CN117029036A - 一种高压点火控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种高压点火控制系统，包括供电电路、遥控箱、控制箱、防爆箱和火花塞；所述供电电路为本系统提供交流电源，所述遥控箱包括上位机或操作台，所述控制箱和防爆箱通过电缆连接，所述控制箱内设有多路充放电电路；所述防爆箱内设有与多路充放电电路输出连接的多个点火线圈，多路充放电电路分别与多个点火线圈连接，组成多路独立的高压点火控制电路；所述防爆箱就近密闭爆发容器布置；控制箱接收遥控箱的多路同步点火指令后，采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路高压点火控制电路输入电源的通断，本发明采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路点火控制电路输入电源的通断，实现多火花塞同步点火的功能，操作简单、安全可靠。
Description
技术领域
本发明发射技术领域，具体设计一种高压点火控制系统。
背景技术
由于固体发射药物理性能的限制，其在密闭容器中燃烧做功产生的初速以达到理论极限。针对发射技术高初速的现实需求，开展新机理发射技术研究，利用氢等轻质气体与氧混合燃烧形成高温高压轻质气体并膨胀做功，进而获得极高初速，为高初速发射技术提供可行的新途径、新方法。氢氧燃烧高速发射技术为了规避爆轰现象的产生，需重点开展多节点同步点火对氢氧燃烧能量变化规律的研究。由于氢氧燃烧高速发射技术试验环境防爆、安全的要求，点火控制电路需放置于防爆操作间，而火花塞固定于密闭爆发容器中，导致点火控制电路输出端连接至火花塞电极间的敷设电缆较长，较长的布线导致电缆芯线对地电容较大，引起点火控制电路输出的交流高压对地导通的现象，导致火花塞电极间不可靠点火的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对氢氧燃烧高速发射技术多节点高可靠、同步点火的需求，为解决上述问题，提供一种高压点火控制系统。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种高压点火控制系统，包括供电电路、遥控箱、控制箱、防爆箱和火花塞；
所述供电电路为本系统提供交流电源，点火放电频率由其交流电源频率决定；
所述遥控箱包括上位机或操作台，用于实现远程多火花塞同步点火指令下发；
所述控制箱和防爆箱通过电缆连接，所述控制箱内设有多路充放电电路；所述防爆箱内设有与多路充放电电路输出连接的多个点火线圈，多路充放电电路分别与多个点火线圈连接，组成多路独立的高压点火控制电路；
所述防爆箱就近密闭爆发容器布置；所述控制箱接收遥控箱的多路同步点火指令后，采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路高压点火控制电路输入电源的通断，所述火花塞安装于密闭爆发容器内，所述防爆箱内的点火线圈的次级绕组与火花塞的两电极端连接，防爆箱输出的高压击穿火花塞电极间隙的气体放电。
单路高压点火控制电路包括充放电电路、点火能量控制电路、点火时长控制电路；所述充放电电路第一按钮开关SA1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第一可控硅VS1；所述点火时长控制电路为时间继电器KT，所述点火能量控制电路为第一变压器T1；所述点火线圈为第二变压器T2；所述第一变压器T1的初级绕组一端经第一按钮开关SA1与供电电路一端连接，第一变压器T1的初级绕组另一端经时间继电器KT触点与供电电路另一端连接，时间继电器KT线圈一端与第一变压器T1的初级绕组一端连接，时间继电器KT线圈另一端经时间继电器KT触点与第一变压器T1的初级绕组另一端连接；所述第一变压器T1的次级绕组一端经第一电阻R1、第一整流二极管D1、第一电容C1与第二变压器T2的初级绕组一端连接，第一变压器T1的次级绕组抽头端经第二整流二极管D2与第二变压器T2的初级绕组另一端连接；所述第一变压器T1的次级绕组抽头端经第二电阻R2、第二电容C2、第三整流二极管D3、第一电阻R1与第一变压器T1的次级绕组一端连接；第三电阻R3一端与第二电容C2一端连接，且与第一可控硅VS1控制极端连接，第三电阻R3另一端与第二电容C2另一端连接；第一可控硅VS1阳极端与第一电容C1一端连接，第一可控硅VS1阴极端与第二变压器T2的初级绕组另一端连接；第二变压器T2的次级绕组与火花塞两电极端分别连接。
所述供电电路包括交流输入电源AC、第一继电器K1和第二继电器K2，所述第一继电器K1的线圈一端与第二继电器（K2）的常开触点一端串联，所述第一继电器K1的线圈另一端、第二继电器K2的常开触点另一端与交流输入电源AC的两端连接；所述第一继电器K1的常开触点与第一按钮开关SA1并联。
本发明的有益效果：相对于现有技术，本发明采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路点火控制电路输入电源的通断，实现多火花塞同步点火的功能，操作简单、安全可靠；采用点火线圈与点火控制电路分离、点火线圈就近密闭爆发容器布置的方式，缩短点火控制电路输出端连接至火花塞电极间的电缆敷设长度，减小电缆芯线的对地电容，避免点火线圈输出的交流高压通过对地电容导通至大地的现象，解决火花塞不可靠点火的问题。
附图说明
图1是高压点火控制系统结构框图。
图2是单路高压点火控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本 申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
如图1所示，一种高压点火控制系统，包括供电电路、遥控箱、控制箱、防爆箱和火花塞；
所述供电电路为本系统提供交流电源，连接至市电AC220V导通；点火放电频率由其交流电源频率决定，因此火花塞点火频率为50Hz；
所述遥控箱包括上位机或操作台，用于实现远程多火花塞同步点火指令下发的功能；
所述控制箱和防爆箱通过电缆连接，所述控制箱内设有多路充放电电路；所述防爆箱内设有与多路充放电电路输出连接的多个点火线圈，多路充放电电路分别与多个点火线圈连接，组成多路独立的高压点火控制电路；
所述防爆箱就近密闭爆发容器布置；所述控制箱接收遥控箱的多路同步点火指令后，采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路高压点火控制电路输入电源的通断，实现多火花塞同步点火的功能。所述火花塞安装于密闭爆发容器内，所述防爆箱内的点火线圈的次级绕组与火花塞的两电极端连接，防爆箱输出的高压击穿火花塞电极间隙的气体放电。
如图2所示，单路高压点火控制电路包括充放电电路、点火能量控制电路、点火时长控制电路；所述充放电电路第一按钮开关SA1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第一可控硅VS1；所述点火时长控制电路为时间继电器KT，所述点火能量控制电路为第一变压器T1；所述点火线圈为第二变压器T2；所述第一变压器T1的初级绕组一端经第一按钮开关SA1与供电电路一端连接，第一变压器T1的初级绕组另一端经时间继电器KT触点与供电电路另一端连接，时间继电器KT线圈一端与第一变压器T1的初级绕组一端连接，时间继电器KT线圈另一端经时间继电器KT触点与第一变压器T1的初级绕组另一端连接；所述第一变压器T1的次级绕组一端经第一电阻R1、第一整流二极管D1、第一电容C1与第二变压器T2的初级绕组一端连接，第一变压器T1的次级绕组抽头端经第二整流二极管D2与第二变压器T2的初级绕组另一端连接；所述第一变压器T1的次级绕组抽头端经第二电阻R2、第二电容C2、第三整流二极管D3、第一电阻R1与第一变压器T1的次级绕组一端连接；第三电阻R3一端与第二电容C2一端连接，且与第一可控硅VS1控制极端连接，第三电阻R3另一端与第二电容C2另一端连接；第一可控硅VS1阳极端与第一电容C1一端连接，第一可控硅VS1阴极端与第二变压器T2的初级绕组另一端连接；第二变压器T2的次级绕组与火花塞两电极端分别连接。
所述供电电路包括交流输入电源AC、第一继电器K1和第二继电器K2，所述第一继电器K1的线圈一端与第二继电器K2的常开触点一端串联，所述第一继电器K1的线圈另一端、第二继电器K2的常开触点另一端与交流输入电源AC的两端连接；所述第一继电器K1的常开触点与第一按钮开关SA1并联。
由于氢氧燃烧高速发射技术试验环境防爆、安全的要求，点火线圈布置于防爆箱中，其余控制电路布置于控制箱中，点火线圈就近密闭爆发器布置，缩短点火控制电路输出端连接至火花塞电极间的电缆敷设长度，减小电缆芯线的对地电容，避免点火线圈输出的交流高压通过对地电容导通至大地的现象，解决火花塞不可靠点火的问题。控制箱和防爆箱通过电缆连接，组成4路独立的高压点火控制电路。由于每一路高压点火控制电路的工作原理完全相同，接下来以单路高压点火控制电路的具体实施方式进行阐述，其步骤如下：
①遥控箱的多路同步点火指令通过第二继电器K2的无源触点传输至控制箱，第二继电器K2触点K2-1闭合，然后第一继电器K1线圈通电，第一继电器K1触点K1-1闭合，点火控制电路接入市电AC220V导通；
②时间继电器KT的线圈通电后，其触点立即闭合，交流输入电源AC、第一按钮开关SA1及第一变压器T1初级绕组组成一个电路回路，产生交变电流，然后在第一变压器T1初级绕组两端产生交变电势，从而在第一变压器T1次级绕组两端产生感应电压；通过调整第一变压器T1次级绕组线圈匝数，其感应电压可在AC80V～240V间变化；在交流电正半波，通过第一电阻R1、第一整流二极管D1向第一电容C1充电，第一电容C1电压逐渐升高，使第一可控硅VS1满足上正下负的电位差要求。第一电阻R1、第一整流二极管D1、第一电容C1、第二整流二极管D2及第二变压器T2初级线圈组成一个充电回路；在交流电负半波，通过第二电阻R2、第二电容C2、第三整流二极管D3、第一电阻R1组成充电回路，在第三电阻R3两端形成电位差，给第一可控硅VS1的控制极提供一个触发电压，此时第一可控硅VS1的阳极和阴极间可触发导通。第一电容C1储存的电荷通过第一可控硅VS1、第二变压器T2初级线圈迅速释放，第一电阻C1、第一可控硅VS1、第二变压器T2初级线圈组成一个放电回路，放电结束后恢复截止；第一可控硅VS1的通断，致使第一电容C1周而复始的充放电，其产生的脉冲电流在第二变压器T2初级绕组两端产生交变电势，从而在第二变压器T2的次级绕组两端感应产生万伏以上的高压；
③交变电流在第一变压器T1初级绕组两端产生交变电势，从而在第一变压器T1次级绕组两端产生感应电压；通过调整第一变压器T1次级绕组线圈匝数，能够改变第二变压器T2次级绕组输出电极间周期性变化高压的幅值，实现点火能量的控制；
④时间继电器KT计量时间到达后，其触点断开，高压点火控制电路停止工作。
火花塞安装于氢氧燃烧密闭容器内，防爆箱输出的高压击穿火花塞电极间隙的气体放电，达到点燃氢氧混合物的效果。
本发明采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路点火控制电路输入电源的通断，实现多火花塞同步点火的功能，操作简单、安全可靠；
本发明采用点火线圈与点火控制电路分离、点火线圈就近密闭爆发器布置的方式，缩短点火控制电路输出端连接至火花塞电极间的电缆敷设长度，减小电缆芯线的对地电容，避免点火线圈输出的交流高压通过对地电容导通至大地的现象，解决火花塞不可靠点火的问题。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种高压点火控制系统，其特征在于：包括供电电路、遥控箱、控制箱、防爆箱和火花塞；
所述供电电路为本系统提供交流电源，点火放电频率由其交流电源频率决定；
所述遥控箱包括上位机或操作台，用于实现远程多火花塞同步点火指令下发；
所述控制箱和防爆箱通过电缆连接，所述控制箱内设有多路充放电电路；所述防爆箱内设有与多路充放电电路输出连接的多个点火线圈，多路充放电电路分别与多个点火线圈连接，组成多路独立的高压点火控制电路；
所述防爆箱就近密闭爆发容器布置；所述控制箱接收遥控箱的多路同步点火指令后，采用继电器输出多个无源触点的方式，分别控制各路高压点火控制电路输入电源的通断，所述火花塞安装于密闭爆发容器内，所述防爆箱内的点火线圈的次级绕组与火花塞的两电极端连接，防爆箱输出的高压击穿火花塞电极间隙的气体放电。
2.根据权利要求1所述的高压点火控制系统，其特征在于：单路高压点火控制电路包括充放电电路、点火能量控制电路、点火时长控制电路；所述充放电电路第一按钮开关（SA1）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第一整流二极管（D1）、第二整流二极管（D2）、第三整流二极管（D3）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第一可控硅（VS1）；所述点火时长控制电路为时间继电器（KT），所述点火能量控制电路为第一变压器（T1）；所述点火线圈为第二变压器（T2）；所述第一变压器（T1）的初级绕组一端经第一按钮开关（SA1）与供电电路一端连接，第一变压器（T1）的初级绕组另一端经时间继电器（KT）触点与供电电路另一端连接，时间继电器（KT）线圈一端与第一变压器（T1）的初级绕组一端连接，时间继电器（KT）线圈另一端经时间继电器（KT）触点与第一变压器（T1）的初级绕组另一端连接；所述第一变压器（T1）的次级绕组一端经第一电阻（R1）、第一整流二极管（D1）、第一电容（C1）与第二变压器（T2）的初级绕组一端连接，第一变压器（T1）的次级绕组抽头端经第二整流二极管（D2）与第二变压器（T2）的初级绕组另一端连接；所述第一变压器（T1）的次级绕组抽头端经第二电阻（R2）、第二电容（C2）、第三整流二极管（D3）、第一电阻（R1）与第一变压器（T1）的次级绕组一端连接；第三电阻（R3）一端与第二电容（C2）一端连接，且与第一可控硅（VS1）控制极端连接，第三电阻（R3）另一端与第二电容（C2）另一端连接；第一可控硅（VS1）阳极端与第一电容（C1）一端连接，第一可控硅（VS1）阴极端与第二变压器（T2）的初级绕组另一端连接；第二变压器（T2）的次级绕组与火花塞两电极端分别连接。
3.根据权利要求2所述的高圧点火控制系统，其特征在于：所述供电电路包括交流输入电源（AC）、第一继电器（K1）和第二继电器（K2），所述第一继电器（K1）的线圈一端与第二继电器（K2）的常开触点一端串联，所述第一继电器（K1）的线圈另一端、第二继电器（K2）的常开触点另一端与交流输入电源（AC）的两端连接；所述第一继电器（K1）的常开触点与第一按钮开关（SA1）并联。
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