[發(fā)明專利]電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間檢測(cè)電路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611261074.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106646199B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉樹(shù)林;張瓊;李青青;趙亞娟;黃治;王肖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/28
• 分類號(hào): G01R31/28
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

1.一種電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間檢測(cè)電路，其特征在于：包括依次連接的電壓信號(hào)處理電路(2)、分相延緩電路(3)、比較輸出電路(4)、電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)和電弧時(shí)間顯示電路(6)；

所述電壓信號(hào)處理電路(2)包括儀用放大器U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，所述電阻R1的一端為電壓信號(hào)處理電路(2)的取樣點(diǎn)正極電壓輸入端VIN+，所述電阻R3的一端為電壓信號(hào)處理電路(2)的取樣點(diǎn)負(fù)極電壓輸入端VIN-，取樣點(diǎn)正極電壓通過(guò)串聯(lián)的電阻R1和電阻R2構(gòu)成的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)連接到地，所述電阻R1和電阻R2的連接端與儀用放大器U1的同相輸入端連接，取樣點(diǎn)負(fù)極電壓通過(guò)串聯(lián)的電阻R3和電阻R4構(gòu)成的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)連接到地，所述電阻R3和電阻R4的連接端與儀用放大器U1的反相輸入端連接；

所述分相延緩電路(3)包括電容C1，由電阻R5和電阻R7組成的第一比例電阻網(wǎng)絡(luò)，以及由電阻R6和電阻R8組成的第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)；所述電阻R5的阻值、電阻R6的阻值、電阻R7的阻值和電阻R8的阻值滿足關(guān)系式所述電阻R5的一端與儀用放大器U1的輸出端連接，所述電阻R5的另一端通過(guò)電阻R7接地，所述電阻R6的一端與儀用放大器U1的輸出端連接，所述電阻R6的另一端通過(guò)電阻R8接地，所述電容C1的一端與電阻R6和電阻R8的連接端連接，所述電容C1的另一端接地；

所述比較輸出電路(4)包括比較器U2、D觸發(fā)器U3、電阻R10、電阻R11和電阻R12，所述比較器U2的同相輸入端與電阻R5和電阻R7的連接端連接，所述比較器U2的反相輸入端與電阻R6和電阻R8的連接端連接，所述比較器U2的輸出端通過(guò)電阻R10與外部供電電源的輸出端VCC連接，所述D觸發(fā)器U3的信號(hào)輸入端D與信號(hào)輸出端連接，所述D觸發(fā)器U3的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CP與比較器U2輸出端連接，所述D觸發(fā)器U3的信號(hào)輸出端Q經(jīng)過(guò)串聯(lián)的電阻R11和電阻R12接地，所述電阻R11和電阻R12的連接端為所述比較輸出電路(4)的輸出端OUT；

所述電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)為單片機(jī)，所述電弧時(shí)間顯示電路(6)為液晶顯示屏；所述儀用放大器U1的型號(hào)為AD623。

2.按照權(quán)利要求1所述的電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間檢測(cè)電路，其特征在于：所述單片機(jī)的型號(hào)為STC89C51，所述液晶顯示屏的型號(hào)為L(zhǎng)CD1602，所述單片機(jī)上接有時(shí)鐘電路，所述時(shí)鐘電路由電容C2、電容C3和晶振Y1組成，所述晶振Y1的一端與所述單片機(jī)的第18引腳連接且公共電容C2接地，所述晶振Y1的另一端與所述單片機(jī)的第19引腳連接且公共電容C3接地；所述單片機(jī)的第29引腳和第40引腳均與外部供電電源的輸出端VCC1連接，所述單片機(jī)的第20引腳接地，所述單片機(jī)的第13引腳與所述比較輸出電路(4)的輸出端OUT連接，所述液晶顯示屏的第6引腳、第5引腳和第4引腳依次與所述單片機(jī)的第32引腳、第33引腳和第34引腳連接，所述液晶顯示屏的第1引腳和第16引腳均接地，所述液晶顯示屏的第2引腳和第15引腳均與外部供電電源的輸出端VCC1連接，所述液晶顯示屏的第3引腳通過(guò)電阻R13接地。

3.按照權(quán)利要求1所述的電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間檢測(cè)電路，其特征在于：所述比較器U2的型號(hào)為L(zhǎng)M2903。

4.按照權(quán)利要求1所述的電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間檢測(cè)電路，其特征在于：所述D觸發(fā)器U3的型號(hào)為74HC75。

5.一種利用如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)電路對(duì)電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、檢測(cè)電路連接：將需要檢測(cè)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間的電感電路(1)的取樣點(diǎn)正極與電壓信號(hào)處理電路(2)的取樣點(diǎn)正極電壓輸入端VIN+連接，將需要檢測(cè)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間的電感電路(1)的取樣點(diǎn)負(fù)極與電壓信號(hào)處理電路(2)的取樣點(diǎn)負(fù)極電壓輸入端VIN-連接；并將安全火花試驗(yàn)裝置G接在需要檢測(cè)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間的電感電路(1)的取樣點(diǎn)正極與負(fù)極之間；

步驟二、電壓信號(hào)處理：需要檢測(cè)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間的電感電路(1)工作過(guò)程中，電壓信號(hào)處理電路(2)對(duì)需要檢測(cè)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間的電感電路(1)的取樣點(diǎn)正極與負(fù)極電壓的雙端輸入差分信號(hào)進(jìn)行放大處理后，轉(zhuǎn)換成單端電壓信號(hào)輸出給分相延緩電路(3)；

步驟三、電感電路分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間檢測(cè)，具體過(guò)程為：

當(dāng)安全火花試驗(yàn)裝置G的兩個(gè)電極處于閉合狀態(tài)時(shí)，電感電路(1)正常工作，此時(shí)，電感電路(1)中的電感充電儲(chǔ)能，直到電感電流到達(dá)最大值時(shí)，電感電路(1)的取樣點(diǎn)正極與取樣點(diǎn)負(fù)極之間的電壓為零，電壓信號(hào)處理電路(2)中儀用放大器U1的輸出電壓也為零；電壓信號(hào)處理電路(2)輸出的電壓分為兩路,一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路(3)中的第一比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路(4)中比較器U2的同相輸入端，另一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路(3)中的第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路(4)中比較器U2的反相輸入端，由于電阻R5的阻值、電阻R6的阻值、電阻R7的阻值和電阻R8的阻值滿足關(guān)系式因此比較器U2的同相輸入端的電壓小于其反相輸入端的電壓，比較器U2輸出低電平，使得D觸發(fā)器U3處于鎖存狀態(tài)，D觸發(fā)器U3沒(méi)有檢測(cè)到變化的電壓信號(hào)，輸出低電平；

當(dāng)利用安全火花試驗(yàn)裝置G進(jìn)行開(kāi)閉爆炸性試驗(yàn)時(shí)，安全火花試驗(yàn)裝置G的兩個(gè)電極由閉合開(kāi)始分離，由于電感電路(1)的回路電流不能突變，致使分?jǐn)帱c(diǎn)發(fā)生電壓突變，電感電路(1)開(kāi)始產(chǎn)生電弧放電；電壓信號(hào)處理電路(2)輸出的電壓分為兩路,一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路(3)中的第一比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路(4)中比較器U2的同相輸入端，另一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路(3)中的第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路(4)中比較器U2的反相輸入端，雖然電阻R5的阻值、電阻R6的阻值、電阻R7的阻值和電阻R8的阻值滿足關(guān)系式但由于電容C1延緩了所述第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出的電壓的變化，使得比較器U2的同相輸入端的電壓大于其反相輸入端的電壓，比較器U2輸出高電平，由于D觸發(fā)器U3為上升沿觸發(fā)，因此，D觸發(fā)器U3輸出高電平；D觸發(fā)器U3輸出的高電平經(jīng)過(guò)電阻R11和電阻R12分壓后輸出給電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)，當(dāng)電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)檢測(cè)到高電平到來(lái)時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)；

隨著時(shí)間的推進(jìn)，安全火花試驗(yàn)裝置G的兩個(gè)電極分離的程度逐漸增大，電弧電流近似線性衰減，此時(shí)分?jǐn)嗵幍碾娀‰妷壕徛仙妷盒盘?hào)處理電路2輸出的電壓分為兩路,一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路3中的第一比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路4中比較器U2的同相輸入端，另一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路3中的第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路4中比較器U2的反相輸入端，由于電阻R5的阻值、電阻R6的阻值、電阻R7的阻值和電阻R8的阻值滿足關(guān)系式因此比較器U2的同相輸入端的電壓小于其反相輸入端的電壓，比較器U2輸出維持低電平，D觸發(fā)器U3輸出保持高電平；

隨著安全火花試驗(yàn)裝置G的兩個(gè)電極距離進(jìn)一步加大，電弧電流突然下降為零，此時(shí),安全火花試驗(yàn)裝置G的兩個(gè)電極徹底分離，電感電路(1)再次產(chǎn)生了一個(gè)突變的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)處理電路2輸出的電壓分為兩路，一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路3中的第一比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路4中比較器U2的同相輸入端，另一路經(jīng)過(guò)所述分相延緩電路3中的第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出到比較輸出電路4中比較器U2的反相輸入端，雖然電阻R5的阻值、電阻R6的阻值、電阻R7的阻值和電阻R8的阻值滿足關(guān)系式但由于電容C1延緩了所述第二比例電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸出的電壓的變化，使得比較器U2再次輸出高電平，D觸發(fā)器U3檢測(cè)到這一從低到高變化的電壓信號(hào)，輸出狀態(tài)邏輯翻轉(zhuǎn)為低電平，需要檢測(cè)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間的電感電路(1)電弧放電結(jié)束；D觸發(fā)器U3輸出邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)下降沿輸出給電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)，電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)停止計(jì)時(shí)，電弧時(shí)間測(cè)試及顯示驅(qū)動(dòng)電路(5)將計(jì)時(shí)得到的時(shí)間記為電感電路(1)分?jǐn)嚯娀》烹姇r(shí)間，并輸出給電弧時(shí)間顯示電路(6)進(jìn)行顯示。