一種應用于特斯拉線圈的過載保護裝置的制作方法

本實用新型涉及脈沖式高壓電弧發生裝置，尤其涉及一種應用于特斯拉線圈的過載保護裝置。

背景技術：

特斯拉線圈，是一種脈沖式高壓電弧發生裝置，也叫分布參數高頻串聯諧振變壓器，可以獲得上百萬伏的高頻電壓。特斯拉線圈的原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然后給初級LC回路諧振電容充電，充到放電閾值，火花間隙放電導通，初級LC回路發生串聯諧振，給次級線圈提供足夠高的勵磁功率，其次是和次級LC回路的頻率相等，讓次級線圈的電感與分布電容發生串聯諧振，這時放電終端電壓最高，于是就看到閃電了。通俗一點說，它是一個人工閃電制造器。特斯拉線圈在工作過程中，發生過載、過熱，就會燒毀線圈，存在安全隱患。

技術實現要素：

本實用新型為了解決上述技術問題，提供一種應用于特斯拉線圈的過載保護裝置，其能實時檢測特斯拉線圈的狀態，一旦特斯拉線圈發生過載、過熱，能及時切斷電源，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本實用新型包括溫度傳感器、差動放大單元和繼電器J及為整個保護裝置提供電壓的電源單元，溫度傳感器設在特斯拉線圈上，溫度傳感器的輸出端和差動放大單元的輸入端相連，差動放大單元的輸出端和繼電器J的驅動端相連，繼電器J的常閉開關K1串聯在和特斯拉線圈相連的全橋的驅動電路中。溫度傳感器實時檢測特斯拉線圈的溫度，測得的溫度值經差動放大單元放大和處理，輸出一個控制信號給繼電器的驅動端，控制繼電器的動作。當測得的溫度值超過某一設定值時，繼電器被驅動，常閉開關斷開，導致和特斯拉線圈相連的驅動全橋的驅動模塊失電，全橋立即停止逆變工作，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用。

作為優選，所述的應用于特斯拉線圈的過載保護裝置包括狀態指示燈單元，狀態指示燈單元的控制端和所述的差動放大單元的輸出端相連。當差動放大單元的輸出端驅動繼電器時，其同時控制狀態指示燈單元，狀態指示燈點亮，提醒人們特斯拉線圈已因過熱而停止工作。

作為優選，所述的溫度傳感器為熱敏電阻RP1，熱敏電阻RP1采用PT100鉑電阻溫度傳感器；所述的差動放大單元包括電阻R1～電阻R3、電阻R6～電阻R8、電阻Rf1、電阻Rf2、可變電阻W1～可變電阻W3和運放UA、運放UB；電阻R1的一端接+5V電壓，電阻R1的另一端經可變電阻W1接地，熱敏電阻RP1和可變電阻W1并聯，電阻R2的一端接+5V電壓，電阻R2的另一端經可變電阻W2接地，電阻R3的一端接+5V電壓，電阻R3的另一端經可變電阻W3接地，電阻R2和可變電阻W2的連接點經電阻R6和運放UA的反相輸入端相連，運放UA的反相輸入端經電阻Rf1和運放UA的輸出端相連，電阻R1和可變電阻W1的連接點經電阻R7和運放UA的同相輸入端相連，運放UA的同相輸入端和運放UB的同相輸入端相連，電阻R3和可變電阻W3的連接點經電阻R8和運放UB的反相輸入端相連，運放UB的反相輸入端經電阻Rf2和運放UB的輸出端相連，運放UB的輸出端接地，運放UA的輸出端和所述的繼電器J的驅動端相連。PT100鉑電阻溫度傳感器，在溫度為-50度到600度的范圍內具有線性度好、穩定性高、價格便宜等優點，理論上能測到-200度到660度的溫度值。電阻R1～電阻R3、熱敏電阻RP1和可變電阻W1～可變電阻W3構成測量電橋，當熱敏電阻RP1的電阻值和可變電阻W2的電阻值不相等時，測量電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經過運放UA放大后輸出一個期望大小的電壓信號，再由這個電壓信號控制是否驅動繼電器。當熱敏電阻RP1感測的溫度到達預先設置的溫度值時，運放UA和運放UB構成的兩個電壓比較器輸出高電平，繼電器被驅動，常閉開關K1斷開，導致和特斯拉線圈相連的驅動全橋的驅動模塊失電，全橋立即停止逆變工作，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用。

作為優選，所述的應用于特斯拉線圈的過載保護裝置包括開關S1和開關S2，開關S1和熱敏電阻RP1的串聯電路與開關S2和可變電阻W1的串聯電路并聯。開關S1和開關S2，根據需要可以斷開或合，使用更加方便。

作為優選，所述的應用于特斯拉線圈的過載保護裝置包括狀態指示燈單元，狀態指示燈單元包括發光二極管LED2和發光二極管LED3，運放UA的輸出端經電阻R5和發光二極管LED3的正極相連，發光二極管LED3的負極接地，運放UB的輸出端經電阻R4和發光二極管LED2的正極相連，發光二極管LED2的負極接地。運放UA的輸出端為高電平時，驅動繼電器，同時點亮發光二極管LED3，提醒人們特斯拉線圈已因過熱而停止工作。運放UB的輸出端為高電平時，點亮發光二極管LED2。

作為優選，所述的應用于特斯拉線圈的過載保護裝置包括三極管Q和電阻RJ，所述的差動放大單元的輸出端經電阻RJ和三極管Q的基極相連，三極管Q的集電極接電壓+5V，三極管Q的發射極和繼電器J的驅動正極相連，繼電器J的驅動負極接地，繼電器J的常閉開關K1串聯在和特斯拉線圈相連的全橋的驅動電路中，繼電器J的常開觸點K2懸空。當運放UA的輸出端為高電平時，三極管Q導通，繼電器J被驅動，繼電器J的常閉開關K1斷開，繼電器J的公共端和常開觸點K2吸合，導致和特斯拉線圈相連的驅動全橋的驅動模塊失電，全橋立即停止逆變工作，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用。

作為優選，所述的電源單元包括變壓器T、二極管VD1～二極管VD4、穩壓塊U3、電阻R9、發光二極管LED1和電容C2、電容C4、電解電容C1、電解電容C3；變壓器T采用AC12V變壓器，穩壓塊U3采用LM7805穩壓塊；二極管VD1的正極和二極管VD3的負極相連并且兩者的連接點和變壓器T的2腳相連，二極管VD2的正極和二極管VD4的負極相連并且兩者的連接點和變壓器T的1腳相連，二極管VD1的負極和二極管VD2的負極相連并且兩者的連接點和穩壓塊U3的輸入腳相連，二極管VD3的正極和二極管VD4的正極相連并且兩者的連接點接地，穩壓塊U3的接地腳接地，穩壓塊U3的輸出腳和電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端和發光二極管LED1的正極相連，發光二極管LED1的負極接地，穩壓塊U3的輸入腳和接地端之間并聯有電容C2和電解電容C1，穩壓塊U3的輸出腳和接地端之間并聯有電容C4和電解電容C3，穩壓塊U3的輸出腳輸出+5V電壓。變壓器T的輸入為交流220V市電，經變壓器T轉換為直流12V電壓，二極管VD1～二極管VD4構成整流橋，經穩壓塊U3處理，輸出直流5V電壓，發光二極管LED1點亮。發光二極管LED1作為電源指示燈。接上電源，亮；反之則不亮。

本實用新型的有益效果是：能實時檢測特斯拉線圈的狀態，一旦特斯拉線圈發生過載、過熱，能及時切斷電源，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用，同時進行狀態指示，提醒人們特斯拉線圈已因過熱而停止工作，便于人們作出相應處理，提高安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種電路原理連接結構框圖。

圖2是本實用新型的一種電路原理圖。

圖中1.溫度傳感器，2.差動放大單元，3.電源單元，4.狀態指示燈單元。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本實施例的一種應用于特斯拉線圈的過載保護裝置，如圖1所示，包括溫度傳感器1、差動放大單元2、繼電器J和狀態指示燈單元4及為整個保護裝置提供電壓的電源單元3，溫度傳感器1安裝在特斯拉線圈上，溫度傳感器1的輸出端和差動放大單元2的輸入端相連，差動放大單元2的輸出端和繼電器J的驅動端相連，繼電器J的常閉開關K1串聯在和特斯拉線圈相連的全橋的驅動電路中，差動放大單元2的輸出端還和狀態指示燈單元4的控制端相連。

如圖2所示，溫度傳感器1為熱敏電阻RP1，熱敏電阻RP1采用PT100鉑電阻溫度傳感器；差動放大單元2包括電阻R1～電阻R3、電阻R6～電阻R8、電阻Rf1、電阻Rf2、可變電阻W1～可變電阻W3和運放UA、運放UB，運放UA、運放UB均采用LM324運算放大器；狀態指示燈單元4包括發光二極管LED2和發光二極管LED3。電阻R1的一端接+5V電壓，電阻R1的另一端經開關S2、可變電阻W1接地，熱敏電阻RP1和開關S1串聯，開關S1和熱敏電阻RP1的串聯電路與開關S2和可變電阻W1的串聯電路并聯，電阻R2的一端接+5V電壓，電阻R2的另一端經可變電阻W2接地，電阻R3的一端接+5V電壓，電阻R3的另一端經可變電阻W3接地，電阻R2和可變電阻W2的連接點經電阻R6和運放UA的反相輸入端相連，運放UA的反相輸入端經電阻Rf1和運放UA的輸出端相連，電阻R1和可變電阻W1的連接點經電阻R7和運放UA的同相輸入端相連，運放UA的同相輸入端和運放UB的同相輸入端相連，電阻R3和可變電阻W3的連接點經電阻R8和運放UB的反相輸入端相連，運放UB的反相輸入端經電阻Rf2和運放UB的輸出端相連，運放UA的輸出端經電阻RJ和三極管Q的基極相連，三極管Q的集電極接電壓+5V，三極管Q的發射極和繼電器J的驅動正極相連，繼電器J的驅動負極接地，繼電器J的常閉開關K1串聯在和特斯拉線圈相連的全橋的驅動電路中，繼電器J的常開觸點K2懸空。運放UA的輸出端又經電阻R5和發光二極管LED3的正極相連，發光二極管LED3的負極接地。運放UB的輸出端經電阻R4和發光二極管LED2的正極相連，發光二極管LED2的負極接地。運放UB的4腳接電壓VCC，運放UB的4腳又經電容C5接地，運放UB的11腳接地。電阻R1、電阻R2及電阻R3的阻值相等，電阻R6、電阻R7及電阻R8的阻值相等，電阻Rfl和電阻Rf2的阻值相等，可變電阻W1～可變電阻W3為100Ω精密電阻。運放UA的放大倍數為Rf1/R7，運放UB的放大倍數為Rf2/R7，運放采用單一5V供電。

電源單元3包括變壓器T、二極管VD1～二極管VD4、穩壓塊U3、電阻R9、發光二極管LED1和電容C2、電容C4、電解電容C1、電解電容C3；變壓器T采用AC12V變壓器，穩壓塊U3采用LM7805穩壓塊。二極管VD1的正極和二極管VD3的負極相連并且兩者的連接點和變壓器T的2腳相連，二極管VD2的正極和二極管VD4的負極相連并且兩者的連接點和變壓器T的1腳相連，二極管VD1的負極和二極管VD2的負極相連并且兩者的連接點和穩壓塊U3的輸入腳相連，二極管VD3的正極和二極管VD4的正極相連并且兩者的連接點接地，穩壓塊U3的接地腳接地，穩壓塊U3的輸出腳和電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端和發光二極管LED1的正極相連，發光二極管LED1的負極接地，穩壓塊U3的輸入腳和接地端之間并聯有電容C2和電解電容C1，穩壓塊U3的輸出腳和接地端之間并聯有電容C4和電解電容C3，穩壓塊U3的輸出腳輸出+5V電壓。

工作過程：電阻R1～電阻R3、熱敏電阻RP1和可變電阻W1～可變電阻W3構成測量電橋，當熱敏電阻RP1的電阻值和可變電阻W2的電阻值不相等時，測量電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經過運放UA放大后輸出一個期望大小的電壓信號，再由這個電壓信號控制是否驅動繼電器。當熱敏電阻RP1感測的溫度到達預先設置的溫度值時，運放UA和運放UB構成的兩個電壓比較器輸出高電平，繼電器被驅動，發光二極管LED2和發光二極管LED3點亮，繼電器的常閉開關K1斷開，導致和特斯拉線圈相連的驅動全橋的驅動模塊失電，全橋立即停止逆變工作，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用。

同幅度調整電阻R1、電阻R2和電阻R3的電阻值可以改變測量電橋輸出的壓差大小。改變Rf1/R7、Rf2/R7的比值即可改變電壓信號的放大倍數，以便滿足保護電路對溫度范圍的要求。調節可變電阻W2、可變電阻W3的阻值大小可以改變溫度的零點設定，例如Pt100的零點溫度為0℃，即0℃時電阻為100Ω，當可變電阻W2及可變電阻W3的阻值調至127.08Ω時，溫度的零點就被設定在了70℃。

本實用新型能實時檢測特斯拉線圈的狀態，一旦特斯拉線圈發生過載、過熱，能及時切斷電源，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護作用，同時進行狀態指示，提醒人們特斯拉線圈已因過熱而停止工作，便于人們作出相應處理，提高安全性。