本實(shí)用新型涉及脈沖式高壓電弧發(fā)生裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

特斯拉線圈，是一種脈沖式高壓電弧發(fā)生裝置，也叫分布參數(shù)高頻串聯(lián)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(dǎo)通，初級LC回路發(fā)生串聯(lián)諧振，給次級線圈提供足夠高的勵(lì)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(fā)生串聯(lián)諧振，這時(shí)放電終端電壓最高，于是就看到閃電了。通俗一點(diǎn)說，它是一個(gè)人工閃電制造器。特斯拉線圈在工作過程中，發(fā)生過載、過熱，就會(huì)燒毀線圈，存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問題，提供一種應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置，其能實(shí)時(shí)檢測特斯拉線圈的狀態(tài)，一旦特斯拉線圈發(fā)生過載、過熱，能及時(shí)切斷電源，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護(hù)作用。

本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：本實(shí)用新型包括溫度傳感器、差動(dòng)放大單元和繼電器J及為整個(gè)保護(hù)裝置提供電壓的電源單元，溫度傳感器設(shè)在特斯拉線圈上，溫度傳感器的輸出端和差動(dòng)放大單元的輸入端相連，差動(dòng)放大單元的輸出端和繼電器J的驅(qū)動(dòng)端相連，繼電器J的常閉開關(guān)K1串聯(lián)在和特斯拉線圈相連的全橋的驅(qū)動(dòng)電路中。溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測特斯拉線圈的溫度，測得的溫度值經(jīng)差動(dòng)放大單元放大和處理，輸出一個(gè)控制信號給繼電器的驅(qū)動(dòng)端，控制繼電器的動(dòng)作。當(dāng)測得的溫度值超過某一設(shè)定值時(shí)，繼電器被驅(qū)動(dòng)，常閉開關(guān)斷開，導(dǎo)致和特斯拉線圈相連的驅(qū)動(dòng)全橋的驅(qū)動(dòng)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(hù)作用。

作為優(yōu)選，所述的應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置包括狀態(tài)指示燈單元，狀態(tài)指示燈單元的控制端和所述的差動(dòng)放大單元的輸出端相連。當(dāng)差動(dòng)放大單元的輸出端驅(qū)動(dòng)繼電器時(shí)，其同時(shí)控制狀態(tài)指示燈單元，狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，提醒人們特斯拉線圈已因過熱而停止工作。

作為優(yōu)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(dòng)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(yùn)放UA、運(yùn)放UB；電阻R1的一端接+5V電壓，電阻R1的另一端經(jīng)可變電阻W1接地，熱敏電阻RP1和可變電阻W1并聯(lián)，電阻R2的一端接+5V電壓，電阻R2的另一端經(jīng)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(jīng)可變電阻W3接地，電阻R2和可變電阻W2的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R6和運(yùn)放UA的反相輸入端相連，運(yùn)放UA的反相輸入端經(jīng)電阻Rf1和運(yùn)放UA的輸出端相連，電阻R1和可變電阻W1的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R7和運(yùn)放UA的同相輸入端相連，運(yùn)放UA的同相輸入端和運(yùn)放UB的同相輸入端相連，電阻R3和可變電阻W3的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R8和運(yùn)放UB的反相輸入端相連，運(yùn)放UB的反相輸入端經(jīng)電阻Rf2和運(yùn)放UB的輸出端相連，運(yùn)放UB的輸出端接地，運(yùn)放UA的輸出端和所述的繼電器J的驅(qū)動(dòng)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(nèi)具有線性度好、穩(wěn)定性高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，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(gòu)成測量電橋，當(dāng)熱敏電阻RP1的電阻值和可變電阻W2的電阻值不相等時(shí)，測量電橋輸出一個(gè)mV級的壓差信號，這個(gè)壓差信號經(jīng)過運(yùn)放UA放大后輸出一個(gè)期望大小的電壓信號，再由這個(gè)電壓信號控制是否驅(qū)動(dòng)繼電器。當(dāng)熱敏電阻RP1感測的溫度到達(dá)預(yù)先設(shè)置的溫度值時(shí)，運(yùn)放UA和運(yùn)放UB構(gòu)成的兩個(gè)電壓比較器輸出高電平，繼電器被驅(qū)動(dòng)，常閉開關(guān)K1斷開，導(dǎo)致和特斯拉線圈相連的驅(qū)動(dòng)全橋的驅(qū)動(dòng)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(hù)作用。

作為優(yōu)選，所述的應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置包括開關(guān)S1和開關(guān)S2，開關(guān)S1和熱敏電阻RP1的串聯(lián)電路與開關(guān)S2和可變電阻W1的串聯(lián)電路并聯(lián)。開關(guān)S1和開關(guān)S2，根據(jù)需要可以斷開或合，使用更加方便。

作為優(yōu)選，所述的應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置包括狀態(tài)指示燈單元，狀態(tài)指示燈單元包括發(fā)光二極管LED2和發(fā)光二極管LED3，運(yùn)放UA的輸出端經(jīng)電阻R5和發(fā)光二極管LED3的正極相連，發(fā)光二極管LED3的負(fù)極接地，運(yùn)放UB的輸出端經(jīng)電阻R4和發(fā)光二極管LED2的正極相連，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地。運(yùn)放UA的輸出端為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)繼電器，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管LED3，提醒人們特斯拉線圈已因過熱而停止工作。運(yùn)放UB的輸出端為高電平時(shí)，點(diǎn)亮發(fā)光二極管LED2。

作為優(yōu)選，所述的應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置包括三極管Q和電阻RJ，所述的差動(dòng)放大單元的輸出端經(jīng)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(fā)射極和繼電器J的驅(qū)動(dòng)正極相連，繼電器J的驅(qū)動(dòng)負(fù)極接地，繼電器J的常閉開關(guān)K1串聯(lián)在和特斯拉線圈相連的全橋的驅(qū)動(dòng)電路中，繼電器J的常開觸點(diǎn)K2懸空。當(dāng)運(yùn)放UA的輸出端為高電平時(shí)，三極管Q導(dǎo)通，繼電器J被驅(qū)動(dòng)，繼電器J的常閉開關(guān)K1斷開，繼電器J的公共端和常開觸點(diǎn)K2吸合，導(dǎo)致和特斯拉線圈相連的驅(qū)動(dòng)全橋的驅(qū)動(dòng)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(hù)作用。

作為優(yōu)選，所述的電源單元包括變壓器T、二極管VD1～二極管VD4、穩(wěn)壓塊U3、電阻R9、發(fā)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(wěn)壓塊U3采用LM7805穩(wěn)壓塊；二極管VD1的正極和二極管VD3的負(fù)極相連并且兩者的連接點(diǎn)和變壓器T的2腳相連，二極管VD2的正極和二極管VD4的負(fù)極相連并且兩者的連接點(diǎn)和變壓器T的1腳相連，二極管VD1的負(fù)極和二極管VD2的負(fù)極相連并且兩者的連接點(diǎn)和穩(wěn)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(diǎn)接地，穩(wěn)壓塊U3的接地腳接地，穩(wěn)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(fā)光二極管LED1的正極相連，發(fā)光二極管LED1的負(fù)極接地，穩(wěn)壓塊U3的輸入腳和接地端之間并聯(lián)有電容C2和電解電容C1，穩(wěn)壓塊U3的輸出腳和接地端之間并聯(lián)有電容C4和電解電容C3，穩(wěn)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(jīng)變壓器T轉(zhuǎn)換為直流12V電壓，二極管VD1～二極管VD4構(gòu)成整流橋，經(jīng)穩(wěn)壓塊U3處理，輸出直流5V電壓，發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮。發(fā)光二極管LED1作為電源指示燈。接上電源，亮；反之則不亮。

本實(shí)用新型的有益效果是：能實(shí)時(shí)檢測特斯拉線圈的狀態(tài)，一旦特斯拉線圈發(fā)生過載、過熱，能及時(shí)切斷電源，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護(hù)作用，同時(shí)進(jìn)行狀態(tài)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(yīng)處理，提高安全性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的一種電路原理圖。

圖中1.溫度傳感器，2.差動(dòng)放大單元，3.電源單元，4.狀態(tài)指示燈單元。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：本實(shí)施例的一種應(yīng)用于特斯拉線圈的過載保護(hù)裝置，如圖1所示，包括溫度傳感器1、差動(dòng)放大單元2、繼電器J和狀態(tài)指示燈單元4及為整個(gè)保護(hù)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(dòng)放大單元2的輸入端相連，差動(dòng)放大單元2的輸出端和繼電器J的驅(qū)動(dòng)端相連，繼電器J的常閉開關(guān)K1串聯(lián)在和特斯拉線圈相連的全橋的驅(qū)動(dòng)電路中，差動(dòng)放大單元2的輸出端還和狀態(tài)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(dòng)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(yùn)放UA、運(yùn)放UB，運(yùn)放UA、運(yùn)放UB均采用LM324運(yùn)算放大器；狀態(tài)指示燈單元4包括發(fā)光二極管LED2和發(fā)光二極管LED3。電阻R1的一端接+5V電壓，電阻R1的另一端經(jīng)開關(guān)S2、可變電阻W1接地，熱敏電阻RP1和開關(guān)S1串聯(lián)，開關(guān)S1和熱敏電阻RP1的串聯(lián)電路與開關(guān)S2和可變電阻W1的串聯(lián)電路并聯(lián)，電阻R2的一端接+5V電壓，電阻R2的另一端經(jīng)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(jīng)可變電阻W3接地，電阻R2和可變電阻W2的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R6和運(yùn)放UA的反相輸入端相連，運(yùn)放UA的反相輸入端經(jīng)電阻Rf1和運(yùn)放UA的輸出端相連，電阻R1和可變電阻W1的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R7和運(yùn)放UA的同相輸入端相連，運(yùn)放UA的同相輸入端和運(yùn)放UB的同相輸入端相連，電阻R3和可變電阻W3的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R8和運(yùn)放UB的反相輸入端相連，運(yùn)放UB的反相輸入端經(jīng)電阻Rf2和運(yùn)放UB的輸出端相連，運(yùn)放UA的輸出端經(jīng)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(fā)射極和繼電器J的驅(qū)動(dòng)正極相連，繼電器J的驅(qū)動(dòng)負(fù)極接地，繼電器J的常閉開關(guān)K1串聯(lián)在和特斯拉線圈相連的全橋的驅(qū)動(dòng)電路中，繼電器J的常開觸點(diǎn)K2懸空。運(yùn)放UA的輸出端又經(jīng)電阻R5和發(fā)光二極管LED3的正極相連，發(fā)光二極管LED3的負(fù)極接地。運(yùn)放UB的輸出端經(jīng)電阻R4和發(fā)光二極管LED2的正極相連，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地。運(yùn)放UB的4腳接電壓VCC，運(yùn)放UB的4腳又經(jīng)電容C5接地，運(yùn)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(yùn)放UA的放大倍數(shù)為Rf1/R7，運(yùn)放UB的放大倍數(shù)為Rf2/R7，運(yùn)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(wěn)壓塊U3、電阻R9、發(fā)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(wěn)壓塊U3采用LM7805穩(wěn)壓塊。二極管VD1的正極和二極管VD3的負(fù)極相連并且兩者的連接點(diǎn)和變壓器T的2腳相連，二極管VD2的正極和二極管VD4的負(fù)極相連并且兩者的連接點(diǎn)和變壓器T的1腳相連，二極管VD1的負(fù)極和二極管VD2的負(fù)極相連并且兩者的連接點(diǎn)和穩(wěn)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(diǎn)接地，穩(wěn)壓塊U3的接地腳接地，穩(wěn)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(fā)光二極管LED1的正極相連，發(fā)光二極管LED1的負(fù)極接地，穩(wěn)壓塊U3的輸入腳和接地端之間并聯(lián)有電容C2和電解電容C1，穩(wěn)壓塊U3的輸出腳和接地端之間并聯(lián)有電容C4和電解電容C3，穩(wěn)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(gòu)成測量電橋，當(dāng)熱敏電阻RP1的電阻值和可變電阻W2的電阻值不相等時(shí)，測量電橋輸出一個(gè)mV級的壓差信號，這個(gè)壓差信號經(jīng)過運(yùn)放UA放大后輸出一個(gè)期望大小的電壓信號，再由這個(gè)電壓信號控制是否驅(qū)動(dòng)繼電器。當(dāng)熱敏電阻RP1感測的溫度到達(dá)預(yù)先設(shè)置的溫度值時(shí)，運(yùn)放UA和運(yùn)放UB構(gòu)成的兩個(gè)電壓比較器輸出高電平，繼電器被驅(qū)動(dòng)，發(fā)光二極管LED2和發(fā)光二極管LED3點(diǎn)亮，繼電器的常閉開關(guān)K1斷開，導(dǎo)致和特斯拉線圈相連的驅(qū)動(dòng)全橋的驅(qū)動(dòng)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(hù)作用。

同幅度調(diào)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(shù)，以便滿足保護(hù)電路對溫度范圍的要求。調(diào)節(jié)可變電阻W2、可變電阻W3的阻值大小可以改變溫度的零點(diǎn)設(shè)定，例如Pt100的零點(diǎn)溫度為0℃，即0℃時(shí)電阻為100Ω，當(dāng)可變電阻W2及可變電阻W3的阻值調(diào)至127.08Ω時(shí)，溫度的零點(diǎn)就被設(shè)定在了70℃。

本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)檢測特斯拉線圈的狀態(tài)，一旦特斯拉線圈發(fā)生過載、過熱，能及時(shí)切斷電源，從而使特斯拉線圈停止工作，起到過熱保護(hù)作用，同時(shí)進(jìn)行狀態(tài)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(yīng)處理，提高安全性。