專利名稱：光控式保安單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通信設(shè)備的保安技術(shù)，更確切地說是涉及一種光控式保安單元，應(yīng)用于通信線路的總配線架上，連接在進(jìn)線電纜與電信交換設(shè)備之間，對(duì)電信交換設(shè)備進(jìn)行防短路，防雷擊等保護(hù)。
背景技術(shù)：
保安單元是配線架一類電信設(shè)備用于過壓、過流、防雷擊等的防護(hù)器件。
早期使用的防護(hù)保安單元，其防護(hù)元件由一個(gè)氣體放電管和一個(gè)熱線圈構(gòu)成，分別對(duì)線路上出現(xiàn)的過電壓、過電流以及雷擊等進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，沖擊電流經(jīng)氣體放電管排放入地。當(dāng)外線與工頻220V等電力線碰觸時(shí)，氣體放電管放電，利用氣體放電管因高功耗產(chǎn)生的熱量，熔化與其接觸的錫塊，再用彈簧推動(dòng)一金屬外殼將外線接地，保護(hù)電話交換設(shè)備不受高電壓的危害。如果電力線的碰觸點(diǎn)距離防護(hù)保安單元較遠(yuǎn)，氣體放電管不能放電，則入侵電流流過熱線圈，電流使熱線圈發(fā)熱，最后使線圈軸上的低熔點(diǎn)焊錫熔化，同樣也是利用彈簧的推力，使外線接地并告警。
隨著性能好、壽命長、響應(yīng)快的新型防護(hù)元件的問世，自1990年后，在防護(hù)保安單元中已逐漸用半導(dǎo)體過電壓保護(hù)器件代替氣體放電管，用正溫度系數(shù)的熱敏電阻(PTCR)替代發(fā)熱線圈。2000年以后，一種以CLP一類固壓固流保護(hù)集成塊為核心的保安單元開始有產(chǎn)品供應(yīng)，這種集成塊通常由電壓比較器、防護(hù)控制器和告警控制電路組成。
以上介紹的保安單元各有特點(diǎn)，但在電路結(jié)構(gòu)及控制方式上，除CLP集成塊外，都基本沿用傳統(tǒng)的老方式，只是以新元件代替老元件，并沒有充分發(fā)揮新型防護(hù)元件的特點(diǎn)及效用。
首先在防護(hù)模式上，基本采用“短路保護(hù)模式”或“短路加開路保護(hù)模式”。前者是在異常電流入侵時(shí)使外線短路入地；后者是在小電流入侵時(shí)使外線對(duì)地短接，而在大電流入侵時(shí)使外線與內(nèi)線斷開，從而使交換設(shè)備得到保護(hù)。
在如何實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能及發(fā)出告警信號(hào)方面，現(xiàn)有的保安單元，包括使用CLP集成塊的大電流保護(hù)及告警，全未脫離錫塊(作為熔接片)加彈簧(產(chǎn)生推動(dòng)力)的機(jī)械控制方式。即，利用電子元件通電時(shí)產(chǎn)生的熱量來熔化錫塊，再利用彈簧推力驅(qū)動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)，將外線對(duì)地短接或使外線與內(nèi)線斷開，同時(shí)接通告警單元發(fā)出告警信號(hào)。這種錫塊加彈簧的控制方式，自其誕生數(shù)十年以來一直沿用至今，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且可靠性差。
專利號(hào)為02282066.3，名稱為“光控式半導(dǎo)體保安單元”的中國專利，針對(duì)機(jī)電式保安單元所存在的告警速度慢、告警電路不能自復(fù)、大電流不能告警等問題，首次將光電控制技術(shù)應(yīng)用于保安單元中，進(jìn)行大電流取樣、光控觸發(fā)告警，提高了對(duì)過電壓的反應(yīng)速度等。附圖1示出其原理性結(jié)構(gòu)框圖。
圖1中，光控式半導(dǎo)體保安單元，連接在電話電纜進(jìn)線端a、b與電信交換設(shè)備電話進(jìn)線端a’、b’及告警系統(tǒng)端子S、E間，主要包括防護(hù)器件和告警電路兩個(gè)部分。防護(hù)器件包括分別串接在a、a’及b、b’線中的熔絲FU1、FU2，正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTCR1、PTCR2和并接在a、b線上的兩串連的半導(dǎo)體管D1、D2，當(dāng)a端有過壓或b端有過壓或a、b端同時(shí)有過壓，且電流超過熔絲的額定值時(shí)，熔絲FU1熔斷或FU2熔斷或FU1、FU2同時(shí)熔斷；在電流未超過熔絲額定值時(shí)，半導(dǎo)體管D1或D2被擊穿，將過電壓“短路”入地，同時(shí)，PTCR1、PTCR2因過流發(fā)熱而使電阻值增大，起到保護(hù)a’、b’線后交換設(shè)備的作用。
告警電路包括大電流取樣電路11、小電流取樣放大電路12、大電流告警光控觸發(fā)記憶電路13和告警指示電路14。兩個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體管D1、D2并聯(lián)連接在大電流取樣電路11輸出端上。大電流取樣電路11分別并接熔絲FU1、FU2且與熱敏電阻PTC1、PTC2一起串接在電話電纜進(jìn)線與電信交換設(shè)備進(jìn)線a、a’、b、b’之間。小電流取樣放大電路12的輸入端連接在兩個(gè)半導(dǎo)體管D1、D2的串接點(diǎn)(電話電纜進(jìn)線電壓的取樣點(diǎn)，通過取樣電阻連接48V電源)上，小電流取樣放大電路12的輸出端連接告警指示電路14，大電流告警光控觸發(fā)記憶電路13的輸出端連接告警指示電路14。大電流告警光控觸發(fā)記憶電路13和告警指示電路14通過S端連接總配線架的告警系統(tǒng)。大電流取樣電路11中設(shè)有發(fā)光器件，大電流告警光控觸發(fā)記憶電路13中設(shè)有光接收器件，當(dāng)a端或b端或a、b端同時(shí)有過電壓時(shí)，點(diǎn)亮發(fā)光器件，被光接收器件接收，觸發(fā)大電流告警光控觸發(fā)記憶電路13(如圖中點(diǎn)劃線所示)，輸出大電流告警信號(hào)。
該光控式半導(dǎo)體保安單元，與以往的保安單元相比較具有許多優(yōu)點(diǎn)，如采用光電控制技術(shù)解決了保安單元大電流告警問題；通過采用可控硅技術(shù)解決了大電流告警指示與記憶問題；通過采用小電流取樣放大，解決了小電流告警指示和告警電路的自復(fù)，從總體上說提高了保安單元對(duì)過電壓的反應(yīng)速度。
電路中，大電流取樣電路11分別并接熔絲FU1、FU2且與熱敏電阻PTRC1、PTCR2一起串接在電話電纜進(jìn)線與電信交換設(shè)備進(jìn)線a、a’、b、b’之間，由于采用電流取樣，當(dāng)負(fù)載懸空時(shí)，大電流取樣電路11及熱敏電阻PTCR1、PTCR2上將無電流流過，此時(shí)雖然a、b上有過電壓信號(hào)，也不能觸發(fā)大電流告警光控觸發(fā)記憶電路13，從而失去取樣作用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種光控式保安單元，以解決“光控式半導(dǎo)體保安單元”中所存在的、在保安單元的負(fù)載懸空時(shí)不能進(jìn)行光控觸發(fā)告警的問題，提高產(chǎn)品可靠性。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種光控式保安單元，連接在電話電纜進(jìn)線(a、b)與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(a’、b’)間，和與告警系統(tǒng)連接，光控式保安單元包括防護(hù)電路、光控告警取樣電路和光控告警觸發(fā)電路，其特征在于所述的光控告警取樣電路，設(shè)置在電纜進(jìn)線(a)與地線間，和設(shè)置在電纜進(jìn)線(b)與地線間；所述的防護(hù)電路，包括第一防護(hù)電路和第二防護(hù)電路，第一防護(hù)電路設(shè)置在電纜進(jìn)線(a)與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(a’)間，和設(shè)置在電纜進(jìn)線(b)與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(b’)間，第二防護(hù)電路設(shè)置在電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(a’)與(b’)間；光控告警觸發(fā)電路中的光接收器件位于光控告警取樣電路中的發(fā)光器件側(cè)，光控告警觸發(fā)電路連接所述的告警系統(tǒng)。
所述的光控告警取樣電路由氖管、限流電阻和放電管串接構(gòu)成。
所述的第一防護(hù)電路由熔絲和正溫度系數(shù)的熱敏元件串接構(gòu)成。
所述的第二防護(hù)電路由兩個(gè)放電管串接構(gòu)成，串接點(diǎn)接地。
所述的第二防護(hù)電路是一固壓固流保護(hù)集成電路，固壓固流保護(hù)集成電路的輸出端連接光控告警觸發(fā)電路。
所述的光控告警取樣電路是可控硅光觸發(fā)電路，所述的光接收器件連接在可控硅的觸發(fā)控制極上。
所述的光控告警取樣電路還包括由電阻、電容、穩(wěn)壓二極管并聯(lián)連接構(gòu)成的延時(shí)記憶電路，延時(shí)記憶電路并聯(lián)連接在所述光控告警取樣電路的可控硅觸發(fā)控制極與陰極間。
所述的光控告警取樣電路還包括由發(fā)光二極管構(gòu)成的告警指示電路，連接在可控硅觸發(fā)電路的輸出端上。
本實(shí)用新型的光控式保安單元，與在前的“光控式半導(dǎo)體保安單元”相比較，由于將電纜進(jìn)線a、b上的光控告警取樣電路與地線連接，無論負(fù)載是否懸空，只要a、b上有電壓，都可以進(jìn)行光控告警取樣；由于將第一防護(hù)電路中的具有正溫度系數(shù)的熱敏元件置于第二防護(hù)電路放電管之前，且將第二防護(hù)電路中的兩放電管的串接點(diǎn)接地，使保安單元具有良好的自復(fù)功能；將光控告警取樣電路與防護(hù)電路并聯(lián)，還提高了取樣電路的靈敏度。


圖1是“光控式半導(dǎo)體保安單元”電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型光控式保安單元電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3是按圖2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一實(shí)施電路圖；圖4是按圖2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第二實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施方式
參見圖2，本實(shí)用新型光控式保安單元包括兩個(gè)相同電路結(jié)構(gòu)的光控告警取樣電路11，兩個(gè)相同電路結(jié)構(gòu)的第一防護(hù)電路12，兩個(gè)相同電路結(jié)構(gòu)的第二防護(hù)電路13和光控告警觸發(fā)電路14。當(dāng)a或b上有電壓信號(hào)，或a、b上同時(shí)有電壓信號(hào)時(shí)，都可被光控告警取樣電路11采樣到，光控告警觸發(fā)電路14就可接收到由光控告警取樣電路11發(fā)出的光信號(hào)，通過S、E端向光控系統(tǒng)送出告警觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)a、b線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，由第一防護(hù)電路12和第二防護(hù)電路13，保護(hù)a’、b’線上的電信交換設(shè)備。
參見圖3，是根據(jù)圖2所示電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施電路。氖管H1(H2)串接高阻值電阻R1(R2)及放電管D1(D2)構(gòu)成光控告警取樣電路11。熔絲FU1(FU2)串接具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTCR1(PTCR2)構(gòu)成第一防護(hù)電路12。放電管D3，D4構(gòu)成第二防護(hù)電路13。電阻R4、R5，光敏電阻R3，穩(wěn)壓管D5，電容C，可控硅D6及發(fā)光二極管D7連接構(gòu)成具有延時(shí)記憶功能和告警指示功能的光控告警觸發(fā)電路14。
S、E端連接配線架上告警系統(tǒng)的48V直流電源。
當(dāng)a、b線路上出現(xiàn)的過電壓超過FU1或FU2的額定電流時(shí)，F(xiàn)U1或FU2(或同時(shí))快速熔斷，通過斷路有效保護(hù)了a’、b’線上的電信交換設(shè)備。
當(dāng)a、b線路上出現(xiàn)過電壓但未超過FU1或FU2的額定電流時(shí)，熱敏電阻PTCR1、PTCR2的阻值急劇增大，通過“切斷”電流也可有效保護(hù)a’、b’線上的電信交換設(shè)備。此時(shí)，放電管D3或D4放電(或同時(shí)放電)，進(jìn)一步有效保護(hù)a’、b’線上的電信交換設(shè)備。將熱敏電阻PTCR1、PTCR2設(shè)置在放電管D3、D4之前，也有利于保護(hù)放電管D3、D4，使其不會(huì)受過電流的長時(shí)間沖擊。
只要a、b線路上的電壓信號(hào)足以讓放電管D1或D2放電(或同時(shí)放電)，氖管H1或H2亮(或同時(shí)亮)，光敏電阻R3受光照而阻值減小，觸發(fā)可控硅D6導(dǎo)通，發(fā)光二極管D7亮。圖中電容C、電阻R5和穩(wěn)壓管D5并聯(lián)連接，構(gòu)成延時(shí)記憶電路，設(shè)置電容C可避免因雷擊或感應(yīng)電壓產(chǎn)生的誤告警問題，而可控硅D6一經(jīng)觸發(fā)就處于自保狀態(tài)，使告警指示電路具有告警指示與記憶的功能，提醒維護(hù)人員快速處理故障。
當(dāng)故障消除后，熱敏電阻PTCR1、PTCR2恢復(fù)原有的阻值，保安單元又可正常工作。
參見圖4，是根據(jù)圖2所示電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施電路。與圖3所示實(shí)施電路的區(qū)別在于，用一固壓固流保護(hù)集成電路IC1(CLP200M)代替第二防護(hù)電路13，其輸出連接三極管放大電路(G1)，并與光控觸發(fā)告警電路連接。
本實(shí)用新型的光電式保安單元，解決了現(xiàn)有機(jī)電式保安單元所存在的告警速度慢、告警電路不能自復(fù)、大電流不能告警等問題；還通過改變?nèi)臃绞剑鉀Q了“光控式半導(dǎo)體保安單元”，在負(fù)載懸空時(shí)不能有效觸發(fā)光控告警觸發(fā)電路的問題。
本實(shí)用新型的光電式保安單元，由于取樣方式的改進(jìn)，使保安單元告警的靈敏度大大提高，可在交流110V經(jīng)160歐姆電阻既不截鈴又確保各項(xiàng)指標(biāo)合格的條件下，發(fā)出告警信號(hào)；又由于采用了延時(shí)記憶電路，可有效克服誤告警。由于倒置了防護(hù)電路中的熱敏電阻與放電管在電路中的位置，可保護(hù)放電管不被擊穿，使保安單元具有自復(fù)功能，有利于用戶節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。
權(quán)利要求1.一種光控式保安單元，連接在電話電纜進(jìn)線(a、b)與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(a’、b’)間，并與告警系統(tǒng)連接，光控式保安單元包括防護(hù)電路、光控告警取樣電路和光控告警觸發(fā)電路，其特征在于所述的光控告警取樣電路，設(shè)置在電纜進(jìn)線(a)與地線間，和設(shè)置在電纜進(jìn)線(b)與地線間；所述的防護(hù)電路，包括第一防護(hù)電路和第二防護(hù)電路，第一防護(hù)電路設(shè)置在電纜進(jìn)線(a)與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(a’)間，和設(shè)置在電纜進(jìn)線(b)與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(b’)間，第二防護(hù)電路設(shè)置在電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線(a’)與(b’)間；光控告警觸發(fā)電路中的光接收器件位于光控告警取樣電路中的發(fā)光器件側(cè)，光控告警觸發(fā)電路連接所述的告警系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控式保安單元，其特征在于所述的光控告警取樣電路由氖管、限流電阻和放電管串接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控式保安單元，其特征在于所述的第一防護(hù)電路由熔絲和正溫度系數(shù)的熱敏元件串接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控式保安單元，其特征在于所述的第二防護(hù)電路由兩個(gè)放電管串接構(gòu)成，串接點(diǎn)接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控式保安單元，其特征在于所述的光控告警取樣電路是可控硅光觸發(fā)電路，所述的光接收器件連接在可控硅的觸發(fā)控制極上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光控式保安單元，其特征在于所述的光控告警取樣電路還包括由電阻、電容、穩(wěn)壓二極管并聯(lián)連接構(gòu)成的延時(shí)記憶電路，延時(shí)記憶電路并聯(lián)連接在所述光控告警取樣電路的可控硅觸發(fā)控制極與陰極間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光控式保安單元，其特征在于所述的光控告警取樣電路還包括由發(fā)光二極管構(gòu)成的告警指示電路，連接在可控硅觸發(fā)電路的輸出端上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控式保安單元，其特征在于所述的第二防護(hù)電路是一固壓固流保護(hù)集成電路，固壓固流保護(hù)集成電路的輸出端連接光控告警觸發(fā)電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光控式保安單元，是對(duì)中國專利號(hào)為02282066.3，名稱為“光控式半導(dǎo)體保安單元”的改進(jìn)設(shè)計(jì)，使保安單元在負(fù)載懸空時(shí)也能可靠采樣。保安單元連接在電話電纜進(jìn)線a、b與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線a’、b’間，并與告警系統(tǒng)連接，包括防護(hù)電路、光控告警取樣電路和光控告警觸發(fā)電路。兩光控告警取樣電路11，分設(shè)在電纜進(jìn)線a、b與地線間；防護(hù)電路，包括第一防護(hù)電路12和第二防護(hù)電路13，第一防護(hù)電路12分設(shè)在電纜進(jìn)線a、b與電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線a’、b’間，第二防護(hù)電路13分設(shè)在電信交換設(shè)備的電話進(jìn)線a’、b’間；光控告警觸發(fā)電路14中的光接收器件位于光控告警取樣電路中的發(fā)光器件側(cè)，光控告警觸發(fā)電路14連接告警系統(tǒng)S、E端。
文檔編號(hào)H04Q1/18GK2684496SQ200420000640
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
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