防雷击的手机.pdf

一种防雷击的手机，包括结构部分和电路部分，结构部分主要包括机壳，机壳中有雷电传感器及电路板，电路部分有雷电检测电路、微处理器、显示器电路、发射电路及其他手机电路，雷电检测电路中有雷电传感器，雷电检测电路连接微处理器，微处理器连接发射电路及显示器电路。雷电传感器接收雷电电磁波信号，经放大、检波及模数转换后，由微处理器对采集的雷电信号进行分析处理，在确认有雷击的危险时自动关闭手机发射信号的功能，避免手机电磁波引发雷击的危害，雷击危险消失后自动恢复正常通讯功能，非常适于实用。

1、  一种防雷击的手机，包括结构部分和电路部分组成，其特征在于其中：
该结构部分，包括机壳(1)、机壳(1)内部设有电路板(4)和雷电传感器(3)；
该电路部分，包括雷电监测电路(9)，雷电检测电路(9)连接微处理器电路(IC5)，微处理器电路(IC5)连接发射电路(IC6)。

2、  根据权利要求1所述的防雷击的手机，其特征在于所述的结构部分其中：
该机壳(1)，其内部设有雷电传感器(3)，雷电传感器(3)设在机壳内部上端；
该机壳(1)，其内部设有电路板(4)，电路板(4)上设有雷电传感器(3)。

3、  根据权利要求2所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的电路板(4)上设置的雷电传感器(3)包括天线(3a)和接收线圈(3b)，天线(3a)设在电路板(4)的右端，接收线圈(3b)设在天线(3a)的左端。

4、  根据权利要求1所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的雷电检测电路(9)，以雷电传感器(3)连接高频放大器(13)，高频放大器(13)连接滤波器(14)，滤波器(14)连接模数转换器(15)的模数转换器电路(IC3)实现。

5、  根据权利要求3所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的雷电传感器(3)由天线(3a)和接收线圈(3b)构成，天线(3a)由天线(ANT)连接天线线圈(L2)构成，天线(ANT)连接天线线圈(L2)，天线线圈(L2)连接电阻(R1)与电容(C7)、调谐线圈(L1)和电容(C1)的结点，接收线圈(3b)由调谐线圈(L1)和电容(C1)构成，以调谐线圈(L1)与电容(C1)并联连接，其左端连接电阻(R1)与电容(C7)、天线线圈(L2)的结点，其右端连接高频放大器(13)中的集成电路(IC1)的输入端(1)。

6、  根据权利要求5所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的高频放大器(13)由集成电路(IC1)(型号为NB7642)、电容(C4)及负载电阻(R2)构成，集成电路(IC1)输入端(1)连接输入回路线圈(T1)，集成电路(IC1)输出端(3)连接负载电阻(R2)与高频旁路电容(C2)的结点，集成电路(IC1)的输出端(3)连接电阻(R6)；
该高频放大器(13)中的集成电路(IC1)的输出端(3)通过电阻(R6)、电容(C3)串联后连接运放(IC2)的正向输入端(3)，运放(IC2)的输出端(6)连接模数转换器(15)的输入端。

7、  根据权利要求4所述的防雷击的手机，其特征在于所述的滤波器(14)是有源带通滤波器，以运放(IC2)、电阻(R3)、电阻(R4)、电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)、电阻(R8)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C5)及电容(C6)的依次连接实现；
该滤波器(14)还可以不用，由高频放大器(IC1)的输出端(3)直接连接模数转换器(15)的输入端；

8、  根据权利要求7所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的模数转换器(15)的模数转换器芯片(IC3)还可以是嵌入在微处理器芯片中的内部模数转换器；
该模数转换器(15)可以不用，采用硬件电路组成的雷电信号鉴别电路实现，以雷电传感器(3)连接高频放大器(13)，高频放大器(13)连接滤波器(14)，滤波器(14)连接比较器(16)，比较器(16)连接微处理器(10)，微处理器(10)连接发射电路(12)实现：
该雷电信号鉴别电路由比较器电路(IC4)、电阻(R8)及电阻(R10)，电阻(R8)连接比较器电路(IC4)的反相输入端，电阻(R10)的一端连接基准电源，电阻(R10)的另一端连接比较器电路(IC4)的同相输入端，滤波器(14)的输出端连接电阻(R9)，将经过滤波的雷电信号，送至比较器(16)进行鉴别，比较器电路(IC6)输出端(5)输出鉴别电平信号，直接送至微处理器电路(IC5)的(INTO)端，微处理器电路(IC5)的(P2.0)输出控制信号到发射电路(12)；
其中：比较器(16)还可以直接输出电平信号控制发射电路(12)，由雷电传感器(3)连接高频放大器(13)，高频放大器(13)连接滤波器(14)，滤波器(14)连接比较器(16)，比较器(16)直接连接发射电路(12)。

9、  根据权利要求1所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的雷电检测电路(9)还可以采用接收闪电光信号的光电信号检测电路实现，该光电信号检测电路中有光电传感器(3c)，光电传感器采用光电接收管(Q1)，由滤波器(14)连接模数转换器(15)的一个输入端，闪电接收电路(17)连接模数转换器(15)的另一输入端，其中闪电接收电路(17)由运放(IC7)、光电接收管(Q1)、微调电阻(W1)、电阻(R21)、电阻(R22)、电阻(R23)、电阻(R24)及电容(C1)构成，以光电接收管(Q1)的集电极连接电源(VCC)，其发射极连接电阻(R22)，电阻(R22)的另一端接地，光电接收管(Q1)的发射极与电阻(R22)连接的结点连结电容(C1)，电容(C1)的另一端连接运放(IC7)的同相输入端(2)，微调电位器的两端分别连接电源(VCC)端及接地，微调电阻(W1)的中端通过电阻(R22)连接运放(IC7)的反相输入端(3)，电阻(R23)的两端分别连接运放(IC7)的输出端(6)和电阻(R21)与运放(IC7)的(3)端，运放(IC7)的输出端(6)连接模数转换器(15)的一个输入端实现；
上述的光电信号检测电路还可以由闪电接收电路(17)连接模数转换器(15)构成，单独利用闪电的光信号进行检测；
上述的光电信号检测电路还可以用光电信号鉴别电路实现，由滤波器(14)、闪电接收电路(17)及比较器(16)构成，其中：比较器(16)由比较器电路(IC4)电阻(R9)、电阻(R10)及电阻(R11)构成，电阻(R11)和电阻(R9)是比较器(16)的两个输入端电阻，滤波器(14)连接比较器电路(IC4)的输入端电阻(R11)，闪电接收电路(17)的输出端连接比较器电路(IC4)的反相输入端电阻(R9)，电阻(R10)的一端连接基准电源，电阻(R10)的另一端连接比较器电路(IC4)的同相输入端。

10、  根据权利要求9所述的防雷击的手机，其特征在于其中所述的光电传感器(3c)安装在电路板(4)上，位于机壳(1)顶部，机壳(1)的顶部有一小孔，光电传感器(3c)由内向外嵌在小孔中以接收闪电的光信号。

防雷击的手机
技术领域
本发明属于通讯技术领域的防雷击的手机，特别是涉及一种广泛应用于个人、家庭和工作环境领域的防雷击的手机。
背景技术
目前国内已发生多起雷雨天气使用手机引发雷电致使人员伤亡的事故。在使用手机时，手机会发射电磁波，手机发射的电磁波信号很强，范围很广，手机电磁波是雷电很好的导体，能在很大的一个范围内收集引导雷电，电磁波在潮湿大气中会形成一个导电性磁场，极易吸引刚形成的闪电雷击。即使手机不处于通话状态时，只要手机与通讯网络接通，与基站保持联络，就有电磁波发射，即使不处于通话状态也能传导雷电，同样可能引起雷击，造成人员伤亡。
现有的作为移动通讯的手机尚无防雷击的功能，在雷雨的天气使用手机存在导致雷击的安全隐患，为保证人身安全，克服现有手机的缺陷，手机防雷击的问题亟待解决。
现有的检测雷电的技术和防雷击的技术虽然已经存在，但是尚未在手机中应用，而传统的防雷技术也多数以采取被动的防护措施为主。鉴于现有手机存在的上述缺陷，本设计人基于从事产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，创设一种主动预防雷电的防雷击手机，改进现有的手机的不足，使其更具有实用性和安全性。
发明内容
本发明的目地是将防雷击的技术与手机技术相结合，提供一种防雷击的手机。
在发生雷电的时候会同时产生很强的电磁波信号，距离发生雷电的位置越近电磁波信号越强，雷电的能量越大电磁波的信号也越强，因此，雷电产生的电磁波信号与距雷电的距离和雷电的强度成正比，本发明根据这一原理，采用实时测量雷电发生时和发生前电磁波信号的幅度和频谱的方法，由手机中的微处理器对采集的雷电信号进行分析处理，在确认有雷击的危险时关闭手机发射信号功能，使手机暂时不能发射电磁波或自动关机，从而避免手机电磁波引发雷击的危害，雷击危险消失后手机自动恢复正常使用功能。
本发明以主动预防为主，杜绝了手机发射电磁波引发雷击的根源，创造性地将防雷击技术应用于手机中。本发明的实施方案在同类产品中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且具有产业的广泛利用价值为一新颖、进步、实用的发明。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：主要由结构和电路两部分构成，结构部分主要有机壳1、面板2、雷电传感器3、电路板4、显示器5、接键6、话筒7、扬声器8，电路部分有雷电检测电路9、微处理器10、显示器电路11、发射电路12及其他现有手机电路组成，其特征在于本发明中的结构部分有机壳1、雷电传感器3、电路板4，机壳1中有雷电传感器3，机壳1中还有话筒7及扬声器8，在机壳的前面有面板2，面板2上安装有显示器5及按键6，机壳1内部安装有电路板4，电路板4上安装有电路部分，电路部分有雷电检测电路9、雷电检测电路9连接微处理器10，微处理器10连接显示器电路11、按键6、话筒7、扬声器8及其他常规手机电路。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的外观示意图。
图2是本发明的剖面图。
图3是本发明原理框图。
图4是本发明雷电信号检测电路图。
图5是本发明雷电信号比较器检测电路图。
图6是本发明雷电信号比较器检测控制电路图。
图7是本发明光电信号检测电路图
图8是本发明光电信号鉴别电路图
1：机壳                2：面板
3：雷电传感器          3a：天线
3b：接收线圈           3c：光电传感器
4：电路板              5：显示器
5A：雷电符号           6：按键
7：话筒                8：扬声器
9：雷电检测电路        10：微处理器
11：显示器电路         12：发射电路
13：高频放大器         14：滤波器
15：模数转换器         16：比较器
17：闪电接收电路
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的防雷击的手机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1所示，是本发明防雷击的手机的外观示意图。本发明防雷击的手机，主要包括结构部分和电路部分组成，其中：
上述的结构部分主要包括机壳1、雷电传感器3、电路板4，其中：
该机壳1，其前端设有面板2，面板2的上半部分设有显示器5，面板2的下半部分设有按键6，面板2的下端设有话筒7，面板2的上端设有扬声器8；
该机壳1，其内部设有雷电传感器3，雷电传感器3设在机壳内部上端；
该机壳1，其内部设有电路板4，电路板4上设有雷电传感器3；
该机壳1，其内部设有光电传感器3c，光电传感器3c安装在电路板4上，位于机壳1顶部，机壳1的顶部有一小孔，光电传感器3c由内向外嵌在小孔中以接收闪电的光信号：
该雷电传感器3，有接收线圈3b，接收线圈3b安装在电路板4上，接收线圈3b采用带有磁芯的线圈，也可以使用空心线圈，接收线圈3b可以单独使用，用其作为接收雷电信号地元件；
该雷电传感器3，还包括接收雷电信号的天线3a，天线3a设置在机壳1内部，天线3a还可以部分置于机壳1外部，天线3a可直接使用手机的天线，与手机接收、发送信号的天线共用，雷电传感器3也可以是天线3a和接收线圈3b的组合构成；
该雷电传感器3还可以是专用的雷电传感器，由能够接收或感应雷电信号的器件构成，例如：线圈、磁电转换元件、电感元件、光电元件、天线、变压器等。
该显示器5，是液晶显示器，在显示器上设有雷电符号5A的图标。
请参阅图2所示，是本发明防雷击的手机的剖面图，包括机壳1、面板2、雷电传感器3及电路板4，其中：机壳1内部设置有电路板4，电路板4上设置有雷电传感器3，雷电传感器3包括天线3a和接收线圈3b，天线3a设在电路板4的右端，接收线圈3b设在天线3a的左端。
上述的电路部分请参阅图3，是本发明原理框图，本发明的电路部分包括雷电传感器3、显示器5、按键6、话筒7、扬声器8、雷电检测电路9、模数转换器15、微处理器10、显示器电路11及发射电路12，其中：雷电传感器3接收雷电电磁波信号，经过雷电检测电路9将雷电信号进行选择、放大、检波及滤波后，由模数转换器将雷电信号转换为数字信号，送至微处理器10进行分析处理，在确认有雷击的危险时，微处理器10控制发射电路12禁止向外发射信号，而无论是在通话中还是在待机方式中与基站的联络将全部禁止信号的发射，并可通过显示电路11，在显示器5中显示雷电符号5A、雷电信号强度或其他有关提示，雷电危险消失后则自动恢复正常通讯功能，在有必要的时候还可以采取自动关机的方式进行防护；
其中：显示器5、按键6、话筒7、扬声器8、微处理器10、显示器电路11及发射电路12与常规手机功能共用，为技术人员熟知的现有已知技术，故此不再详细说明。
现将本发明的雷电检测电路的具体电路结构详细说明如下，请参阅图4所示，是本发明防雷击的手机的雷电信号检测电路图，在本发明的雷电监测电路9包括雷电传感器3、高频放大器13、滤波器14、模数转换器15，其中：
该雷电检测电路9，以雷电传感器3连接高频放大器13，高频放大器13连接滤波器14，滤波器14连接模数转换器15的模数转换器电路IC3实现；
图中IC5是微处理器电路，IC6是发射电路，雷电检测电路9连接微处理器电路IC5，微处理器电路IC5连接发射电路IC6；
上述的雷电传感器3设置有输入同路线圈T1，输入同路线圈T1是带有磁芯或磁棒的线圈，也可以是空心线圈，由天线线圈L2连接调谐线圈L1构成，雷电传感器3由天线3a和接收线圈3b构成，天线3a由天线ANT连接天线线圈L2构成，以天线ANT连接天线线圈L2，天线线圈L2连接电阻R1与电容C7、调谐线圈L1和电容C1的结点实现，接收线圈3b由调谐线圈L1和电容C1构成，以调谐线圈L1与电容C1并联连接，其左端连接电阻R1与电容C7、天线线圈L2的结点，其右端连接高频放大器TC1的输入端1实现；
该高频放大器13，是集成电路高频放大器，高频放大器13由集成电路IC1(型号为NB7642)、电容C4及负载电阻R2构成，集成电路IC1内部设有高增益高频放大器和检波电路，集成电路IC1输入端1连接输入回路线圈T1，集成电路IC1输出端3连接负载电阻R2与高频旁路电容C2的结点，集成电路IC1的输出端3连接电阻R6；
该滤波器14，是有源带通滤波器，只允许雷电信号通过，滤除其他干扰信号和无用信号，滤波器14以运放IC2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、电容C5及电容C6的依次连接实现，高频放大器的集成电路IC1的输出端3通过电阻R6、电容C3串联后连接运放IC2的正向输入端3，运放IC2的输出端6连接模数转换器15的输入端，该滤波器14还可以不用，由高频放大器IC1的输出端3直接连接模数转换器15的输入端实现；
该模数转换器15，是高速模数转换器，将输入的雷电信号转换为数据信号，送至微处理器10的微处理器电路IC5，微处理器10首先对检测的雷电信号数据的强度进行分析，距离发生雷电的位置越近电磁波信号越强，雷电的能量越大电磁波的信号也越强，雷电产生的电磁波信号与距雷电的距离和雷电的强度成正比，根据这一原理，对超过一定强度的有伤害作用的雷电信号进行选取，对其信号的频率、波形及频谱作进一步的分析处理，提取雷电信号数据的特征，排除其他电信号的干扰，确认是存在危险的雷电信号时，微处理器10立即向发射电路12发出关闭发射功能信号，发射电路12暂时停止发射工作，避免因发射电磁波引入雷电而导致雷击，当检测到危险雷电信号解除时，微处理器10解除关闭发射电路12的功能，发射电路12恢复正常发射功能，手机恢复正常通讯；
图中IC3是模数转换器芯片，IC5是微处理器电路，IC6是发射电路，其中，模数转换器芯片IC3还可以是嵌入在微处理器芯片中的内部模数转换器，由于模数转换器15、微处理器10、发射电路12及控制发射的电路均为技术人员熟知的现有技术，故此不再详细说明；
上述的模数转换器15可以不用，采用硬件电路组成的雷电信号鉴别电路实现，请参见图5，是本发明雷电信号比较器检测电路图，如图中所示：以雷电传感器3连接高频放大器13，高频放大器13连接滤波器14，滤波器14连接比较器16，比较器16连接微处理器10，微处理器10连接发射电路12实现，其中：雷电信号鉴别电路由比较器电路IC4、电阻R8及电阻R10，电阻R8连接比较器电路IC4的反相输入端，电阻R10的一端连接基准电源，电阻R10的另一端连接比较器电路IC4的同相输入端，滤波器14的输出端连接电阻R9，将经过滤波的雷电信号，送至比较器16进行鉴别，雷电信号大于一定强度时，比较器电路IC6输出端5输出鉴别电平信号，直接送至微处理器电路IC5的INT0端，微处理器电路IC5的P2.0输出控制信号到发射电路12，禁止发射电路向空间发射电磁波信号；
本发明的发射控制电路还可以由比较器16直接输出的电平信号控制发射电路12，如图6所示，是本发明雷电信号比较器检测控制电路图，雷电传感器3连接高频放大器13，高频放大器13连接滤波器14，滤波器14连接比较器16，比较器16直接连接发射电路12，该比较器16输出的电平信号直接控制发射电路12发射功能；
本发明的防雷击功能具有开启和关闭的设定功能，通过操作按键6和显示器5实现，操作按键至“功能设置”的选项，选择“防雷击功能”，确认后选择“关闭”或“开启”选项，按确认键后相应功能被选择，选择“开启”后防雷击功能有效，选择“关闭”后防雷击功能取消，可根据需要在冬季或无雷击的季节关闭防雷击功能。
参见图7，是本发明光电信号检测电路图，本发明的雷电检测电路还可以采用接收闪电的光电信号，采用测量雷电的“光”和“电”信号相结合的方法实现雷电信号的检测，由于在出现雷击的时候同时产生闪电，尤其是有危险的雷击时，雷电的强度越大闪电的强度也越大，众所周知光的传播速度与电磁波的传播速度是相同的，雷电电信号的传播速度与闪电的传播速度也相同，同一雷电的电信号与其闪电的信号可以在同一时刻接收到，雷电的电信号和闪电的光信号具有特有的频谱和特征，根据这一原理在接收雷电电信号的同时接收闪电的光信号，同时检测雷电的电信号和闪电的光信号，两者为“与”的关系，对两种信号进行综合分析，能够提高确认雷电信号的准确性，如图中所示：光电信号检测电路中有光电传感器3c，光电传感器采用光电接收管Q1，也可采用其他光电元件实现，滤波器14连接模数转换器15的一个输入端，闪电接收电路17连接模数转换器15的另一输入端，其中闪电接收电路17由运放IC7、光电接收管Q1、微调电阻W1、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24及电容C1构成，以光电接收管Q1的集电极连接电源VCC，其发射极连接电阻R22，电阻R22的另一端接地，光电接收管Q1的发射极与电阻R22连接的结点连结电容C1，电容C1的另一端连接运放IC7的同相输入端2，微调电位器的两端分别连接电源VCC端及接地，微调电阻W1的中端通过电阻R22连接运放IC7的反相输入端3，电阻R23的两端分别连接运放IC7的输出端6和电阻R21与运放IC7的3端，运放IC7的输出端6连接模数转换器15的一个输入端实现，模数转换器15对两路信号同时进行测量，并将测量的信号转换为数据信号送至微处理器10进行判断处理，其工作过程如前所述
光电检测电路还可以由闪电接收电路17连接模数转换器15构成，单独采用闪电的光信号进行检测；
图8是本发明光电信号鉴别电路图，上述的闪电检测电路还可以用光电信号鉴别电路实现，如图所示：由滤波器14、闪电接收电路17及比较器16构成，其中：比较器16由比较器电路IC4电阻R9、电阻R10及电阻R11构成，电阻R11和电阻R9是比较器16的两个输入端电阻，滤波器14连接比较器电路IC4的输入端电阻R11，闪电接收电路17的输出端连接比较器电路IC4的反相输入端电阻R9，电阻R10的一端连接基准电源，电阻R10的另一端连接比较器电路IC4的同相输入端；
以上仅是本发明的较佳实施例，熟悉本专业的技术人员可对上述实施例作出修改变化，特别是在集成电路工业高速发展的当今，例如将几种集成电路的功能集成在一块集成电路中，且能实现同一种功能的集成电路也有多种型号，例如使用主要功能相同而型号不同的集成电路等均属于本发明的技术方案。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。