高压电子点火电路和氧弹热量计的制作方法

本实用新型涉及电子点火技术领域，尤其涉及一种高压电子点火电路和一种氧弹热量计。

背景技术：

相关技术中，热量计主要用于测定固体、液体燃料的热值。其中的氧弹热量计的测量原理为：一定量的燃烧热标准物质苯甲酸在热量计的注入充足氧气的氧弹内燃烧，放出的热量使整个量热系统(包括内筒、内筒中的水或其它介质、氧弹、搅拌器、温度计等)由初态温度升到末态温度，然后将一定量的被测物质再按照上述相同条件进行燃烧测定。当进行测定实验时，通过外加热量来点燃被测物质。

目前，氧弹热量计的点火方式主要分为两种，一种为点火丝熔断方式，其操作方式为取一根已知质量的细长点火丝(镍铬丝、铜丝)，把两端分别接在氧弹的两个点火电极上，两极之间接通一定的电压，则可熔断点火丝，放出热量点燃被测物质；另一种方式为棉线点火方式，其操作方式为氧弹的点火电极之间连接直径为0.3mm的镍铬丝，在镍铬丝连接已知质量的棉线，棉线另一端搭接在被测试样上，通过一定的电压，镍铬丝发热点燃棉线，棉线燃烧点燃被测试样。

上述两种点火方式存在以下问题：

1、点火热难以保持良好的重复性。无论是点火丝熔断方式还是棉线点火方式，每次需更换引燃物质，每次的物质在材质、质量、燃烧状况等方面均存在差异，难以保证完全一致，易造成每次点火热的差异。

2、点火的失败率高。上述两种点火方式，在装样时，均需要根据被测物质点火的难易程度，调节点火丝或棉线与被测物质之间的距离，如两者之间的距离把握不好或在装样过程中受外力的影响发生了变化，则容易出现点火丝短路或引燃物质燃烧，而被测物质没有点燃的状况。

3、人工操作繁琐。上述两种点火方式，每次操作均需经历折弯、连接、锁紧、固定等步骤，每一个步骤均需小心谨慎，如某一个步骤动作要领没有到位，则有可能造成点火失败或样品散出等状况。并且由于人为操作的习惯性差异也会导致点火丝引入的点火热存在差异，影响实验结果。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供了一种高压电子点火电路和一种氧弹热量计，通过自激振荡电路将直流电源转换为交流电，交流电通过高压整流储能电路的整流，再通过变压器的升压，在点火电极两端形成高压产生电弧火花，实现对被测物质的点燃，提高了点火装置的重复利用率，提高了点火的成功率，减少了人工操作的过程，从而提升了用户的使用体验和测定实验过程的准确性和效率。

为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种高压电子点火电路，包括直流电源、点火开关、自激振荡电路、高压整流储能电路、自动放电电路和两个点火电极；点火开关与直流电源串联连接；自激振荡电路包括三极管和第一变压器，三极管的发射极与直流电源的正极相连，三极管的基极、集电极与第一变压器的原线圈、反馈线圈串联连接，三极管的基极和原线圈与反馈线圈的连接点都与直流电源的负极相连；高压整流储能电路包括蓄能电容、二极管和第二变压器，蓄能电容、二极管、第二变压器的原线圈与第一变压器的副线圈串联连接；自动放电电路包括延时电容、可控硅和滑动变阻器，可控硅的阴极与直流电源的正极相连，可控硅的阳极与第二变压器的原线圈连接，可控硅的控制极与滑动变阻器的滑动臂相连，滑动变阻器的一端与二极管的阴极相连，另一端与直流电源的正极相连，延时电容一端与滑动臂相连，另一端与直流电源的正极相连；点火电极分别连接在第二变压器的副线圈的两端。

在该技术方案中，通过自激振荡电路将直流电源转换为交流电，其中，在点火开关接通时，直流电源给三极管的基极提供电流，因此三极管的集电极的电流开始增大，通过第一变压器的反馈线圈、原线圈的耦合作用，在反馈线圈产生感应电动势，该感应电动势与直流电源的电压相叠加，使三极管的基极的电流进一步增大，从而集电极电流也更趋强烈，形成强烈的正反馈，导致三极管很快进入饱和状态，此时三极管的集电极电流不再增加，因而反馈线圈的感应电动势将减小，因此三极管的基极电流也开始减小，三极管开始退出饱和区。集电极电流开始下降，反馈线圈的感应电动势的极性变化，使基极电流进一步减小，又形成了一个正反馈过程，使三极管很快进入截至状态。三极管的饱和与截止状态导致了电动势的极性发生变化，从而形成交流电。在反馈线圈的感应电动势的极性改变的同时，高压整流储能电路的二极管开始导通，原线圈的能量传给第一变压器的副线圈，在原线圈中的磁能消耗完毕后，三极管的基极电位又下降，使三极管再次导通，进入一个新的震荡周期。

二极管和蓄能电容、第二变压器的原线圈实现高压整流储能，当延时电容的电压充电到向可控硅的门极放电，当电压升高至某一设定值时，可控硅在滑动变阻器的滑动臂上得到一可靠的触发电压，实现可控硅的导通，从而把蓄能电容中储存的能量迅速放掉，在第二变压器的副线圈感应出万伏以上的脉冲高压，击穿点火电极的间隙的空气介质，产生放电火花，完成对被测物质的点火。

在上述技术方案中，优选地，自激振荡电路还包括电解电容，电解电容与直流电源和点火开关并联连接，电解电容的阳极与直流电源的正极连接。

在该技术方案中，通过在自激振荡电路中设置电解电容，作为滤波电容使用，减少电路中的杂波对自激振荡过程的影响，提高自激振荡过程的稳定性。

在上述技术方案中，优选地，自激振荡电路还包括电阻，电阻串联连接于三极管的基极与直流电源的负极之间。

在该技术方案中，在三极管的基极和直流电源的负极之间串联电阻，减小了点火开关开启时三极管的基极电流，减小了三极管被损坏的可能性，提高了高压电子点火电路的运行的稳定性。

在上述技术方案中，优选地，点火开关包括但不限于拨动开关、按键开关、触摸开关、感应开关、遥控开关、压电陶瓷打火和通电线圈打火。

本实用新型的第二方面提供了一种氧弹热量计，包括氧弹、密封盖、坩埚，坩埚设置于氧弹内部，密封盖设置在圆桶形氧弹的开口处，还包括如本实用新型第一方面技术方案提出的高压电子点火电路，高压电子点火电路中的两个点火电极分别穿过密封盖的两侧引入坩埚内，两个点火电极的端点之间相距预设距离。

在该技术方案中，点火电极的两端位于氧弹内的坩埚中，相距预设距离，在高压电子点火电路中的点火开关接通后，点火电极两端之间产生高压，击穿点火电极两端之间的空气介质，产生电火花，电火花产生的高温引燃被测量物质，实现点火。其中，高压电子点火电路产生的电火花能量稳定、引燃率高，能够重复使用，提高了点火的效率和重复使用率，减少了用户的操作过程，提升了用户的使用体验和测定实验过程的准确性和效率。

在上述技术方案中，优选地，上述氧弹热量计还包括热量计控制器，热量计控制器与高压电子点火电路中的点火开关相连，用于控制点火开关的断开与闭合。

在该技术方案中，热量计控制器与点火开关相连，用于控制点火开关的断开与闭合，减少了用户的操作过程，提高了对点火开关的断开或闭合时间的精确性，从而提高了热量测定实验的效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过自激振荡电路将直流电源转换为交流电，交流电通过高压整流储能电路的整流，再通过变压器的升压，在点火电极两端形成高压产生电弧火花，实现对被测物质的点燃，提高了点火装置的重复利用率，提高了点火的成功率，减少了人工操作的过程，从而提升了用户的使用体验和测定实验过程的准确性和效率。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的高压电子点火电路的电路原理示意图；

图2为本实用新型一种实施例公开的氧弹热量计的结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例公开的氧弹热量计的电路结构示意框图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

DC1.直流电源，S.点火开关，Q1.三极管，G1.第一变压器，N1.第一变压器的反馈线圈，N2.第一变压器的原线圈，C3.蓄能电容，D1、D2.二极管，E1.第二变压器，N4.第二变压器的原线圈，N5.第二变压器的副线圈，RS1.可控硅，W1.滑动变阻器，C4.延时电容，C1.电解电容，C2.第二电解电容，C5.电容，R1、R2、R3.电阻，21.氧弹，22.密封盖，23.坩埚，24.点火电极，31.热量计控制器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例提供的一种高压电子点火电路，包括直流电源DC1、点火开关S、自激振荡电路、高压整流储能电路、自动放电电路和两个点火电极；点火开关S与直流电源DC1串联连接；自激振荡电路包括三极管Q1和第一变压器G1，三极管Q1的发射极与直流电源DC1的正极相连，三极管Q1的基极、集电极与第一变压器的原线圈N2、反馈线圈N1串联连接，三极管Q1的基极和原线圈N2与反馈线圈N1的连接点都与直流电源DC1的负极相连；高压整流储能电路包括蓄能电容C3、二极管D2和第二变压器E1，蓄能电容C3、二极管D2、第二变压器E1的原线圈N4与第一变压器G1的副线圈N3串联连接；自动放电电路包括延时电容C4、可控硅RS1和滑动变阻器W1，可控硅RS1的阴极与直流电源DC1的正极相连，可控硅RS1的阳极与第二变压器E1的原线圈N4连接，可控硅RS1的控制极与滑动变阻器W1的滑动臂相连，滑动变阻器W1的一端与二极管D2的阴极相连，另一端与直流电源DC1的正极相连，延时电容C4一端与滑动臂相连，另一端与直流电源DC1的正极相连；点火电极分别连接在第二变压器E1的副线圈N5的两端。

在该实施例中，通过自激振荡电路将直流电源DC1转换为交流电，其中，在点火开关S接通时，直流电源DC1给三极管Q1的基极提供电流，因此三极管Q1的集电极的电流开始增大，通过第一变压器G1的反馈线圈N1、原线圈N2的耦合作用，在反馈线圈N1产生感应电动势，该感应电动势与直流电源DC1的电压相叠加，使三极管Q1的基极的电流进一步增大，从而集电极电流也更趋强烈，形成强烈的正反馈，导致三极管Q1很快进入饱和状态，此时三极管Q1的集电极电流不再增加，因而反馈线圈N1的感应电动势将减小，因此三极管Q1的基极电流也开始减小，三极管Q1开始退出饱和区。集电极电流开始下降，反馈线圈N1的感应电动势的极性变化，进一步减小了基极电流，又形成了一个正反馈过程，使三极管Q1很快进入截至状态。三极管Q1的饱和与截止状态导致了电动势的极性发生变化，从而形成交流电。在反馈线圈N1的感应电动势的极性改变的同时，高压整流储能电路的二极管D2开始导通，第一变压器G1的原线圈N2的能量传给副线圈N3，在原线圈N2中的磁能消耗完毕后，三极管Q1的基极电位又下降，使三极管Q1再次导通，进入一个新的震荡周期。

二极管D2和蓄能电容C3、第二变压器E1的原线圈N4共同实现高压整流储能，当延时电容C4的电压充电到向可控硅RS1的门极放电，当电压升高至某一设定值时，可控硅RS1在滑动变阻器W1的滑动臂上得到一可靠的触发电压，实现可控硅RS1的导通，从而把蓄能电容C3中储存的能量迅速放掉，在第二变压器E1的副线圈N5感应出万伏以上的脉冲高压，击穿点火电极的间隙的空气介质，产生放电火花，完成对被测物质的点火。

其中，第一变压器G1和第二变压器E1的原线圈和副线圈的绕线方式分别为：N1为直径0.12mm的漆包铜线绕5匝，N2为直径0.2mm的漆包铜线绕45匝，N3为直径0.12mm的漆包铜线绕500匝；N4为直径0.2mm的漆包铜线绕15匝；N5为直径0.08mm的漆包铜线绕880匝。

其中，还可以对第一变压器G1的副线圈N3与蓄能电容C3的串联电路并联一个第二二极管D1，即第二二极管D1的阴极与二极管D2的阳极连接，D1和D2共同作用可以进一步提高电路的整流性能。

优选地，还可以在二极管D2的阴极和直流电源DC1的正极之间连接电容C5，与蓄能电容C3共同实现蓄能作用，从而在可控硅RS1导通时，C3和C5中储存的能量同时放出，提高了高压整流储能电路的蓄能性能。在滑动变阻器W1与二极管D1的阴极之间串联电阻R2，在滑动变阻器W1的滑动臂与可控硅的控制极之间串联电阻R3，电阻R2和电阻R3用于限流及分压，提高了可控硅的控制精度，提升了自动放电电路的稳定性。

其中，优选地，蓄能电容C3和电容C5的电容值均为0.01uF，电压值为400V，延时电容C4的电容值为0.01uF，电压值为63V，直流电源的电压值为1.5V，三极管Q1为8500型，第一变压器G1和第二变压器E1均为EE19型，两个点火电极之间的距离设置为3-4毫米。

在上述实施例中，优选地，自激振荡电路还包括电解电容C1，电解电容C1与直流电源DC1和点火开关S并联连接，电解电容C1的阳极与直流电源DC1的正极连接。

在该实施例中，通过在自激振荡电路中设置电解电容C1作为滤波电容使用，减少了电源与开关部分的电路产生的噪声对自激振荡过程的影响，提高了自激振荡过程的稳定性。另外，还可以在第一变压器G1的反馈线圈与三极管Q1的基极的串联连接点之间增加一个串联连接的第二电解电容C2，且第二电解电容C2的阳极连接在三极管Q1的基极上，从而去除直流电源DC1接通瞬间的电压浪涌，进一步滤除变压器G1在自激振荡过程中产生的噪声干扰。其中，优选地，电解电容C1的电容值为220uF、电压值为6V，第二电解电容C2的电容值为2.2uF、电压值为6V。

在上述实施例中，优选地，自激振荡电路还包括电阻R1，电阻R1串联连接于三极管Q1的基极与直流电源DC1的负极之间。

在该实施例中，在三极管Q1的基极和直流电源DC1的负极之间串联电阻R1，减小了点火开关S开启时三极管Q1的基极电流，减小了三极管Q1被损坏的可能性，提高了高压电子点火电路运行的稳定性。其中，电阻R1的电阻值优选地为1kΩ。

在上述实施例中，优选地，点火开关S包括但不限于拨动开关、按键开关、触摸开关、感应开关、遥控开关、压电陶瓷打火和通电线圈打火。

如图2所示，本实用新型的一个实施例提供了一种氧弹热量计，包括氧弹21、密封盖22、坩埚23，坩埚23设置于氧弹21内部，密封盖22设置在圆桶形氧弹21的开口处，还包括如本实用新型第一方面实施例提出的高压电子点火电路，高压电子点火电路中的两个点火电极24分别穿过密封盖22的两侧引入坩埚23内，两个点火电极24的端点之间相距预设距离。

在该实施例中，点火电极24的两端位于氧弹21内的坩埚23中，相距预设距离，在高压电子点火电路中的点火开关S接通后，两点火电极24的端点之间产生高压，击穿端点之间的空气介质，产生电火花，电火花产生的高温引燃被测量物质，实现点火。其中，高压电子点火电路产生的电火花能量稳定、引燃率高，能够重复使用，提高了点火的效率和重复使用率，减少了用户的操作过程，提升了用户的使用体验和测定实验过程的准确性和效率。

如图3所示，在上述实施例中，优选地，上述氧弹热量计还包括热量计控制器31，热量计控制器31与高压电子点火电路中的点火开关S相连，用于控制点火开关S的断开与闭合。

在该实施例中，热量计控制器31与点火开关S相连，用于控制点火开关S的断开与闭合，减少了用户的操作过程，提高了对点火开关的断开或闭合时间的精确性，从而提高了对点火电极24的点火的时间的控制，提高了热量测定实验的效率。

其中，热量计控制器31包括嵌入式控制器、单片机控制器、集成电路。

以上为本实用新型的实施方式，考虑到现有技术中点火装置重复使用率低、点火失败率高、人工操作繁琐的技术问题，本实用新型提出了一种高压电子点火电路和一种氧弹热量计，通过自激振荡电路将直流电源转换为交流电，交流电通过高压整流储能电路的整流，再通过变压器的升压，在点火电极两端形成高压产生电弧火花，实现对被测物质的点燃，提高了点火装置的重复利用率，提高了点火的成功率，减少了人工操作的过程，从而提升了用户的使用体验和测定实验过程的准确性和效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。