一種地震數據采集系統電源低電壓報警保護器的制作方法

技術領域本發明涉及400系列地震數據采集系統，尤其是400系列地震數據采集系統的電源保護器，具體地說是一種400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器。

背景技術：
目前，400系列地震數據采集系統，是當前最為廣泛使用的地震數據采集系統。至2012年底，全球有400系列地震數據采集系統742臺套3，150，000道，我國有400系列地震數據采集系統363臺套1，560，000道。國內2\/3以上地震隊在使用400系列地震數據采集系統。400系列地震數據采集系統框圖如圖1所示。400系列地震數據采集系統進行地震數據采集、傳輸與記錄。電池通過電源站LAU給采集站供電，采集站將檢波器接收到的微弱地震信號放大，以適當的采樣間隔進行采樣，轉換成24位子樣的數據流，發送至大線管理部件，進行濾波、抽取、壓縮，最后發送至系統的中央單元記錄下來。每個LAUL（電源站）、LAUX（交叉站），其所帶載供電的FDU（采集站）為48個，每個FDU（采集站）為6，000美元，則該串FDU（采集站）將近300，000美元、每個LAUL（電源站）為11，000美元、每個LAUX（交叉站）為30，000美元，則一串采集鏈的總價值就高達330，000美元，折合人民幣就是2，000，000元。該系統通常的配置為3000道，則總價為330，000美元×（3000÷48≈63）＝20，790，000美元，折合人民幣約128，898，000元。更為關鍵是間接的經濟效益：因為設備一旦因為供電問題而損壞，則野外生產便無法進行，每延誤一天野外生產，其損失少則數十萬元。現時的工作狀況是：地震數據采集通常是在白天黑夜連續施工作業的，在采集地震數據的施工作業時，地震數據采集的中央控制中心要經常對野外地面電子設備LAU（LAUL電源站、LAUX交叉站）的電池電壓進行監測，費時費事。由于要經常花時間來檢測LAU的電池電壓，帶來的直接后果就是：減少了地震數據采集的工作時間，降低了實際野外施工效率。此問題很容易理解，即，檢測時間+數據采集時間=總工作時間。在總工作時間相同的情況下，檢測電池電壓花費了一定的時間，則實際地震數據采集的時間便少了，這是其一。其二是，當檢測到測線上某處LAU的電池電壓低時，則要關斷測線，通知相關人員更換電池，在電池更換好后，又要重新開通測線，再次進行檢測。若所更換的電池電壓正常，則可進入正常的地震數據采集作業工作；若所更換的電池電壓仍不正常，則必須繼續更換電池，直至電池電壓正常為止，方能進入正常的地震數據采集作業工作。因此，檢測時間+更換電池時間+數據采集時間=總工作時間。而數據采集時間÷總工作時間，就是實際工作效率，我們當然希望：檢測時間+更換電池時間越少越好，數據采集時間越多越好，即實際工作效率越高越好。設備損壞的原因：由于該設備通常在野外白天黑夜連續施工作業，電池電壓低時野外相關人員不得而知，因此當電池電壓低到某一數值時，野外施工作業便無法進行，輕則耽誤野外施工作業，重則損壞設備。這是因為當電池電壓低至某一數值時，會產生二方面的問題。其一是電池虧電，若繼續供電輕則縮短電池的使用壽命，重則損壞電池；其二是極容易損壞設備。這是因為設備的耗電功率是一定的，電壓低了則供電電流就會增大，電流一大就會導致設備的某些部件過熱，輕則損壞設備，重則引發火災，這樣的例子和教訓很多。

技術實現要素：
本發明的目的是針對上述問題，提出一種400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器。本發明的技術方案是：一種400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器，它包括整流二極管D2、第一取樣分壓器、第二取樣分壓器、基準電壓電路、電壓比較器U1-U2以及由發光二極管L1-L2構成的報警顯示電路，所述的供電電源的正端電壓經由整流二極管D2加到低電報警電路，所述的二極管D2的正端接電源的正端，二極管D2的負端和電源的負端分別接第一取樣分壓器的兩端，第一取樣分壓器的取樣端接電壓比較器U1的同向輸入端，第一取樣分壓器的兩端、基準電壓電路的兩端和第二取樣分壓器的兩端均并聯，基準電壓電路的基準電壓輸出端與電壓比較器U1的反向輸入端相連，電壓比較器U1的輸出端經電阻R6接電壓比較器U2的反向輸入端，第二取樣分壓器的取樣端接電壓比較器U2的同向輸入端，電壓比較器U2的輸出端通過電阻器R7連接到用于報警的發光二極管L1的正端、L2的負端，發光二極管L1的負端和L2的正端相連，其連接點與電壓比較器U2的反向輸入端相連。本發明的第一取樣分壓器由電阻器R1、R2構成，電阻器R1的一端與整流二極管D2的負端即電源電壓的正端相連接，電阻器R1的另一端與電阻器R2的一端相連接，電阻器R2的另一端與供電電源的負端相連接。電阻器R1與R2連接點的取樣電壓連接到電壓比較器U1的同向輸入端。本發明的基準電壓電路由電阻器R3和齊納二極管D3構成，電阻器R3的一端與二極管D2的負端即電源電壓的正端相連接，電阻器R3的另一端與齊納二極管D3的負端相連接，齊納二極管D3的正端與電源電壓的負端相連接，電阻器R3、齊納二極管D3負端連接點的基準電壓連接到電壓比較器U1的反向輸入端。本發明的第二取樣分壓器由電阻器R4、R5構成，電阻器R4的一端與二極管D2的負端即電源電壓的正端相連接，電阻器R4的另一端與電阻器R5的一端相連接，電阻器R5的另一端與供電電源的負端相連接，電阻器R4與R5連接點的取樣電壓連接到電壓比較器U2的同向輸入端。本發明的發光二極管L1為紅色，發光二極管L2為綠色，發光二極管L1顯示紅光為電源電壓低電報警顯示，發光二極管L2顯示綠光為電源電壓正常顯示。本發明的有益效果：本發明的400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器可以實現低電壓報警，能夠同時起到三方面的報警與保護作用。其一是避免了電池的虧電，有效地保護與延長了電池的使用壽命；其二是防止低電壓供電，有效地保護了設備，確保了設備的安全，避免了安全隱患特別是火災隱患的發生。其三是提前更換電池，即當電池電壓低到某一數值時可提前預警，提前更換電池，既確保了電池和設備的安全，又減少了檢測時間+更換電池時間，即增加了數據采集時間，提高了實際工作效率。本發明的400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器的經濟效益：如背景技術中所述，每個LAUL（電源站）、LAUX（交叉站），其所帶載供電的FDU（采集站）為48個，每個FDU（采集站）為6，000美元，則該串FDU（采集站）將近300，000美元、每個LAUL（電源站）為11，000美元、每個LAUX（交叉站）為30，000美元，則一串采集鏈的總價值就高達三十多萬美元，折合人民幣就是2，000，000元。400系列地震數據采集系統通常的配置為3000道，則總價為330，000美元×（3000÷48≈63）＝20，790，000美元，折合人民幣約128，898，000元。所以其直接的經濟效益是極其顯著的。更為關鍵是間接的經濟效益：因為設備一旦損壞，則野外生產便無法進行，每延誤一天野外生產，其損失少則數十萬元以上。由于省去了中央控制中心檢測電池電壓的時間，同時還省去了關閉測線、更換電池、開通測線的時間，因此增加了實際采集地震數據的時間，使得地震數據采集不間斷地連續進行，故大大提高了施工效率。而此效益是以每天少則數十萬元計的。本發明的直流電源低電壓報警保護器還可廣泛應用于任何使用直流電源供電的設備或使用直流電源供電的場合，如直流電源供電的儀器、儀表、電動工具等；汽車、電動車等設備；工業用或家用電器；電動玩具等。附圖說明圖1是400系列地震數據采集系統框圖。圖2是本發明的電路圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。如圖2所示，一種400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器，供電電池的正端電壓經由整流二極管D2（1N4004）加到低電報警電路，二極管D2的正端接電池的正端，二極管D2的負端接低電報警電路。由精密電阻器R1、R2構成取樣分壓器，電阻器R1的一端與二極管D2的負端即電池電壓的正端相連接，電阻器R1的另一端與電阻器R2的一端相連接，電阻器R2的另一端與供電電池的負端相連接。電阻器R1與R2連接點的取樣電壓連接到電壓比較器U1的同向輸入端。由電阻器R3、齊納二極管D3（1N4732）構成基準電壓，電阻器R3的一端與二極管D2的負端即電池電壓的正端相連接，電阻器R3的另一端與齊納二極管D3的負端相連接，齊納二極管D3的正端與電池電壓的負端相連接。電阻器R3、齊納二極管D3負端連接點的基準電壓連接到電壓比較器U1（LM358）的反向輸入端。由電阻器R4、R5構成取樣分壓器，電阻器R4的一端與二極管D2的負端即電池電壓的正端相連接，電阻器R4的另一端與電阻器R5的一端相連接，電阻器R5的另一端與供電電池的負端相連接。電阻器R4與R5連接點的取樣電壓連接到電壓比較器U2的同向輸入端。電壓比較器U1的輸出端通過電阻器R6連接到電壓比較器U2（LM358）的反向輸入端。電阻器R6的一端連接到電壓比較器U1的輸出端，電阻器R6的另一端連接到電壓比較器U2的反向輸入端。電壓比較器U2的輸出端通過電阻器R7連接到用于報警的發光二極管L1（紅色）的正端、發光二極管L2（綠色）的負端。發光二極管L1的負端與發光二極管L2的正端相連接，并且與電阻器R6、電壓比較器U2的反向輸入端相連接。發光二極管L1顯示紅光為電池電壓低電報警顯示，發光二極管L2顯示綠光為電池電壓正常顯示。400系列地震數據采集系統電源低電壓報警保護器電路工作原理：整流二極管D2起到極性保護的作用。當電池極性錯誤時，整流二極管D2截止,低電報警電路不工作。當電池極性正確時，整流二極管D2導通,低電報警電路進入正常工作狀態。電阻器R3、齊納二極管D3負端連接點的基準電壓加到了電壓比較器U1的反向輸入端。當電池電壓正常時，電阻器R1與R2連接點的取樣電壓加到了電壓比較器U1的同向輸入端，電壓比較器U1的輸出端的輸出為高電平，通過電阻器R6加到了電壓比較器U2的反向輸入端，于是電壓比較器U2輸出端的輸出為低電平。此時發光二極管L1的正端、發光二極管L2的負端為低電平，發光二極管L1的負端、發光二極管L2的正端為高電平，于是發光二極管L1（電池電壓低電報警顯示）截止，而發光二極管L2（電池電壓正常顯示）導通，發綠光以示電池電壓正常。當電池電壓低時，電阻器R1與R2連接點的取樣電壓加到了電壓比較器U1的同向輸入端，電壓比較器U1的輸出端的輸出為低電平，通過電阻器R6加到了電壓比較器U2的反向輸入端，于是電壓比較器U2輸出端的輸出為高電平。此時發光二極管L1的正端、發光二極管L2的負端為高電平，發光二極管L1的負端、發光二極管L2的正端為低電平，于是發光二極管L2（電池電壓正常顯示）截止，而發光二極管L1（電池電壓低電報警顯示）導通，發紅光以示電池電壓低。無論是電池電壓正常，還是電池低電壓，均直觀顯示，觀察方便。通過選擇取樣分壓器電阻器R1、R2的合適電阻值，可很方便地選擇取樣電壓，從而確定了電池電壓低到何值時報警。本實施中，電池電壓12V為正常值時，當電池電壓低到10.5V時便報警。而當電池電壓低到10.5V時，仍可工作1小時左右，以便有足夠的時間提前更換電池，確保了野外施工作業的正常進行，提高了野外施工效率。低電報警電路元器件的選擇：整流二極管D2為1N4004、齊納二極管D3為1N4732、電壓比較器U1及U2均為LM358、發光二極管L1發紅色光、發光二極管L2發綠色光、取樣分壓器的電阻器R1、R2為精度要求1%以上的精密電阻器、其余電阻器均為Ⅰ級電阻器。具體實施時：由于野外地面電子設備LAU（LAUL電源站、LAUX交叉站）均有2個電源輸入口，一個為A電源輸入口，另一個為B電源輸入口，2個電源輸入口的功能相同。又由于電池電壓正常還是低電壓，均直觀顯示，觀察方便。因此，當電源低電壓報警保護器顯示電源低電壓報警，即紅燈亮時，只要將待更換的電壓正常的電池接上另一個電源輸入口即可，然后取下電壓低的那塊電池。而此時地震數據采集照常進行，省去了中央控制中心檢測電池電壓的時間，同時還省去了關閉測線、更換電池、開通測線的時間，使得地震數據采集不間斷地連續進行，既杜絕了由于電池低電壓而引起的電池損壞、電子設備LAU（LAUL電源站、LAUX交叉站）的損壞，又大大提高了野外地震數據采集的工作效率。本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。