一种应用于特斯拉线圈的过载保护装置的制作方法

本实用新型涉及脉冲式高压电弧发生装置，尤其涉及一种应用于特斯拉线圈的过载保护装置。

背景技术：

特斯拉线圈，是一种脉冲式高压电弧发生装置，也叫分布参数高频串联谐振变压器，可以获得上百万伏的高频电压。特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压，然后给初级LC回路谐振电容充电，充到放电阈值，火花间隙放电导通，初级LC回路发生串联谐振，给次级线圈提供足够高的励磁功率，其次是和次级LC回路的频率相等，让次级线圈的电感与分布电容发生串联谐振，这时放电终端电压最高，于是就看到闪电了。通俗一点说，它是一个人工闪电制造器。特斯拉线圈在工作过程中，发生过载、过热，就会烧毁线圈，存在安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种应用于特斯拉线圈的过载保护装置，其能实时检测特斯拉线圈的状态，一旦特斯拉线圈发生过载、过热，能及时切断电源，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括温度传感器、差动放大单元和继电器J及为整个保护装置提供电压的电源单元，温度传感器设在特斯拉线圈上，温度传感器的输出端和差动放大单元的输入端相连，差动放大单元的输出端和继电器J的驱动端相连，继电器J的常闭开关K1串联在和特斯拉线圈相连的全桥的驱动电路中。温度传感器实时检测特斯拉线圈的温度，测得的温度值经差动放大单元放大和处理，输出一个控制信号给继电器的驱动端，控制继电器的动作。当测得的温度值超过某一设定值时，继电器被驱动，常闭开关断开，导致和特斯拉线圈相连的驱动全桥的驱动模块失电，全桥立即停止逆变工作，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用。

作为优选，所述的应用于特斯拉线圈的过载保护装置包括状态指示灯单元，状态指示灯单元的控制端和所述的差动放大单元的输出端相连。当差动放大单元的输出端驱动继电器时，其同时控制状态指示灯单元，状态指示灯点亮，提醒人们特斯拉线圈已因过热而停止工作。

作为优选，所述的温度传感器为热敏电阻RP1，热敏电阻RP1采用PT100铂电阻温度传感器；所述的差动放大单元包括电阻R1～电阻R3、电阻R6～电阻R8、电阻Rf1、电阻Rf2、可变电阻W1～可变电阻W3和运放UA、运放UB；电阻R1的一端接+5V电压，电阻R1的另一端经可变电阻W1接地，热敏电阻RP1和可变电阻W1并联，电阻R2的一端接+5V电压，电阻R2的另一端经可变电阻W2接地，电阻R3的一端接+5V电压，电阻R3的另一端经可变电阻W3接地，电阻R2和可变电阻W2的连接点经电阻R6和运放UA的反相输入端相连，运放UA的反相输入端经电阻Rf1和运放UA的输出端相连，电阻R1和可变电阻W1的连接点经电阻R7和运放UA的同相输入端相连，运放UA的同相输入端和运放UB的同相输入端相连，电阻R3和可变电阻W3的连接点经电阻R8和运放UB的反相输入端相连，运放UB的反相输入端经电阻Rf2和运放UB的输出端相连，运放UB的输出端接地，运放UA的输出端和所述的继电器J的驱动端相连。PT100铂电阻温度传感器，在温度为-50度到600度的范围内具有线性度好、稳定性高、价格便宜等优点，理论上能测到-200度到660度的温度值。电阻R1～电阻R3、热敏电阻RP1和可变电阻W1～可变电阻W3构成测量电桥，当热敏电阻RP1的电阻值和可变电阻W2的电阻值不相等时，测量电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放UA放大后输出一个期望大小的电压信号，再由这个电压信号控制是否驱动继电器。当热敏电阻RP1感测的温度到达预先设置的温度值时，运放UA和运放UB构成的两个电压比较器输出高电平，继电器被驱动，常闭开关K1断开，导致和特斯拉线圈相连的驱动全桥的驱动模块失电，全桥立即停止逆变工作，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用。

作为优选，所述的应用于特斯拉线圈的过载保护装置包括开关S1和开关S2，开关S1和热敏电阻RP1的串联电路与开关S2和可变电阻W1的串联电路并联。开关S1和开关S2，根据需要可以断开或合，使用更加方便。

作为优选，所述的应用于特斯拉线圈的过载保护装置包括状态指示灯单元，状态指示灯单元包括发光二极管LED2和发光二极管LED3，运放UA的输出端经电阻R5和发光二极管LED3的正极相连，发光二极管LED3的负极接地，运放UB的输出端经电阻R4和发光二极管LED2的正极相连，发光二极管LED2的负极接地。运放UA的输出端为高电平时，驱动继电器，同时点亮发光二极管LED3，提醒人们特斯拉线圈已因过热而停止工作。运放UB的输出端为高电平时，点亮发光二极管LED2。

作为优选，所述的应用于特斯拉线圈的过载保护装置包括三极管Q和电阻RJ，所述的差动放大单元的输出端经电阻RJ和三极管Q的基极相连，三极管Q的集电极接电压+5V，三极管Q的发射极和继电器J的驱动正极相连，继电器J的驱动负极接地，继电器J的常闭开关K1串联在和特斯拉线圈相连的全桥的驱动电路中，继电器J的常开触点K2悬空。当运放UA的输出端为高电平时，三极管Q导通，继电器J被驱动，继电器J的常闭开关K1断开，继电器J的公共端和常开触点K2吸合，导致和特斯拉线圈相连的驱动全桥的驱动模块失电，全桥立即停止逆变工作，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用。

作为优选，所述的电源单元包括变压器T、二极管VD1～二极管VD4、稳压块U3、电阻R9、发光二极管LED1和电容C2、电容C4、电解电容C1、电解电容C3；变压器T采用AC12V变压器，稳压块U3采用LM7805稳压块；二极管VD1的正极和二极管VD3的负极相连并且两者的连接点和变压器T的2脚相连，二极管VD2的正极和二极管VD4的负极相连并且两者的连接点和变压器T的1脚相连，二极管VD1的负极和二极管VD2的负极相连并且两者的连接点和稳压块U3的输入脚相连，二极管VD3的正极和二极管VD4的正极相连并且两者的连接点接地，稳压块U3的接地脚接地，稳压块U3的输出脚和电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端和发光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极接地，稳压块U3的输入脚和接地端之间并联有电容C2和电解电容C1，稳压块U3的输出脚和接地端之间并联有电容C4和电解电容C3，稳压块U3的输出脚输出+5V电压。变压器T的输入为交流220V市电，经变压器T转换为直流12V电压，二极管VD1～二极管VD4构成整流桥，经稳压块U3处理，输出直流5V电压，发光二极管LED1点亮。发光二极管LED1作为电源指示灯。接上电源，亮；反之则不亮。

本实用新型的有益效果是：能实时检测特斯拉线圈的状态，一旦特斯拉线圈发生过载、过热，能及时切断电源，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用，同时进行状态指示，提醒人们特斯拉线圈已因过热而停止工作，便于人们作出相应处理，提高安全性。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。

图2是本实用新型的一种电路原理图。

图中1.温度传感器，2.差动放大单元，3.电源单元，4.状态指示灯单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种应用于特斯拉线圈的过载保护装置，如图1所示，包括温度传感器1、差动放大单元2、继电器J和状态指示灯单元4及为整个保护装置提供电压的电源单元3，温度传感器1安装在特斯拉线圈上，温度传感器1的输出端和差动放大单元2的输入端相连，差动放大单元2的输出端和继电器J的驱动端相连，继电器J的常闭开关K1串联在和特斯拉线圈相连的全桥的驱动电路中，差动放大单元2的输出端还和状态指示灯单元4的控制端相连。

如图2所示，温度传感器1为热敏电阻RP1，热敏电阻RP1采用PT100铂电阻温度传感器；差动放大单元2包括电阻R1～电阻R3、电阻R6～电阻R8、电阻Rf1、电阻Rf2、可变电阻W1～可变电阻W3和运放UA、运放UB，运放UA、运放UB均采用LM324运算放大器；状态指示灯单元4包括发光二极管LED2和发光二极管LED3。电阻R1的一端接+5V电压，电阻R1的另一端经开关S2、可变电阻W1接地，热敏电阻RP1和开关S1串联，开关S1和热敏电阻RP1的串联电路与开关S2和可变电阻W1的串联电路并联，电阻R2的一端接+5V电压，电阻R2的另一端经可变电阻W2接地，电阻R3的一端接+5V电压，电阻R3的另一端经可变电阻W3接地，电阻R2和可变电阻W2的连接点经电阻R6和运放UA的反相输入端相连，运放UA的反相输入端经电阻Rf1和运放UA的输出端相连，电阻R1和可变电阻W1的连接点经电阻R7和运放UA的同相输入端相连，运放UA的同相输入端和运放UB的同相输入端相连，电阻R3和可变电阻W3的连接点经电阻R8和运放UB的反相输入端相连，运放UB的反相输入端经电阻Rf2和运放UB的输出端相连，运放UA的输出端经电阻RJ和三极管Q的基极相连，三极管Q的集电极接电压+5V，三极管Q的发射极和继电器J的驱动正极相连，继电器J的驱动负极接地，继电器J的常闭开关K1串联在和特斯拉线圈相连的全桥的驱动电路中，继电器J的常开触点K2悬空。运放UA的输出端又经电阻R5和发光二极管LED3的正极相连，发光二极管LED3的负极接地。运放UB的输出端经电阻R4和发光二极管LED2的正极相连，发光二极管LED2的负极接地。运放UB的4脚接电压VCC，运放UB的4脚又经电容C5接地，运放UB的11脚接地。电阻R1、电阻R2及电阻R3的阻值相等，电阻R6、电阻R7及电阻R8的阻值相等，电阻Rfl和电阻Rf2的阻值相等，可变电阻W1～可变电阻W3为100Ω精密电阻。运放UA的放大倍数为Rf1/R7，运放UB的放大倍数为Rf2/R7，运放采用单一5V供电。

电源单元3包括变压器T、二极管VD1～二极管VD4、稳压块U3、电阻R9、发光二极管LED1和电容C2、电容C4、电解电容C1、电解电容C3；变压器T采用AC12V变压器，稳压块U3采用LM7805稳压块。二极管VD1的正极和二极管VD3的负极相连并且两者的连接点和变压器T的2脚相连，二极管VD2的正极和二极管VD4的负极相连并且两者的连接点和变压器T的1脚相连，二极管VD1的负极和二极管VD2的负极相连并且两者的连接点和稳压块U3的输入脚相连，二极管VD3的正极和二极管VD4的正极相连并且两者的连接点接地，稳压块U3的接地脚接地，稳压块U3的输出脚和电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端和发光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极接地，稳压块U3的输入脚和接地端之间并联有电容C2和电解电容C1，稳压块U3的输出脚和接地端之间并联有电容C4和电解电容C3，稳压块U3的输出脚输出+5V电压。

工作过程：电阻R1～电阻R3、热敏电阻RP1和可变电阻W1～可变电阻W3构成测量电桥，当热敏电阻RP1的电阻值和可变电阻W2的电阻值不相等时，测量电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放UA放大后输出一个期望大小的电压信号，再由这个电压信号控制是否驱动继电器。当热敏电阻RP1感测的温度到达预先设置的温度值时，运放UA和运放UB构成的两个电压比较器输出高电平，继电器被驱动，发光二极管LED2和发光二极管LED3点亮，继电器的常闭开关K1断开，导致和特斯拉线圈相连的驱动全桥的驱动模块失电，全桥立即停止逆变工作，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用。

同幅度调整电阻R1、电阻R2和电阻R3的电阻值可以改变测量电桥输出的压差大小。改变Rf1/R7、Rf2/R7的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足保护电路对温度范围的要求。调节可变电阻W2、可变电阻W3的阻值大小可以改变温度的零点设定，例如Pt100的零点温度为0℃，即0℃时电阻为100Ω，当可变电阻W2及可变电阻W3的阻值调至127.08Ω时，温度的零点就被设定在了70℃。

本实用新型能实时检测特斯拉线圈的状态，一旦特斯拉线圈发生过载、过热，能及时切断电源，从而使特斯拉线圈停止工作，起到过热保护作用，同时进行状态指示，提醒人们特斯拉线圈已因过热而停止工作，便于人们作出相应处理，提高安全性。