一种高压起爆器检测电路的动态门限参数精确确定方法与流程

本发明涉及一种高压起爆器动态门限检测电路参数精确确定方法，适用于对高压起爆器等特种电源进行检查时的测试和性能评估。

背景技术：

通常高压起爆器电路工作时，高压转换器将不间断往复地给高压储能电容充电，使高压电容器电压一直维持在雷管可百分之百起爆所需的最小电压及其允许上下误差范围之内，实际上此部分也是一个特殊的电源。高压反馈电路对高压电容上的电压进行采样，当高压电容上的电压超过上限电压值时，门限检测与判决控制电路停止输出动态频率信号，从而停止对高压电容充电；当高压电容上的电压跌落至下限值以下时，门限检测与判决控制电路输出动态频率信号，经过高压变换电路继续对高压电容进行充电。因此，在测试设备检查高压起爆器时，需对产品的高压储能电容充电过程进行检查并进行准确的门限检测与控制，以维持高压储能电容电压在其允许误差范围之内，从而保证这种高压电容电源可以可靠起爆雷管。以往专用测试设备对高压起爆器检测时，检测电路参数缺乏理论计算，导致实际调试盲目进行，一直是个难点，长期未能完全解决；另外，测试设备往往采用pxi工控系统为平台再加配适配器模式进行检查和性能评估，此种模式系统框架大、成本高、可靠性较低，不利于产品的现场检查等。针对这种情况，本方案构建一种高压起爆器检测时门限检测电路参数的精准确定方法，用以解决高压起爆器的检测与性能评估。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高压起爆器检测时的动态门限参数精确确定方法，更为精准的确定动态门限参数。

技术方案

一种高压起爆器检测时的动态门限参数精确确定方法，即用实际测试的门限值对理论门限值进行修正的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：确定门限检测电路中的电阻r2和r3的计算公式，所述的门限检测电路包括比较器、电阻r1、电阻r2和电阻r3，其中比较器的反相端连接反馈电压信号，参考基准电压vref通过电阻r1连接比较器的同相端，电阻r2的一端接地，一端连接比较器的输出端；电阻r3一端接地，一端连接比较器的同相端；

其中，voh运放输出高电平电压，vol运放输出低电平电压，k门限比例因子，δ1门限回差值，δ2运放输出高低电平差值，vref参考基准电压；

步骤2：将测量得到的运放输出高电平voh、输出低电平vol、参考基准电压vref及理论计算得到的门限比例因子k、δ1门限回差值按照步骤1公式计算得出r2、r3阻值，电路中用电位器实现r2、r3，并测量实际门限值vt1、vt2；

步骤3：将实际测量门限值vt1、vt2与理论门限值v′t1、v′t2做差值计算，得到δvt1、δvt2，如果δvt＞0，将理论门限值减去δvt；如果δvt＜0，将理论门限值加上δvt的绝对值，将修正后的门限值按照步骤1重新计算，得到r2、r3阻值；

步骤4：将步骤3得到的r2、r3阻值，按照步骤2，再次测量验证实际门限值vt1、vt2，验证结果可满足要求的门限误差；

步骤5：arm单片机连续输出一频率、占空比可调的pwm动态频率信号到逻辑判决电路，门限检测电路输出到逻辑判决电路，用示波器测试逻辑判决电路输出端，调节精密直流稳压电源模拟反馈电压信号，使其输出电压在vt1和vt2之间变化，观察逻辑判决电路的输出可以在两个门限点准确动态翻转，其误差可小于10mv。

有益效果

本发明提出的一种高压起爆器检测时的动态门限参数精确确定方法，通过建立门限检测电路中的电阻的计算公式，计算得出r2、r3阻值，并测量实际门限值vt1、vt2，将实际测量门限值与理论门限值做差值计算，通过差值进行对理论门限值进行修正，将修正后的门限值返回重新计算r2、r3阻值；调整r2、r3阻值，再次测量验证实际门限值vt1、vt2，验证结果可满足要求的门限误差；调节精密直流稳压电源模拟反馈电压信号，使其输出电压在vt1和vt2之间变化，观察逻辑判决电路的输出可以在两个门限点准确动态翻转。本方法相比于现有技术更为精准，为高压起爆器的精准检测和性能评估提供了有利的前提；有利于测试设备小型化，降低成本及便于现场检查。

附图说明

图1检测电路总体示意图

1-门限检测电路、2-arm单片机电路、3-逻辑判决电路。

图2门限检测电路示意图

图3反馈电压信号示意图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

如背景技术中所述，检查高压起爆器时，测试设备首先需产生输出一频率可调、脉宽可调的动态频率信号，以使高压起爆器高压电容处于充电状态，同时，高压起爆器输出一有界限要求的反馈电压信号，因此，检测设备也需要一门限检测电路可实时跟踪准确检测出此反馈信号变化范围，即上限值电压、下限值电压，并根据检测结果来控制动态频率信号是否输出，亦即是否向高压电容充电。为实现此任务，本技术方案包括arm单片机模块、门限检测模块、逻辑判决模块。arm单片机模块产生一频率、占空比可调的pwm动态频率信号，门限检测模块采用运放构成的比较电路完成对高压起爆器反馈信号的双门限检测处理，将反馈信号的电压界限值作为门限检测电路的上门限值vt1和下门限值vt2，根据输入反馈信号的大小，检测电路门限在上限值vt1、下限值vt2两者之间交替动态变化，门限检测电路的输出与arm单片机模块输出的动态频率信号经逻辑判决电路后送往高压起爆器。

所述arm单片机模块用以实现频率可调、脉宽可调的动态频率信号。

所述门限检测电路模块用以对高压起爆器反馈信号检测。

所述逻辑判决模块用以判决动态频率信号是否输出。

针对以往存在的问题，推导了决定门限值参数的电阻计算公式，但由于运放输出饱和压降、输出电压参数精度以及参考电压精度、供电电压精度、电路底噪声、电路分布参数等影响，在电路中实际门限值与要求误差较大，动态工作时门限转换发生紊乱，甚至有时出现自激现象。因此，本方案提出一种检测电路的动态门限参数精确确定方法，即用实际测试的门限值对理论门限值进行修正的方法，以解决门限检测电路参数的精确确定。这种检测电路具体包括如下步骤：

步骤一：确定电阻r2，r3。根据电路结构，可导出电阻r2、r3的计算公式为：

其中，voh运放输出高电平电压，vol运放输出低电平电压，k门限比例因子，δ1门限回差值，δ2运放输出高低电平差值，vref参考基准电压。

步骤二：将测量得到的运放输出高电平voh、输出低电平vol、参考基准电压vref及理论计算得到的门限比例因子k、δ1门限回差值按照步骤一公式计算得出r2、r3阻值，电路中用电位器实现r2、r3，并测量实际门限值vt1、vt2。

步骤三：将理论门限值vt1、vt2与实际测量门限值vt1、vt2做差值计算，得到δvt1、δvt2，如果δvt＞0，将理论门限值减去δvt；如果δvt＜0，将理论门限值加上δvt，将修正后的门限值按照步骤一重新计算，得到r2、r3阻值。

步骤四：将步骤三得到的r2、r3阻值，按照步骤二，再次测量验证实际门限值vt1、vt2，验证结果可满足要求的门限误差。

步骤五：arm单片机连续输出一频率、占空比可调的pwm动态频率信号，用示波器测试逻辑控制电路输出端，调节精密直流稳压电源，使其输出电压在vt1和vt2之间变化，其输出可以在两个门限点准确动态翻转，其误差可小于10mv。

本实施例是一种检测电路的动态门限参数精确确定方法，其示意图如附图1、附图2所示。附图1为检测电路总体示意图，该检测电路由门限检测电路1、arm单片机电路2和逻辑判决电路3组成。附图2为门限检测电路示意图，由集成电路比较器n1lm2903、电阻r1、电阻r2、电阻r3，参考电压vref组成。其中比较器的反相端连接反馈电压信号，参考基准电压vref通过电阻r1连接比较器的同相端，电阻r2的一端接地，一端连接比较器的输出端；电阻r3一端接地，一端连接比较器的同相端。

1.确定门限电路电阻r2，r3

按进行解算，将输入反馈电压信号上限值、下限值作为门限值，要求门限vt1＝10.4±0.1v，门限vt2＝9.7±0.1v；门限比例因子门限回差值δ1＝0.7。

2.测量选取voh＝12.0v；vol＝0.145v；参考电压vref＝12.0v，高低电平差值δ2＝11.855；再按电阻r2，r3计算公式解算得到：电阻r2＝136.78kω，电阻r3＝60.57kω。电阻r2、电阻r3用电位器w1，w2实现，测量实际门限vt的两个门限vt1为10.55v，门限vt2为9.86v。

3.将实际门限值与理论门限值进行差值，得到δvt1＝0.15v、δvt2＝0.16v，将理论门限值进行差值修正，得到修正后的vt1为10.25v、vt2为9.54v。再按1，2步骤重新计算r2、r3，得到r2＝132.62kω，r3＝54.465kω。

4.将电位器w1、w2分别调整到132.62kω和54.465kω附近，测量实际门限vt的两个门限vt1为10.44v，门限vt2为9.73v，实际误差小于50mv，均小于误差100mv要求。

5.整个检测电路测试：arm单片机输出pwm信号，精密直流稳压电源模拟反馈电压信号，用示波器观察逻辑判决电路的输出端；调整精密直流稳压电源输出从0v到9.7v再到大于10.4v；再从大于10.4v往回调整直到小于9.7v，观察逻辑判决电路的输出可在9.7v和10.4v之间正常动态翻转。

从以上结果看出，采用此方法对门限检测电路进行参数确定，准确得出了门限值。