感性电路断开电弧起止时刻检测电路及方法与流程

技术特征：

1.一种感性电路断开电弧起止时刻检测电路，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)和比较输出电路(4)；

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所述的感性电路断开电弧起止时刻检测电路，其特征在于：所述仪用放大器U1的型号为AD623。

3.按照权利要求1所述的感性电路断开电弧起止时刻检测电路，其特征在于：所述比较器U2和比较器U3的型号均为LM2903。

4.按照权利要求1所述的感性电路断开电弧起止时刻检测电路，其特征在于：所述D触发器U4的型号为DM74S74。

5.一种利用如权利要求1所述的检测电路进行感性电路断开电弧起止时刻检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、检测电路连接：将感性电路(1)的取样点正极与电压信号处理电路(2)的取样点正极电压输入端VIN+连接，将感性电路(1)的取样点负极与电压信号处理电路(2)的取样点负极电压输入端VIN-连接；并将安全火花试验装置G接在感性电路(1)的取样点正极与负极之间；

步骤二、电压信号处理：感性电路(1)工作过程中，电压信号处理电路(2)对感性电路(1)的取样点正极与负极电压的双端输入差分信号进行放大处理后，转换成单端电压信号分为四路输出给分相延缓电路(3)，第一路经过所述第一分相延缓电路中的第一比例电阻网络分压后输出到比较输出电路(4)中比较器U2的同相输入端，第二路经过所述第一分相延缓电路中的第二比例电阻网络分压后输出到比较输出电路(4)中比较器U2的反相输入端，第三路经过所述第二分相延缓电路中的第三比例电阻网络分压后输出到比较输出电路(4)中比较器U3的反相输入端，第四路经过所述第二分相延缓电路中的第四比例电阻网络分压后输出到比较输出电路(4)中比较器U3的同相输入端；

步骤三、感性电路断开电弧起止时刻检测，具体过程为：

当安全火花试验装置G的两个电极处于闭合状态时，感性电路(1)正常工作，此时，感性电路(1)中的电感充电储能，直到电感电流到达最大值时，感性电路(1)的取样点正极与取样点负极之间的电压为零，电压信号处理电路(2)中仪用放大器U1的输出电压为仪用放大器U1的电压参考端的电压；由于所述电阻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的阻值满足关系式因此所述比较器U2的反相输入端电压大于同相输入端电压，因此比较器U2输出低电平；由于所述电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式因此所述比较器U3的反相输入端电压大于同相输入端电压，因此比较器U3输出低电平；D触发器U4的时钟引脚CLD为低电平，其输出保持低电平；其中，V_IN为感性电路(1)的输入电压，RL为感性电路(1)中的限流电阻RL的阻值；

当利用安全火花试验装置G进行开闭爆炸性试验时，安全火花试验装置G的两个电极由闭合开始分离，由于感性电路(1)的回路电流不能突变，致使分断点发生电压突变，感性电路(1)开始产生电弧放电，产生了突升的电压；虽然电阻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的阻值满足关系式但由于电容C1延缓了所述第二比例电阻网络分压后输出的电压的变化，使得比较器U2的同相输入端的电压大于其反相输入端的电压，比较器U2输出高电平；由于电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式因此比较器U3的同相输入端的电压仍然小于其反相输入端的电压，比较器U3输出保持低电平；D触发器U4检测到比较器U2输出的高电平，开始输出高电平；将D触发器U4开始输出高电平的时刻记录为感性电路断开电弧放电起始时刻；之后，D触发器U4输出的高电平通过电阻R15反馈到比较器U2的反相输入端，使得比较器U2的反相输入端的电压大于其同相输入端的电压，比较器U2输出低电平，D触发器U4的输出仍然维持高电平；

随着时间的推进，安全火花试验装置G的两个电极分离的程度逐渐增大，电弧电流近似线性衰减，此时分断处的电弧电压缓慢上升，由于电阻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的阻值满足关系式因此比较器U2的同相输入端的电压小于其反相输入端的电压，比较器U2输出保持低电平；由于电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式因此比较器U3的同相输入端的电压小于其反相输入端的电压，比较器U3输出保持低电平；D触发器U4输出保持高电平；

随着安全火花试验装置G的两个电极距离进一步加大，电弧电流突然下降为零，安全火花试验装置G的两个电极彻底分离，此时感性电路(1)两个电极的分离处产生一个突降的电压信号，虽然电阻R11的阻值、电阻R12的阻值、电阻R13的阻值和电阻R14的阻值满足关系式但由于电容C2延缓了所述第四比例电阻网络分压后输出的电压的变化，因此比较器U3的同相输入端的电压大于其反相输入端的电压，使得比较器U3输出高电平；D触发器U4检测到这一高电平信号，输出状态逻辑翻转为低电平，感性电路(1)电弧放电结束；将D触发器U4的输出逻辑状态翻转产生下降沿的时刻记录为感性电路断开电弧放电终止时刻。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：所述感性电路(1)由串联的电感电路和限流电阻RL组成，所述电感电路中电感的一端为感性电路(1)的取样点正极，所述限流电阻RL未与所述电感电路连接的一端为感性电路(1)的取样点负极。