本发明的目的在于提供一种能有效的抑制静电干扰，防止误报，能安装于电业人员安全帽上亦可随意放在身上的近电告知器。
本发明的技术方案是由场效应管、施密特触发器、计数器、振荡器和音频放大电路组成的便携式近电告知器电路。其特征在于所述的信号输入端为结型场效应管V1的栅极，当受到工频交流电场感应时，场效应管的栅极电压将随着电场的相位及强度的变化而变化。当交流电场感应到栅极为负时，场效应管漏极与源极之间电阻增大，漏极电压升高。因此当场效应管栅极受到交流电场感应时，漏极将出现与该工频交流电场频率相同的脉冲电压。在本发明的技术解决方案中，在场效应管漏极之后接有由或非门IC1-1，与非门IC4-4和电阻R2，R3组成的施密特触发器；计数器/分配器IC3和由或非门IC1-3，IC1-4组成的RS触发器及其由与非门IC4-1、电容C3、电阻R6、R7组成的置零用微分电路；振荡器/分频器IC2和与门IC5-1。其中IC2的输出端Q132脚输出周期为0.25S，占空比为50％的脉冲，并同时控制着IC3的R端15脚，IC4-1的输入端1脚和2脚及IC5-1的输入端1脚。当IC2输出端Q13由高电平变为低电平时，IC4-1的输出端3脚则由低电平变为高电平，经C3和R6微分后，正向尖脉冲通过R7送入RS触发器的置零端即IC1-4的输入端12脚，使RS触发器的输出端，即IC1-4的输出端13脚为低电平。在IC2输出端Q132脚为低电平的这一段时间内，IC3对由CP端14脚输入的脉冲进行计数，当输入脉冲个数达到5时，则输出端Q51脚将出现一个高电平，这一高电平送至RS触发器的置位端，即IC1-3的输入端9脚，使RS触发器的输出端即IC1-4的输出端13脚为高电平。这一高电平保持并送入IC5-1的输入端2脚，当IC2的输出端Q132脚再由低电平变为高电平时，IC5-1的输入端1脚也为高电平，而此时输入端2脚仍保持高电平，因此其输出端3脚为高电平，再经或非门IC1-2和与非门IC4-2将此高电平送入与门IC5-2的输入端4脚，而其输入端5脚则由IC2输出端Q55脚送入1024Hz的音频脉冲，所以IC5-2的输出端6脚为1024Hz的音频脉冲输出，再由C4、R8、V2、L1、L2、VD2和VD3作音频放大，由压电陶瓷片B发出声响。
由于本电路采取了由计数器/分配器IC3对场效应管漏极输出的交流电场信号脉冲计数方法，当工频交流电场进入场效应管后，只要其电场强度足以使场效应管漏极输出达到施密特触发器的触发电压时。并且是在IC2输出端Q13为低电平的时间内，IC3对由CP端的输入脉冲进行计数。因IC2低电平的输出时间为其振荡周期的一半，即0.125S，而工频50Hz的交流电场平均在0.125S的时间内将会出现6.25个脉冲，本电路设计成在IC3输入5个脉冲时，输出端Q5输出一个高电平，因此在IC2输出端Q13出现低电平后，尚不到0.125S时，IC3的输出端Q5输出一个高电平，并将后级的RS触发器置位。对于静电干扰电场来说，其频率范围远低于50Hz，虽然当其电场强度足以使场效应管漏极输出电压达到施密特触发器的触发电压给IC3进行计数。但是由于其频率较低，在0.125S的时间内少于5个脉冲，所以IC3的输出端Q5无高电平输出，RS触发器不置位，以及后面的电路状态也保持不变，故告知器不发出声响，因而有效地抑制静电干扰，防止了误报。
本发明有如下优点使用方便，灵敏可靠，尤其是抗静电性能突出，对人身安全起到了保障作用。
本发明的具体电路由以下实施例及具附图给出。
图1是本发明的线路方框图；图2是本发明的电原理图下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体电路的细节及工作情况图1中的50Hz交流电场信号首先进入放大电路。从放大电路输出的脉冲波形经整形电路进行整形后再进入计数器进行计数。计数器的输出送入触发器，使触发器翻转置位触发器的输出控制音频放大电路，由压电陶瓷片发出声响。其中振荡、分频电路同时控制计数器、触发器和音频放大部分。振荡、分频电路输出经自检控制部分进入整形电路。电源电压低落电路把电源电压低落的信号送入音频放大电路。
图2所描述的便携式近电告知器电路的电源电压为直流，并由按钮开关SB2控制通断。电路的输入和放大部分由结型场效应管V1，电容C1，电阻R1，电位器RP1和电容C2组成。在放大电路的后面接有施密特触发器，由或非门IC1-1和与非门IC4-4以及电阻R2和R3组成。施密特触发器的输出接到计数器/分配器IC3的CP端。IC3的输出端Q5接到RS触发器的置位端。RS触发器由或非门IC1-3和IC1-4组成，其置零电路由与非门IC4-1，电容C3，电阻R6和R7组成。由振荡器/分频器IC2，电阻R5和晶振JT组成振荡器/分频器电路，其中晶振频率为32768Hz。IC2的输出端Q5频率为1024Hz，输出端Q9频率为64Hz，输出端Q13频率为4Hz。RS触发器输出端和IC2的输出端Q13分别接到与非门IC5-1的两个输入端。IC5-1的输出接至或非门IC1-2的一个输入端。IC1-2的输出接至与非门IC4-2的两个输入端。IC4-2的输出和IC2输出端Q5分别接到与非门IC5-2的两个输入端上。IC5-2的输出经电容C4将音频送至音频放大器。音频放大器由晶体三极管V2、电阻R8和R9，电感L1和L2，稳压管VD2和VD3组成，经放大的音频信号由压电陶瓷片B发出声响。
由IC2的输出端Q9经按钮开关SB1后接至IC1-1的一个输入端及电阻R4组成自检电路。由二极管VD1，电位器RP2和与非门IC4-3组成电源电压低落电路。IC4-3的输出接至IC1-2的一个输入端。
以下通过实施例进一步详细说明本发明，但是本发明不受这个实施例的限制。
实 施 例附图展示的本发明的一种具体实施方式
，其电路这样工作的当场效应管V1的栅极G受至工频交流电场感应时，其栅极电压将随着电场的相位及强度的变化而变化。当交流电场感应到栅极为负时，场效应管漏极与源极之间电阻增大，漏极D电压升高。因此当场效应管栅极受到交流电场感应时，漏极D将出现与该工频交流电场频率相同的脉冲电压，其中C1的容量减小或RP阻值降低，都将使接收电场的灵敏度提高。电容C2可以对频率较高的干扰脉冲电压起旁路作用。经场效应管放大后的脉冲电压进入由IC1-1，IC4-4和R2，R3组成的施密特触发器，经施密特触发器处理后，脉冲波形的前沿和后沿都将变得很陡峭，这样有利于计数器的正确计数，施密特触发器的输出端即IC4-4的输出端11脚接到IC3的CP端14脚，IC3对输入脉冲进行计数。当IC2输出端Q13从高电平变为低电平时，IC3的R端为低电平，因此IC3开始对从CP端输入的脉冲进行计数(在此之前IC2输出端Q13是高电平，故IC3为复位状态)。在IC2输出端Q13刚开始从高电平变为低电平时，IC4-1的输出端3脚则从低电平变为高电平，通过C3和R6的微分电路产生一个正向尖脉冲，再经过R7送入RS触发器的置零端，即IC1-4的输入端12脚，使RS触发器的输出端即IC1-4的输出端13脚为低电平。因为IC2的输出端Q13的脉冲频率是4Hz所以它的高电平和低电平输出的时间(脉冲宽度和间隔时间)都为0.125S，如果在0.125S的时间内IC3的CP端输入5个脉冲，则输出端Q5将输出高电平。因为工频交流电场的频率是50Hz，每秒钟在IC3的CP端送进50个脉冲，平均在0.125S的时间里有6.25个脉冲，因此能满足在0.125S的时间里有5个脉冲的要求，这样当场效应管V1的栅极感应到工频交流电场后，且经过场效应管放大之后其幅值达到施密特触发器的触发电压，经计数器计数后，输出端Q5将输出一个高电平，这一高电平送入RS触发器的置位端，即IC1-3的9脚，使RS触发器翻转置位，即IC1-4的13脚由低电平变为高电平 由于IC1-4的13脚接到IC5-1的输入端2脚，所以2脚为高电平。待IC2的输出端Q132脚从低电平转为高电平后，IC5-1的另一个输入端1脚也变为高电平(此时IC3开始处于复位阶段)。这样IC5-1的两个输入端都为高电平，所以输出端3脚为高电平。3脚与IC1-2的输入端6脚相连，故IC1-2的输出端4脚为低电平。4脚又与IC4-2的输入端4脚和5脚相连，故IC4-2的输出端6脚为高电平。由于IC5-2的输入端4脚与IC4-2的输出端6脚相连，故为高电平，IC5-2的输入端5脚与IC2的输出端Q55脚相连，因此IC5-2的输出端6脚输出1024Hz的音频脉冲。IC5-2的输出经C4和R8接至晶体管V2的基级进行音频放大，故大后由压电陶瓷片B发出声响。
上述的工作过程中，IC2的输出端Q13从高电平变为低电平后，一方面通过IC4-1等对RS触发器进行置零，另一方面IC3则开始计数，这一段0.125S的时间内无声响发出。待IC3计数满5个脉冲后，且IC2的输出端Q13由低电平变为高电平时，B发出声响，并持续0.125S后停止，然后再重复以上过程。
如果静电干扰电场进入场效应管栅极G后，同样会在场效应管漏极D产生与静电干扰电场频率相一致的脉冲电压，当它的幅值达到施密特触发器的触发电压时，则这一频率的脉冲信号将送至IC3的CP端进行计数。如前所述，IC3的计数操作是受IC2的输入端Q13控制的，每一次计数时间只有0.125S，而静电干扰电场的频率范围较低，在0.125S的时间内远少于5个脉冲，即静电干扰的频率远低于40Hz。由于计数脉冲达不到5个，IC3的输出端Q5无高电平输出，所以包括RS触发器在内的后级电路不会改变状态，压电陶瓷片不发出声响，这样静电干扰就被抑制了。
图2电路中的与非门IC4-3及二极管VD1，电位器RP2组成了电源电压低落电路，当电源电压低干设定值时能自动发出声响，提示使用者更换电源。与非门IC4-3的输入端10脚接于电源正极，而输入端9脚则接于电位器RP2的旋转电极上。当电源电压下降时，由于二极管与电位器串连后接于电源正端与系统地线，即电源负极之间，由于二极管的非线性特性，因此在电源电压下降过程中，接于电位器旋转电极输入端9脚的电压下降速率将大于接在电源正极输入端10脚的电压下降速率，一旦输入端9脚下降到转换电压时IC4-3的输出端8脚由于低电平转变为高电平，由于8脚接至IC1-2的输入端5脚，故改变了IC1-2和IC4-2的输出状态，最后使压电陶瓷片B发出声响。因为上述过程不受IC2输出端Q13的控制，所以它所发出的声响是连续的1024Hz音频。本发明的下限电压设定为2.6V。
IC2的输出端Q9的输出64Hz的脉冲电压，经过开关SB1和电阻R4接到IC1-1的输入端2脚，这样组成了本电路的自检部分。当接通开关SB1时，与由场效应管输入的工频(50Hz)交流电场一样，使后级电路工作，由压电陶瓷片B发出声响。
本电路中的V1由K596结型场效应管担任。V2为9014晶体三极管。VD1为IN4148二极管。VD2和VD3为稳压二极管，稳压值为20V。电感L1和L2的电感量为27mH。B为直径27mm的压电陶瓷发声元件。JT是频率为32768Hz手表晶振。IC1-1、IC1-2、IC1-3和IC1-4由一片74HC02四2输入端或非门的集成电路担任。IC2为一片74HC4060十四位二进制计数器/分频器集成电路。IC3是一片74HC4017十进制计数器/分配器集成电路。IC4-1、IC4-2、IC4-3和IC4-4由一片74HC00四2输入端与非门集成电路担任。IC5-1和IC5-2由一片74HC08四2输入端与门担任，其中多余的两组与门不使用。
电阻R1为10KΩ，R2为24KΩ，R3为240KΩ，R4为24KΩ，R5为1MΩ，R6为100KΩ，R7，R8为24KΩ，R9为10KΩ。电位器RP1为25KΩ，RP2为50KΩ。电容器C1的容量按接收灵敏度的高低要求选择，本发明的范围为10PF到1000PF之间，可使灵敏度调整在1万伏距离在0.7m，3.5万伏为1m，11万伏在1.5m，22万伏为3m。电容C2为0.01μF，C3为1000PF，C4为47μF，耐压10V的电解电容器以上提到的元器件、部件、集成电路等均为通用元器件，可从市场上购置。
整个近电告知器电源采用直流3V，便于该装置携带。
用本发明制造的便携式近电告知器与“高压感应报警器”相比如下高压感应报警器无抗静电性能，易误报。
便携式近电告知器具有很强的抗干扰性能，尤其是抗静电性能好，可靠性高，携带方便、不仅可安装于安全帽上，亦可随意放在身上。为从事电力事业工作人员提供一个比较可靠的近电告知器，提高供用电工作人员的安全意识，并能起到良好的安全保护作用。
权利要求
1.由场效应管、施密特触发器、计数器、振荡器和音频放大电路组成的便携式近电告知器电路，其中场效应管V1，电容C1，C2和电阻R1，电位器RP1组成交流电场信号输入和放大电路，经电路放大后的脉冲信号由场效应管漏极〔D〕输出；当IC1-2输入端〔6〕有高电平时，经IC4-2反相后，高电平送入IC5-2的输入端〔4〕另外由IC2的输出端Q5〔5〕输出的1024Hz的音频脉冲送入IC5-2的输入端〔5〕则输出端〔6〕为1024Hz的音频脉冲，经过R8、R9、V2、L1、L2、VD2和VD3组成的音频放大电路，由压电陶瓷片B发出声响；其特征在于在场效应管V1的输出端〔D〕后面接有IC1-1和IC4-4及R2和R3组成的施密特触发器，经整形后的脉冲由IC4-4的输出端〔11〕接至计数器/分配器IC3的CP端〔14〕；振荡器/分频器IC2的输出端Q13〔2〕接IC3的R端〔15〕；再接至由IC4-1，C3，R6和R7组成的微分电路IC4-1的输入端〔1〕和〔2〕；同时又接到与门IC5-1的输入端〔1〕；当IC2的输出端Q13〔2〕为低电平时，IC3对CP端输入的脉冲进行计数，当IC2的输出端Q13〔2〕为高电平，IC3复位，在IC2输出端Q13〔2〕刚由高电平转为低电平时，IC4-1的输入端〔3〕则由低电平变为高电平，经C5、R6微分后，一个正向尖脉冲通过R7送入RS触发器的置零端，即IC1-4的〔12〕使输出端〔13〕为低电平，此后IC3的脉冲计数如达到5时，则其输出端Q5〔1〕输出高电平，这一高电平送至RS触发器的置位端，即IC1-3的〔9〕，使RS触发器输出端IC12-4的〔13〕置位，由低电平变为高电平，此高电平状态保持并送入与门IC5-1的输入端〔2〕；当IC2输出端Q13〔2〕再由低电平变为高电平时，这一高电平送入与门IC5-1的输入端〔1〕，因此其输出端〔3〕为高电平，待IC2输出端Q13〔2〕出现低电平时IC5-1的输出端〔3〕才为低电平。
2.根据权利要求1所述的便携式近电告知器电路，其特征是IC3的复位端R〔15〕；微分电路中IC4-1的输入端〔1〕和〔2〕以及与门IC5-1的输入端〔1〕全都与振荡器/分配器IC2的输入端Q13〔2〕相连接，受IC2输出端Q18的状态控制。
全文摘要
本发明涉及一种便携式近电告知器,是由场效应管、施密特触发器、计数器、振荡器和音频放大电路组成的便携式近电告知器。它克服现有高压感应报警器只能安装于安全帽上,无抗静电性能,易误报的缺点,它是有很强的抗干扰性能,尤其是抗静电性能好,灵敏度高,携带方便,不仅可安装在安全帽上,亦可随意放在身上,为从事电力事业工作人员提供一种比较可靠的近电告知器,提高供用电工作人员安全意识,并能起到良好安全保护作用。
文档编号G01R29/00GK1190190SQ97106269
公开日1998年8月12日 申请日期1997年2月4日 优先权日1997年2月4日
发明者王轶铭, 袁素恂 申请人:苏州市增华电子成套设备厂