專利名稱：主動式提前預(yù)放電避雷針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種主動式提前預(yù)放電避雷針。
背景技術(shù)：
目前，已知且大量使用的避雷針是利用大氣物理建立的雷電理論所發(fā)明的富蘭克林避雷針，其原理是利用物體尖端電暈放電的現(xiàn)象。避雷針是引雷針，是把雷電引向自身放電而保護(hù)其周圍物體的裝置，引雷的過程是在大氣發(fā)生雷擊前，由于大氣運動變化，形成了雷云層，雷云帶有大量的電荷，由于靜電感應(yīng)的作用，雷云下方的地面和地面上的物體就會帶上與雷云層相反的電荷，這樣雷云和地面就好像是一個大的充電電容器，充電水平達(dá)到一定水平后，電荷異性相吸，地面上的突出物就會比較明顯的放電，這種放電與雷云發(fā)展下來的向下的電荷云粒(水成物)交匯，為雷云和地面相反的電荷形成了一條大量放電的通道，引發(fā)雷擊發(fā)生。目前的避雷針被制造成尖頂并安置在高處的原因，就是為了使其更容易放電，更接近云層，但是其本質(zhì)上是被動地響應(yīng)雷云電場的變化。本主動式提前預(yù)放電避雷針?biāo)捎玫囊自砗推胀ǖ谋芾揍樢恢?即發(fā)展一種向上的電荷與雷云向下的電荷匯合)。但其主動地響應(yīng)大氣電場的變化，并利用裝置的間隙，在尖端提前產(chǎn)生放電現(xiàn)象。其結(jié)果是主動式提前預(yù)放電避雷針的尖端電荷比周圍地面上的物體更早發(fā)生，更有利于尖端電荷的發(fā)展，提早匯合雷云向下的電荷。有效的擴(kuò)充了避雷針對周圍物體的保護(hù)，增加避雷針保護(hù)范圍。本方案的主動式提前預(yù)放電避雷針是利用雷電形成理論，結(jié)合電工學(xué)原理，在雷電發(fā)生過程中，經(jīng)過收集大氣電能量，電離避雷針尖端空氣，從而提前引導(dǎo)避雷針接閃，增加避雷針的保護(hù)范圍。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種主動式提前預(yù)放電避雷針，利用雷電形成理論，結(jié)合電工學(xué)原理，在雷電發(fā)生過程中，經(jīng)過收集大氣電能量，電離避雷針尖端空氣，從而提前弓I導(dǎo)避雷針接閃，增加避雷針的保護(hù)范圍。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種主動式提前預(yù)放電避雷針，包括收集端，觸發(fā)端和尖端，所述收集端由六個與尖端絕緣的電能收集金屬片組成，收集端上方設(shè)有觸發(fā)端，所述尖端設(shè)立在觸發(fā)端最頂部的中央；所述觸發(fā)端與收集端之間設(shè)有一個內(nèi)部電路，所述內(nèi)部電路包括充電電路、升壓放大電路和放電判別電路，所述充電電路由電阻R3、電容Cl和穩(wěn)壓管Dl串聯(lián)構(gòu)成，所述升壓放大電路由高頻升壓器TRAN構(gòu)成，所述放電判別電路由光耦開關(guān)IC1、硅開關(guān)IC2、電容C2、 穩(wěn)壓管D3和三個電阻R1、R2、R3并聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)尖端帶正電時，所述放電判別電路由電阻R3 與電容C2、電阻Rl與穩(wěn)壓管D3和R2并聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)尖端帶負(fù)電時，所述放電判別電路由電阻 R2、電阻R3與電容C2構(gòu)成的串聯(lián)部分和電阻Rl與穩(wěn)壓管D3構(gòu)成的串聯(lián)部分并聯(lián)構(gòu)成。本實用新型的有益效果為提前引導(dǎo)避雷針接閃，有效的擴(kuò)充避雷針對周圍物體的保護(hù)，增加避雷針的保護(hù)范圍。
下面根據(jù)附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實用新型實施例所述的一種主動式提前預(yù)放電避雷針的原理結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例所述的一種主動式提前預(yù)放電避雷針的第一電路工作過程的電路原理圖；圖3是本實用新型實施例所述的一種主動式提前預(yù)放電避雷針的第二電路工作過程的電路原理圖。圖中1、收集端；2、觸發(fā)端；3、尖端；4、升壓放大電路；5、電場強(qiáng)度檢測；6、充電電路； 7、控制器；8、電能收集金屬片。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型實施例所述的一種主動式提前預(yù)放電避雷針，包括收集端1，觸發(fā)端2和尖端3，所述收集端1由六個與尖端絕緣的電能收集金屬片8組成，收集端 1上方設(shè)有觸發(fā)端2，所述尖端3設(shè)立在觸發(fā)端2最頂部的中央；所述觸發(fā)端2與收集端1 之間設(shè)有一個內(nèi)部電路，所述內(nèi)部電路包括充電電路6、升壓放大電路4和放電判別電路， 所述充電電路6由電阻R3、電容Cl和穩(wěn)壓管Dl串聯(lián)構(gòu)成，所述升壓放大電路4由高頻升壓器TRAN構(gòu)成，所述放電判別電路由光耦開關(guān)ICl、硅開關(guān)IC2、電容C2、穩(wěn)壓管D3和三個電阻Rl、R2、R3并聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)尖端3帶正電時，所述放電判別電路由電阻R3與電容C2、電阻 Rl與穩(wěn)壓管D3和R2并聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)尖端3帶負(fù)電時，所述放電判別電路由電阻R2、電阻R3 與電容C2構(gòu)成的串聯(lián)部分和電阻Rl與穩(wěn)壓管D3構(gòu)成的串聯(lián)部分并聯(lián)構(gòu)成。所述電能收集金屬片8能通過本裝置的電容器收集能量，電容器充電到一個水平后，本裝置能自動啟動開關(guān)動作，使能量施加到高頻升壓器TRAN上產(chǎn)生高壓脈沖，從而使本裝置的尖端3的間隙放電。根據(jù)圖2、3 所示，Rl = R2 = 100K Ω ；R3 = 150 Ω/5W ；Cl = 100 μ F/450V ；Dl = 360V穩(wěn)壓管；ICl =光耦開關(guān)M0C3020 ；IC2 =硅開關(guān)ΒΤΑ06 ；TRAN =高頻升壓器。如圖2所示，本實用新型實施例所述的一種主動式提前預(yù)放電避雷針的內(nèi)部電路的第一電路工作過程，包括如下步驟1)在雷云大氣電場作用下，尖端(大地)帶正電，由R3，C1構(gòu)成電容Cl的充電回路；2)當(dāng)充電水平達(dá)到Dl的穩(wěn)壓水平后，Cl兩端電平維持不變，在此過程中，大氣電場的能量(uA級)主要由Cl吸收；3)隨著雷云電場的不斷加強(qiáng)，尖端電位在雷擊前瞬間迅速上升并產(chǎn)生一個尖峰， 由于電容Cl已飽和，使R2兩端電壓差瞬間增加，ICl光耦發(fā)光，使ICl輸出導(dǎo)通，硅開關(guān)IC2 導(dǎo)通，于是高頻升壓器TRAN輸入端產(chǎn)生一個脈沖，通過高頻偶合，在觸發(fā)端形成高壓，擊穿與尖端之間的間隙，發(fā)生尖端放電現(xiàn)象。如圖3所示，本實用新型實施例所述的一種主動式提前預(yù)放電避雷針的內(nèi)部電路的第二電路工作過程，包括如下步驟[0021]1)在雷云大氣電場作用下，尖端(大地)帶負(fù)電，那么收集端必然帶正電，這時收集端通過R3向電容Cl充電；2)當(dāng)充電水平達(dá)到Dl的穩(wěn)壓水平后，Cl兩端電平維持不變，在此過程中，大氣電場的能量(uA級)主要是經(jīng)R3后，被Cl吸收；3)隨著雷云電場的不斷加強(qiáng)，尖端電位在雷擊前瞬間迅速上升并產(chǎn)生一個尖峰， 由于電容Cl已飽和，尖峰電流通過C2、R2，使ICl光耦發(fā)光，ICl輸出導(dǎo)通，硅開關(guān)IC2導(dǎo)通，于是高頻升壓器TRAN輸入端產(chǎn)生一個脈沖，通過高頻偶合，在觸發(fā)端形成高壓，擊穿與尖端之間的間隙，發(fā)生尖端放電現(xiàn)象。本裝置實現(xiàn)主動、提前放電的過程是在大氣電場變化時，裝置內(nèi)設(shè)立一個收集電磁場變化的電能的電容器裝置，當(dāng)收集的能量達(dá)到一個極限值時，觸發(fā)避雷針內(nèi)部的開關(guān)判別裝置，在針尖間隙產(chǎn)生放電現(xiàn)象，提前電離避雷針附近的空氣，使其最容易導(dǎo)電，產(chǎn)生大量的“逃離”電荷，依據(jù)雷電形成的放電發(fā)展特性(沿著空氣電離最強(qiáng)，最容易導(dǎo)電的路徑發(fā)展的原理)，從而達(dá)到提前形成主放電的階段，達(dá)到提前接閃的目的。本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種主動式提前預(yù)放電避雷針，包括收集端(1)，觸發(fā)端( 和尖端(3)，其特征在于所述收集端(1)由六個與尖端絕緣的電能收集金屬片(8)組成，收集端(1)上方設(shè)有觸發(fā)端O)，所述尖端C3)設(shè)立在觸發(fā)端( 最頂部的中央；所述觸發(fā)端( 與收集端(1) 之間設(shè)有一個內(nèi)部電路，所述內(nèi)部電路包括充電電路(6)、升壓放大電路(4)和放電判別電路，所述充電電路(6)由電阻R3、電容Cl和穩(wěn)壓管Dl串聯(lián)構(gòu)成，所述升壓放大電路由高頻升壓器TRAN構(gòu)成，所述放電判別電路由光耦開關(guān)IC1、硅開關(guān)IC2、電容C2、穩(wěn)壓管D3 和三個電阻R1、R2、R3并聯(lián)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式提前預(yù)放電避雷針，其特征在于當(dāng)尖端帶正電時，所述放電判別電路由電阻R3與電容C2、電阻Rl與穩(wěn)壓管D3和R2并聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式提前預(yù)放電避雷針，其特征在于當(dāng)尖端帶負(fù)電時，所述放電判別電路由電阻R2、電阻R3與電容C2構(gòu)成的串聯(lián)部分和電阻Rl與穩(wěn)壓管D3構(gòu)成的串聯(lián)部分并聯(lián)構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種主動式提前預(yù)放電避雷針，包括收集端，觸發(fā)端和尖端，所述收集端由六個與尖端絕緣的電能收集金屬片組成，收集端上方設(shè)有觸發(fā)端，所述尖端設(shè)立在觸發(fā)端最頂部的中央，所述觸發(fā)端與收集端之間設(shè)有一個內(nèi)部電路，所述內(nèi)部電路包括充電電路、升壓放大電路和放電判別電路，所述充電電路由電阻、電容和穩(wěn)壓管串聯(lián)構(gòu)成，所述升壓放大電路由高頻升壓器構(gòu)成，所述放電判別電路由光耦開關(guān)、硅開關(guān)、電容、穩(wěn)壓管和三個電阻并聯(lián)構(gòu)成。本實用新型的有益效果為提前引導(dǎo)避雷針接閃，有效的擴(kuò)充避雷針對周圍物體的保護(hù)，增加避雷針的保護(hù)范圍。
文檔編號H01T19/04GK202150634SQ20112010710
公開日2012年2月22日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者何錫華 申請人:何錫華