采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路及方法，其电路包括依次连接的电压信号处理电路、分相延缓电路、比较输出电路、电弧时间测试及显示驱动电路和电弧时间显示电路；分相延缓电路包括第一分相延缓电路和第二分相延缓电路，第一分相延缓电路包括电容C1，第一比例电阻网络和第二比例电阻网络；第二分相延缓电路包括电容C2，第三比例电阻网络和第四比例电阻网络；其方法包括步骤：一、检测电路连接，二、电压信号处理，三、电感分断电弧维持时间检测。本发明专利技术电路结构简单，设计合理，实现方便且成本低，工作稳定可靠，能够快速有效的检测电感分断电弧维持时间，适用范围广，实用性强，具有良好的推广应用价值。

Circuit and method for detecting breaking time and maintaining time of arc by signal phase separation

The invention discloses a method of detecting the signal phase inductance arc maintaining circuit and method of time, the circuit comprises a voltage signal processing circuit, phase delay circuit, output circuit, arc time test and display driving circuit and arc time display circuit; phase delay circuit includes a first delay circuit and second phase the first phase delay circuit, phase delay circuit includes a capacitor C1, the proportion of first resistance network and the proportion of second resistance network; second phase delay circuit includes a capacitor C2, the proportion of third and fourth the proportion of resistor network resistance network; the method comprises the following steps: a detection circuit is connected, two, voltage signal processing, three, inductance arc maintenance time detection. The circuit of the invention has the advantages of simple structure, reasonable design, easy implementation and low cost, stable and reliable, fast and effective to detect inductance arc duration, wide application range, strong practicability, has the good application value.

【技术实现步骤摘要】
采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路及方法
本专利技术属于电感分断电弧维持时间检测
，具体涉及一种采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路及方法。
技术介绍
安全火花试验装置是研究电路本质安全性能的基本设备，根据在该装置上得到的试验结果绘制的各种点燃曲线是设计本质安全电路的依据。利用安全火花试验装置测试感性电路，其放电时间就是引爆时电路电流从断开前的稳态值衰减到零的持续时间，它决定于装置电极的材质、结构、切换速度以及电路过度过程的特征和试验气体的浓度、温度、压力等。如果能够建立放电时间与电极间隙电压、电流变化规律的精确数学模型，建立其伏安特性方程，放电时间也就迎刃而解。但目前由于实际放电过程的复杂性，放电引燃的机理尚不十分清楚，无法建立完整的理论来定量描述放电引燃过程，且感性电路电感分断电弧放电时间是一个与电路参数相关的隐函数，因而能够准确测量感性电路电感分断电弧放电时间成为问题的关键。目前对放电时间的研究方法有：①利用数学模型的方法，通过建立电感分断电弧放电的数学模型，依据电感分断期间电流衰减为零的特点，计算出电感分断电弧放电的时间；②采用计算机直接测量的方法，其主要工作原理是利用计数器对放电脉冲个数进行计数，进而确定电感分断时的放电持续时间。采用方式①的方法，优点是简单，便于计算。但由于电感分断后，实际的电流电压变化规律是非线性的，因此它存在一定的误差。采用方式②的方法，其工作原理简单、应用方便，但是由于很多因素可能造成两个断路火花之间的时间间隔有误差从而引起计数的偏差。为了解决以上问题，申请号为201611261074.6的中国专利公开了一种电感电路分断电弧放电时间检测电路及方法，其电路结构简单，实现方便，但是，它所检测的电感电路分断电弧放电起止时刻为检测前后两次产生的突升的电压，但根据小电感感性电路的分断电弧放电特性曲线可知，当电感较小时，分断电弧放电电压一直在上升，没有明显的第二次突升现象，因此对于小电感的分断电弧放电，采用申请号为201611261074.6的专利电路及方法不能准确检测其分断电弧放电结束时刻。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电路结构简单、设计合理、实现方便且成本低、工作稳定可靠、能够快速有效的检测电感分断电弧维持时间、适用范围广、实用性强、具有良好的推广应用价值的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：包括依次连接的电压信号处理电路、分相延缓电路、比较输出电路、电弧时间测试及显示驱动电路和电弧时间显示电路；所述电压信号处理电路包括仪用放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R17和稳压二极管D1，所述电阻R1的一端为电压信号处理电路的取样点负极电压输入端VIN-，所述电阻R3的一端为电压信号处理电路的取样点正极电压输入端VIN+，取样点负极电压输入端VIN-由串联的电阻R1和电阻R2构成的分压电阻网络连接到地，所述电阻R1和电阻R2的连接端与仪用放大器U1的反相输入端连接，取样点正极电压输入端VIN+由串联的电阻R3和电阻R4构成的分压电阻网络连接到地，所述电阻R3和电阻R4的连接端与仪用放大器U1的同相输入端连接，所述仪用放大器U1的两个增益电阻连接端之间接有增益调节电阻RG，所述稳压二极管D1的阳极接地，所述稳压二极管D1的阴极与仪用放大器U1的电压参考端连接，所述仪用放大器U1的电压参考端还通过电阻R17与外部供电电源的输出端VCC连接；所述分相延缓电路包括第一分相延缓电路和第二分相延缓电路，所述第一分相延缓电路包括电容C1，由电阻R5和电阻R7组成的第一比例电阻网络，以及由电阻R6和电阻R8组成的第二比例电阻网络；所述电阻R5的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R5的另一端通过电阻R7接地，所述电阻R6的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R6的另一端通过电阻R8接地，所述电容C1的一端与电阻R6和电阻R8的连接端连接，所述电容C1的另一端接地；所述第二分相延缓电路包括电容C2，由电阻R11和电阻R13组成的第三比例电阻网络，以及由电阻R12和电阻R14组成的第四比例电阻网络；所述电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式所述电阻R11的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R11的另一端通过电阻R13接地，所述电阻R12的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R12的另一端通过电阻R14接地，所述电容C2的一端与电阻R12和电阻R14的连接端连接，所述电容C2的另一端接地；所述比较输出电路包括比较器U2、比较器U3、D触发器U4、开关二极管D2、开关二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R16和电阻R15，所述比较器U2的同相输入端与电阻R5和电阻R7的连接端连接，所述比较器U2的反相输入端与电阻R6和电阻R8的连接端连接，所述比较器U2的输出端通过电阻R9与外部供电电源的输出端VCC连接；所述比较器U3的同相输入端与电阻R12和电阻R14的连接端连接，所述比较器U3的反相输入端与电阻R11和电阻R13的连接端连接，所述比较器U3的输出端通过电阻R10与外部供电电源的输出端VCC连接；所述开关二极管D2的阳极与所述比较器U2的输出端连接，所述开关二极管D3的阳极与所述比较器U3的输出端连接，所述开关二极管D2的阴极和开关二极管D3的阴极均与所述D触发器U4的时钟引脚CLD连接，所述D触发器U4的清零引脚通过电阻R16与外部供电电源的输出端VCC连接，且通过电容C3接地，所述D触发器U4的电源引脚Vcc和预置引脚均与外部供电电源的输出端VCC连接，所述D触发器U4的接地引脚GND接地，所述D触发器U4的信号输入端引脚D和信号输出端引脚连接，所述D触发器U4的信号输出端引脚Q为所述比较输出电路的输出端OUT，所述比较器U2的反相输入端通过电阻R15与所述D触发器U4的信号输出端引脚Q连接；所述电阻R5的阻值、电阻R6的阻值、电阻R7的阻值、电阻R8的阻值和电阻R15的阻值满足关系式上述的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：所述电弧时间测试及显示驱动电路为单片机，所述电弧时间显示电路为液晶显示屏。上述的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：所述单片机的型号为STC89C51，所述液晶显示屏的型号为LCD1602，所述单片机上接有时钟电路，所述时钟电路由电容C2、电容C3和晶振Y1组成，所述晶振Y1的一端与所述单片机的第18引脚连接且公共电容C2接地，所述晶振Y1的另一端与所述单片机的第19引脚连接且公共电容C3接地；所述单片机的第29引脚和第40引脚均与外部供电电源的输出端VCC1连接，所述单片机的第20引脚接地，所述单片机的第13引脚与所述比较输出电路的输出端OUT连接，所述液晶显示屏的第6引脚、第5引脚和第4引脚依次与所述单片机的第32引脚、第33引脚和第34引脚连接，所述液晶显示屏的第1引脚和第16引脚均接地，所述液晶显示屏的第2引脚和第15引脚均与外部供电电源的输出端VCC1连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：包括依次连接的电压信号处理电路(2)、分相延缓电路(3)、比较输出电路(4)、电弧时间测试及显示驱动电路(5)和电弧时间显示电路(6)；所述电压信号处理电路(2)包括仪用放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R17和稳压二极管D1，所述电阻R1的一端为电压信号处理电路(2)的取样点负极电压输入端VIN‑，所述电阻R3的一端为电压信号处理电路(2)的取样点正极电压输入端VIN+，取样点负极电压输入端VIN‑由串联的电阻R1和电阻R2构成的分压电阻网络连接到地，所述电阻R1和电阻R2的连接端与仪用放大器U1的反相输入端连接，取样点正极电压输入端VIN+由串联的电阻R3和电阻R4构成的分压电阻网络连接到地，所述电阻R3和电阻R4的连接端与仪用放大器U1的同相输入端连接，所述仪用放大器U1的两个增益电阻连接端之间接有增益调节电阻RG，所述稳压二极管D1的阳极接地，所述稳压二极管D1的阴极与仪用放大器U1的电压参考端连接，所述仪用放大器U1的电压参考端还通过电阻R17与外部供电电源的输出端VCC连接；所述分相延缓电路(3)包括第一分相延缓电路和第二分相延缓电路，所述第一分相延缓电路包括电容C1，由电阻R5和电阻R7组成的第一比例电阻网络，以及由电阻R6和电阻R8组成的第二比例电阻网络；所述电阻R5的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R5的另一端通过电阻R7接地，所述电阻R6的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R6的另一端通过电阻R8接地，所述电容C1的一端与电阻R6和电阻R8的连接端连接，所述电容C1的另一端接地；所述第二分相延缓电路包括电容C2，由电阻R11和电阻R13组成的第三比例电阻网络，以及由电阻R12和电阻R14组成的第四比例电阻网络；所述电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式...

【技术特征摘要】
1.一种采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：包括依次连接的电压信号处理电路(2)、分相延缓电路(3)、比较输出电路(4)、电弧时间测试及显示驱动电路(5)和电弧时间显示电路(6)；所述电压信号处理电路(2)包括仪用放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R17和稳压二极管D1，所述电阻R1的一端为电压信号处理电路(2)的取样点负极电压输入端VIN-，所述电阻R3的一端为电压信号处理电路(2)的取样点正极电压输入端VIN+，取样点负极电压输入端VIN-由串联的电阻R1和电阻R2构成的分压电阻网络连接到地，所述电阻R1和电阻R2的连接端与仪用放大器U1的反相输入端连接，取样点正极电压输入端VIN+由串联的电阻R3和电阻R4构成的分压电阻网络连接到地，所述电阻R3和电阻R4的连接端与仪用放大器U1的同相输入端连接，所述仪用放大器U1的两个增益电阻连接端之间接有增益调节电阻RG，所述稳压二极管D1的阳极接地，所述稳压二极管D1的阴极与仪用放大器U1的电压参考端连接，所述仪用放大器U1的电压参考端还通过电阻R17与外部供电电源的输出端VCC连接；所述分相延缓电路(3)包括第一分相延缓电路和第二分相延缓电路，所述第一分相延缓电路包括电容C1，由电阻R5和电阻R7组成的第一比例电阻网络，以及由电阻R6和电阻R8组成的第二比例电阻网络；所述电阻R5的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R5的另一端通过电阻R7接地，所述电阻R6的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R6的另一端通过电阻R8接地，所述电容C1的一端与电阻R6和电阻R8的连接端连接，所述电容C1的另一端接地；所述第二分相延缓电路包括电容C2，由电阻R11和电阻R13组成的第三比例电阻网络，以及由电阻R12和电阻R14组成的第四比例电阻网络；所述电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式所述电阻R11的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R11的另一端通过电阻R13接地，所述电阻R12的一端与仪用放大器U1的输出端连接，所述电阻R12的另一端通过电阻R14接地，所述电容C2的一端与电阻R12和电阻R14的连接端连接，所述电容C2的另一端接地；所述比较输出电路(4)包括比较器U2、比较器U3、D触发器U4、开关二极管D2、开关二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R16和电阻R15，所述比较器U2的同相输入端与电阻R5和电阻R7的连接端连接，所述比较器U2的反相输入端与电阻R6和电阻R8的连接端连接，所述比较器U2的输出端通过电阻R9与外部供电电源的输出端VCC连接；所述比较器U3的同相输入端与电阻R12和电阻R14的连接端连接，所述比较器U3的反相输入端与电阻R11和电阻R13的连接端连接，所述比较器U3的输出端通过电阻R10与外部供电电源的输出端VCC连接；所述开关二极管D2的阳极与所述比较器U2的输出端连接，所述开关二极管D3的阳极与所述比较器U3的输出端连接，所述开关二极管D2的阴极和开关二极管D3的阴极均与所述D触发器U4的时钟引脚CLD连接，所述D触发器U4的清零引脚通过电阻R16与外部供电电源的输出端VCC连接，且通过电容C3接地，所述D触发器U4的电源引脚Vcc和预置引脚均与外部供电电源的输出端VCC连接，所述D触发器U4的接地引脚GND接地，所述D触发器U4的信号输入端引脚D和信号输出端引脚连接，所述D触发器U4的信号输出端引脚Q为所述比较输出电路(4)的输出端OUT，所述比较器U2的反相输入端通过电阻R15与所述D触发器U4的信号输出端引脚Q连接；所述电阻R5的阻值、电阻R6的阻值、电阻R7的阻值、电阻R8的阻值和电阻R15的阻值满足关系式2.按照权利要求1所述的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：所述电弧时间测试及显示驱动电路(5)为单片机，所述电弧时间显示电路(6)为液晶显示屏。3.按照权利要求2所述的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：所述单片机的型号为STC89C51，所述液晶显示屏的型号为LCD1602，所述单片机上接有时钟电路，所述时钟电路由电容C2、电容C3和晶振Y1组成，所述晶振Y1的一端与所述单片机的第18引脚连接且公共电容C2接地，所述晶振Y1的另一端与所述单片机的第19引脚连接且公共电容C3接地；所述单片机的第29引脚和第40引脚均与外部供电电源的输出端VCC1连接，所述单片机的第20引脚接地，所述单片机的第13引脚与所述比较输出电路(4)的输出端OUT连接，所述液晶显示屏的第6引脚、第5引脚和第4引脚依次与所述单片机的第32引脚、第33引脚和第34引脚连接，所述液晶显示屏的第1引脚和第16引脚均接地，所述液晶显示屏的第2引脚和第15引脚均与外部供电电源的输出端VCC1连接，所述液晶显示屏的第3引脚通过电阻R13接地。4.按照权利要求1所述的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：所述仪用放大器U1的型号为AD623。5.按照权利要求1所述的采用信号分相检测电感分断电弧维持时间的电路，其特征在于：所述比较器U2和比较器U3的型号均为LM2903。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘树林，李青青，张琼，赵亚娟，黄治，王肖，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61