專利名稱:一種交流電壓過零點(diǎn)檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，包括正向運(yùn)算電路、反向運(yùn)算電路、比較運(yùn)算電路。待檢測的交流電壓經(jīng)過正向運(yùn)算電路輸出的交流電壓與輸入交流電壓相同，交流電壓經(jīng)過反向運(yùn)算電路得到的輸出交流電壓與輸入的交流電壓反向180度。兩個(gè)輸出互相反向180度的交流電壓經(jīng)過比較運(yùn)算電路得到方波信號。由此我們將輸入的交流電壓經(jīng)過電路運(yùn)算后得到絕對同頻同相的方波信號，方波信號的上升沿、下降沿為交流電壓的過零點(diǎn)時(shí)刻。本技術(shù)得到的方波信號可用于檢測交流電壓頻率，大幅度提高交流電壓頻率測量精度。本技術(shù)也可用于過零點(diǎn)鎖相環(huán)的基準(zhǔn)信號，明顯提高鎖相環(huán)的精度確保鎖相環(huán)的輸出與當(dāng)前交流電壓同頻同相。
【專利說明】一種交流電壓過零點(diǎn)檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及交流電壓過零點(diǎn)檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]交流電過零點(diǎn)檢測指的是在交流系統(tǒng)中，當(dāng)波形從正半周向負(fù)半周轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)過零位時(shí)，系統(tǒng)作出的檢測?？勺鏖_關(guān)電路或者頻率檢測。漏電開關(guān)的漏電檢測是檢測零序電流。目前，公知的交流電壓過零點(diǎn)檢測電路為單比較電路。將交流電壓信號與接近OV的直流電壓+Vl比較，當(dāng)交流電壓大于+Vl時(shí)檢測電路輸出高電平，當(dāng)交流電壓小于-VI時(shí)檢測電路輸出低電平，由此將要測量的交流電壓轉(zhuǎn)換為方波信號，此處的方波信號邊沿并不是在OV而是交流電壓的+VI，-Vl時(shí)刻。此方法中有+VI，-VI兩個(gè)回差比較電壓阻礙了過零點(diǎn)檢測精度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型針對目前公知的交流電壓過零點(diǎn)檢測電路中，兩個(gè)回差比較電壓阻礙了過零點(diǎn)檢測精，提供一種高精度的電壓信號過零點(diǎn)檢測電路。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，包括正向運(yùn)算器、反相運(yùn)算器和比較器；所述的正向運(yùn)算器包括運(yùn)算放大器U1B、電阻R5和電容Cl ;待測交流電壓輸入到所述的運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端，電阻R5和電容Cl并聯(lián)在運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，所述的運(yùn)算放大器UlB的同相端接地；所述的反相運(yùn)算器包括運(yùn)算放大器U1C、電阻R6和電容C2 ;待測交流電壓輸入到所述的運(yùn)算放大器UlB的正相輸入端，電阻R6和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間，所述的運(yùn)算放大器UlC的反相端接地；所述的比較器包括運(yùn)算放大器UlD ;所述的運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端和同相輸入端分別與所述的運(yùn)算放大器UlB和所述的運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連，所述的運(yùn)算放大器UlD輸出方波信號的上升沿及下降沿就是待測交流電壓輸?shù)倪^零點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型中，輸入的待檢測的交流電壓分別經(jīng)過正向運(yùn)算電路、反向運(yùn)算電路得到互相反相180度的交流電壓，這兩個(gè)電壓經(jīng)過比較運(yùn)算電路可以將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為方波信號。通過方波的上升沿、下降沿由此得知輸入交流電壓信號的過零點(diǎn)。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡單，原理清楚。
[0006]在本實(shí)用的優(yōu)選方式中:在所述的運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與待測交流電壓之間設(shè)置有限流電阻R1，在運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端與地之間設(shè)置有限流電阻R3 ;在所述的運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與待測交流電壓之間設(shè)置有限流電阻R4，在運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與地之間設(shè)置有限流電阻R2。在所述的運(yùn)算放大器UlB的輸出端與所述的運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R8 ;在所述的運(yùn)算放大器UlC的輸出端與所述的運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R10。
[0007]還包括由濾波電容C4和濾波電阻R9并聯(lián)組成的第一濾波電路和由濾波電容C3和濾波電阻R7并聯(lián)組成的第二濾波電路；所述的第一濾波電路設(shè)置在所述的運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端與一 5V電源之間；所述的第二濾波電路設(shè)置在所述的運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與+5V電源之間。在所述的運(yùn)算放大器的輸出上還通過上拉電阻Rll接3.3V的直流電。
[0008]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行較為詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1，本實(shí)施例是一種用來檢測交流電信號的過零點(diǎn)的過零點(diǎn)檢測電路，如圖1所示:本實(shí)施例的檢測電壓信號的過零點(diǎn)的檢測電路包括正向運(yùn)算器、反相運(yùn)算器和比較器。
[0011 ] 其中，正向運(yùn)算器包括運(yùn)算放大器U1B、電阻R5和電容Cl ;待測交流電壓VAC輸入到運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端，電阻R5和電容Cl并聯(lián)在運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，運(yùn)算放大器UlB的同相端接地；在所述的運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與待測交流電壓之間設(shè)置有限流電阻R1，在運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端與地之間設(shè)置有限流電阻R3 ;運(yùn)算放大器UlB輸出信號為輸入信號待測交流電壓VAC反相信號VACl。
[0012]反相運(yùn)算器包括運(yùn)算放大器U1C、電阻R6和電容C2 ;待測交流電壓VAC輸入到運(yùn)算放大器UlB的正相輸入端，電阻R6和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間，運(yùn)算放大器UlC的反相端接地；運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與待測交流電壓之間設(shè)置有限流電阻R4，在運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與地之間設(shè)置有限流電阻R。運(yùn)算放大器UlC的輸出信號VAC2與待測交流電壓VAC同相的信號VAC2。這樣，VAC2與VACl是反相的。
[0013]比較器包括運(yùn)算放大器UlD ;運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端和同相輸入端分別與運(yùn)算放大器UlB和所述的運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連，運(yùn)算放大器UlB的輸出端與運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R8 ;在運(yùn)算放大器UlC的輸出端與運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端之間設(shè)置有限流電阻RlO ;運(yùn)算放大器UlD輸出方波信號的上升沿及下降沿就是待測交流電壓輸?shù)倪^零點(diǎn)。還包括由濾波電容C4和濾波電阻R9并聯(lián)組成的第一濾波電路和由濾波電容C3和濾波電阻R7并聯(lián)組成的第二濾波電路；第一濾波電路設(shè)置在運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端與一 5V電源之間；第二濾波電路設(shè)置在運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與+5V電源之間。在運(yùn)算放大器的輸出上還通過上拉電阻Rll接3.3V的直流電。
[0014]本實(shí)施例利用運(yùn)放的運(yùn)算功能將要測量的交流電壓信號處理后得到兩個(gè)互相反相180度的交流電壓，正向交流電壓為要測量的交流電壓，反向180度交流電壓為基準(zhǔn)電壓。此兩個(gè)電壓進(jìn)行比較運(yùn)算，交叉的時(shí)刻就是電路輸出方波上升沿、下降沿的時(shí)刻，由此可以將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為方波信號。無需回差電壓也能防止過零點(diǎn)處檢測誤動(dòng)作，由此提高了過零點(diǎn)的測量精度。
[0015]根據(jù)這個(gè)工作原理，交流電壓過零點(diǎn)測量電路如下圖1所示。圖1中的電路由運(yùn)放UlB構(gòu)成的正向運(yùn)算器、運(yùn)放UlC構(gòu)成的反向運(yùn)算器，比較器UlD構(gòu)成的比較電路組成。輸入的交流電壓VAC經(jīng)過UlB濾波運(yùn)算后得到與輸入的交流電壓VAC反相的交流電壓信號VACl，輸入的交流電壓信號VAC經(jīng)過UlC濾波運(yùn)算后得到與輸入交流電壓VAC相同的交流電壓VAC2。兩個(gè)互相反相的交流電壓信號VAC1，VAC2經(jīng)過UlD比較運(yùn)算器，能計(jì)算出VACl與VAC2的交會時(shí)刻，由此輸入交流電壓VAC大于OV時(shí)，UlD的輸出CAP為高電平，輸入交流電壓VAC小于OV時(shí)，UlD的輸出CAP為低電平。最終輸出CAP為方波信號，通過方波信號的上升沿及下降沿從而得知輸入交流電壓VAC的過零點(diǎn)。
[0016]本實(shí)施例中的交流信號過零點(diǎn)檢測電路是一種基礎(chǔ)電路，可以用在很多電路裝置中，比如，目前在智能家居等使用的采用電力線載波進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的裝置中，在要求傳送數(shù)據(jù)安全可靠時(shí)，將傳送數(shù)據(jù)在過零點(diǎn)前后一小段時(shí)間其它時(shí)間由于噪聲的影響不能傳送數(shù)據(jù)，因此，需要有一個(gè)過零點(diǎn)檢測，當(dāng)電力線載波通信要求速度高時(shí)，對過零點(diǎn)精確度要求更高，本實(shí)施例的交流信號過零點(diǎn)檢測電路正好填補(bǔ)這一要求。
【權(quán)利要求】
1.一種交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，其特征在于:包括正向運(yùn)算器、反相運(yùn)算器和比較器; 所述的正向運(yùn)算器包括運(yùn)算放大器U1B、電阻R5和電容Cl ;待測交流電壓輸入到所述的運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端，電阻R5和電容Cl并聯(lián)在運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，所述的運(yùn)算放大器UlB的同相端接地； 所述的反相運(yùn)算器包括運(yùn)算放大器U1C、電阻R6和電容C2 ;待測交流電壓輸入到所述的運(yùn)算放大器UlB的正相輸入端，電阻R6和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間，所述的運(yùn)算放大器UlC的反相端接地； 所述的比較器包括運(yùn)算放大器UlD ;所述的運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端和同相輸入端分別與所述的運(yùn)算放大器UlB和所述的運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連，所述的運(yùn)算放大器UlD輸出方波信號的上升沿及下降沿就是待測交流電壓輸?shù)倪^零點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，其特征在于:在所述的運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與待測交流電壓之間設(shè)置有限流電阻R1，在運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端與地之間設(shè)置有限流電阻R3 ;在所述的運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與待測交流電壓之間設(shè)置有限流電阻R4，在運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與地之間設(shè)置有限流電阻R2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，其特征在于:在所述的運(yùn)算放大器UlB的輸出端與所述的運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R8 ;在所述的運(yùn)算放大器UlC的輸出端與所述的運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R10。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，其特征在于:還包括由濾波電容C4和濾波電阻R9并聯(lián)組成的第一濾波電路和由濾波電容C3和濾波電阻R7并聯(lián)組成的第二濾波電路；所述的第一濾波電路設(shè)置在所述的運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端與一5V電源之間；所述的第二濾波電路設(shè)置在所述的運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與+5V電源之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的交流電壓過零點(diǎn)檢測電路，其特征在于:在所述的運(yùn)算放大器的輸出上還通過上拉電阻Rll接3.3V的直流電。
【文檔編號】G01R19-175GK204287305SQ201420743258
【發(fā)明者】劉招蒙, 蔣中為 [申請人]深圳市金威源科技股份有限公司