三相電路檢測裝置的制作方法

本實用新型涉及電路技術領域，特別涉及一種三相電路檢測裝置。

背景技術：

三相交流電廣泛地應用于各個領域。三相交流電源，是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120度的交流電勢組成的電源。由于工作環境的變化和電路故障等，三相交流電的相位可能發生改變，例如缺相或逆向，從而對用電設備造成損壞。因此，有必要對三相交流電的相位進行檢測，以確保用電設備在正常供電狀態下工作。

現有技術中，進行三相電路檢測時需要部署多條走線。如圖1A所示，電源接線板將外部供電柜中的三相電源引入機組接線處，三相電源包括三條交流電線路L1、L2、L3和一條零線線路N。由于檢測用的主板需要電源供電，因此，檢測時除了接入的三條交流電線路L1、L2、L3和零線N用于檢測，還需要將三相電源中的零線和一條交流電線路作為供電的零線和火線，例如圖1A中所示，利用L1和N分別作為供電的火線和零線。這種三相電路的檢測方案，走線過多，浪費空間。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的一個技術問題是：如何在檢測三相電路時減少走線，節約空間。

根據本實用新型的一個方面，提供的一種三相電路檢測裝置，包括：主板，主板上設置有第一供電端口、第二供電端口、第一檢測端口、第二檢測端口和微處理器；第一供電端口連接三相電源的零線；第二供電端口連接三相電源的第一相線路；第一檢測端口連接三相電源的第二相線路；第二檢測端口連接三相電源的第三相線路；微處理器，被配置為將第二供電端口接入的第一相線路、第一檢測端口接入的第二相線路和第二檢測端口接入的第三相線路作為被檢測的三相電路的三條線路，并基于第一相線路、第二相線路和第三相線路的相位狀態判斷三相電路是否異常。

在一個實施例中，主板上還設置有用來實現強弱電轉換的工頻變壓器、弱電相位檢測器件；工頻變壓器的兩個輸入端分別連接第一相線路和零線；弱電相位檢測器件的兩個輸入端分別連接工頻變壓器的兩個輸出端，弱電相位檢測器件的輸出端連接微處理器的第一輸入端。

在一個實施例中，主板上還設置有用來實現強弱電隔離的第一光耦和用來實現強弱電隔離的第二光耦；第一光耦的兩個輸入端分別連接第二相線路和零線，第一光耦的第一輸出端連接微處理器的第二輸入端，第一光耦的第二輸出端接地；第二光耦的兩個輸入端分別連接第三相線路和零線，第二光耦的第一輸出端連接微處理器的第三輸入端，第二光耦的第二輸出端接地。

在一個實施例中，微處理器，被配置為在弱電相位檢測器件的輸出端輸出的信號的上升沿領先第一光耦的第一輸出端輸出的信號的上升沿為信號周期的1/3，且第一光耦的第一輸出端輸出的信號的上升沿領先第二光耦的第一輸出端輸出的信號的上升沿為信號周期的1/3的情況下，判斷三相電路正常，否則，判斷三相電路中出現電路逆向的情況。

在一個實施例中，微處理器，被配置為在第一光耦的第一輸出端沒有信號輸出的情況下，判斷第二相線路缺相；或者，微處理器，被配置為在第二光耦的第一輸出端沒有信號輸出的情況下，判斷第三相線路缺相；或者，在主板不工作的情況下，則第一相線路缺相。

在一個實施例中，弱電相位檢測器件為由三極管、二極管和電阻組成的半導體網絡。

在一個實施例中，主板上還設置有第一二極管和第二二極管；第一二極管跨接在第一光耦的兩個輸入端之間；第二二極管跨接在第二光耦的兩個輸入端之間。

本實用新型中主板的供電端口接入三相電源的其中一條交流電線路和零線，主板的檢測端口接入三相電源的另外兩條交流電線路，檢測時將用于為主板供電的交流電線路作為被檢測的三相電路中的其中一相電路，將用于為主板供電的零線作為被檢測的三相電路中的零線，即零線和一條交流電線路在用于供電的同時還用于檢測，因此，檢測端口減少了兩條走線，節約了空間。

通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細描述，本實用新型的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1A示出現有技術中的三相電路檢測裝置的走線示意圖。

圖1B示出本實用新型的一個實施例的三相電路檢測裝置的走線示意圖。

圖2A示出本實用新型的一個實施例的三相電路檢測裝置的電路示意圖。

圖2B示出本實用新型的一個實施例的弱電相位檢測器件的電路示意圖。

圖3示出本實用新型的一個實施例的三相電路檢測方法的流程示意圖。

圖4示出本實用新型的一個實施例的正常狀態下三相交流電的波形示意圖。

圖5示出本實用新型的一個實施例的正常狀態下檢測信號的波形示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

針對現有技術中三相電路的檢測方案，走線過多，浪費空間的問題，提出本方案。

下面結合圖1B描述本實用新型的三相電路檢測裝置。

圖1B為本實用新型三相電路檢測裝置一個實施例的結構圖。如圖1B所示，該裝置10包括：主板100，主板100上設置有第一供電端口102、第二供電端口104、第一檢測端口106、第二檢測端口108和微處理器110。

第一供電端口102連接三相電源的零線N，第二供電端口104連接三相電源的第一相線路L1，第一檢測端口106連接三相電源的第二相線路L2，第二檢測端口108連接三相電源的第三相線路L3。

微處理器110，被配置為將第二供電端口104接入的第一相線路L1、第一檢測端口106接入的第二相線路L2和第二檢測端口108接入的第三相線路L3作為被檢測的三相電路的三條線路，并基于第一相線路L1、第二相線路L2和第三相線路L3的相位狀態判斷三相電路是否異常。

需要說明的是，本實用新型中使用的“第一”、“第二”、“第三”等僅為區分不同的對象，而不意味著這些對象之間具有任何特定的順序關系。

上述實施例中主板的供電端口接入三相電源的其中一條交流電線路和零線，主板的檢測端口接入三相電源的另外兩條交流電線路，檢測時將用于為主板供電的交流電線路作為被檢測的三相電路中的其中一相電路，將用于為主板供電的零線作為被檢測的三相電路中的零線，即零線和一條交流電線路在用于供電的同時還用于檢測，因此，檢測端口減少了兩條走線，節約了空間。

為實現三相電路的檢測，下面結合圖2描述本實用新型的三相電路檢測裝置的具體結構。

圖2A為本實用新型三相電路檢測裝置另一個實施例的結構圖。如圖2A所示，主板100上還設置有用來實現強弱電轉換的工頻變壓器112、弱電相位檢測器件114。

工頻變壓器112的兩個輸入端112A，112B分別連接第一相線路L1和零線N。

其中，工頻變壓器112設置與第一相線路L1的供電線路上，由于第一相線路L1用于供電，因此，需要經過工頻變壓器112實現強弱電的轉換。

弱電相位檢測器件114的兩個輸入端114A，114B分別連接工頻變壓器112的兩個輸出端112C，112D，弱電相位檢測器件114的輸出端114C連接微處理器110的第一輸入端110A。

其中，弱電相位檢測器件114例如為由三極管、電阻和二極管等通過一定的連接方式組成的半導體網絡，也可以為光耦，但是三極管、電阻或二極相對于光耦能夠節約成本。本領域技術人員基于上述描述應該理解弱電相位檢測器件114為能夠實現開關功能的器件，當輸入端滿足一定條件時導通，不滿足條件時截止，實現正弦波與高低電平的轉換。

弱電相位檢測器件114可以通過多種電路連接方式實現，下面結合圖2B描述其中一種實現方式。如圖2B所示，弱電相位檢測器件114的兩個輸入端114A，114B分別連接二極管D1和D2，二極管D1和D2的后級電路中R1和R3用于分壓，通過R2接地，三極管Q的輸出端即為弱電相位檢測器件114的輸出端114C。通過三級管Q的導通和關斷實現正弦波與高低電平的轉換，進一步實現交流電過零點的采樣。弱電相位檢測器件114的兩個輸入端114A，114B還可以連接整流器進行整流后在接入后續的二極管D1和D2。

上述實施例中通過在第一相線路作為供電線路的路徑上設置弱電相位檢測器件，實現了第一相線路的相位狀態的獲取，提出一種新的三相電路檢測的電路結構，能夠利用供電線路的火線和零線作為被檢測的三相電路的其中兩條，有效的減少了走線，并且能夠降低PCB(Printed Circuit Board，印制電路板)布局的復雜度，節省空間。

在一個實施例中，主板100上還設置有用來實現強弱電隔離的第一光耦116和用來實現強弱電隔離的第二光耦118。

第一光耦116的兩個輸入端116A、116B分別連接第二相線路L2和零線N，第一光耦116的第一輸出端116C連接微處理器110的第二輸入端110B。

其中，第一光耦116的第二輸出端116D接地。

第二光耦118的兩個輸入端118A、118B分別連接第三相線路L3和零線N，第二光耦118的第一輸出端118C連接微處理器110的第三輸入端110C。

其中，第二光耦118的第二輸出端118D接地。

在實際應用過程中第一光耦、第二光耦的選擇應考慮弱電相位檢測器件的工作參數，使得根據三者輸出的信號能夠檢測出三相電路是否異常。

上述實施例的電路結構，實現了第二相線路和第三相線路的相位狀態的獲取。

在一個實施例中，如圖2所示，主板100上還設置有第一二極管120和第二二極管122。

第一二極管120跨接在第一光耦116的兩個輸入端116A、116B之間；第二二極管122跨接在第二光耦118的兩個輸入端118A、118B之間。

第一二極管120和第二二極管122分別對第一光耦116和第二光耦118起保護作用。

進一步的，如圖2所示，主板100上還設置有第一保護電阻132和第二保護電阻134，

第一保護電阻132跨接在第一二極管120的輸入端和輸出端之間；第二保護電阻134跨接在第二二極管122的輸入端和輸出端之間。

進一步的，如圖2所示，主板100上還設置有第一采樣電阻142、第二采樣電阻144。

第一光耦116的輸入端116A經由第一采樣電阻142連接第二相線路L2；第二光耦118的輸入端118A經由第二采樣電阻144連接第三相線路L3。

進一步的，如圖2所示，主板100上還設置有第一上拉電阻152、第二上拉電阻154、第三上拉電阻156。

弱電相位檢測器件114的輸出端114C經由第一上拉電阻器152連接到工作電壓；第一光耦116的第一輸出端116C經由第二上拉電阻器154連接到工作電壓，第二光耦118的第一輸出端118C經由第三上拉電阻器156連接到工作電壓。工作電壓例如為+5V。

在一個實施例中，為實現三相電路的逆向檢測，微處理器110，被配置為在弱電相位檢測器件114的輸出端114C輸出的信號的上升沿領先第一光耦116的第一輸出端116C輸出的信號的上升沿為信號周期的1/3，且第一光耦116的第一輸出端116C輸出的信號的上升沿領先第二光耦118的第一輸出端118C輸出的信號的上升沿為信號周期的1/3的情況下，判斷三相電路正常，否則，判斷三相電路中出現電路逆向的情況，即三條線路中某些線路的順序接錯。

在一個實施例中，為實現三相電路的缺相檢測，微處理器110，被配置為在第一光耦116的第一輸出端116C沒有信號輸出的情況下，判斷第二相線路缺相；或者，微處理器110，被配置為在第二光耦118的第一輸出端118C沒有信號輸出的情況下，判斷第三相線路缺相，或者，在主板100不工作的情況下，則第一相線路缺相。主板100上可以設置報警裝置，微處理器110在判斷三相電路出現異常時，向報警裝置發出信息，報警裝置發出報警，可以針對三相電路的逆向和缺相情況分別設置不同的報警方式。

下面結合圖2至圖4描述本實用新型檢測三相電路是否異常的工作過程。

圖3為本實用新型三相電路檢測方法一個實施例的流程圖。如圖3所示，該實施例的方法包括：

步驟S302，通過主板100上的第一供電端口102接入三相電源的零線N，通過主板110上的第二供電端口104接入三相電源的第一相線路L1，通過主板100上的第一檢測端口106接入三相電源的第二相線路L2，通過主板100上的第二檢測端口108接入三相電源的第三相線路L3。

步驟S304，將第二供電端104口接入的第一相線路L1、第一檢測端口106接入的第二相線路L2和第二檢測端口108接入的第三相線路L3作為被檢測的三相電路的三條線路，并基于第一相線路L1、第二相線路L2和第三相線路L3的相位狀態判斷三相電路是否異常。

其中，第一相線路L1、第二相線路L2和第三相線路L3的相位狀態采用以下方法獲取：

弱電相位檢測器件114基于輸入的第一相線路L1經過工頻變壓器112后的弱電信號輸出第一檢測信號S1；第一光耦116基于輸入的第二相線路L2的信號和零線N的信號輸出第二檢測信號S2；第二光耦118基于輸入的第三相線路L3的信號和零線N的信號輸出第三檢測信號S3。

下面結合圖4和圖5描述本實用新型三相電路檢測的原理。

圖4為正常狀態下的三相交流電的波形圖。如圖4所示，正常狀態下第一相線路L1、第二相線路L2和第三相線路L3分別是相位差120度的正弦波。

圖5為正常狀態下弱電相位檢測器件114輸出的第一檢測信號S1、第一光耦116的第一輸出端116C輸出的第二檢測信號S2和第二光耦118的第一輸出端118C輸出的第三檢測信號S3的波形圖。圖5所示，正常狀態下第一檢測信號S1、第二檢測信號S2和第三檢測信號S3為周期相同的信號，第一檢測信號S1的上升沿領先第二檢測信號S2為信號的周期的1/3，且第二檢測信號S2的上升沿領先第三檢測信號S3為信號周期的1/3，因此，通過判斷三個檢測信號的過零點的邏輯關系即可判斷三相電路是否異常。本領域技術人員可以想到除了比對三個檢測信號上升沿的時刻也可以比較三個檢測信號下降沿的時刻等等。

三相電路的逆向檢測過程如下：

具體的，在第一檢測信號S1的上升沿領先第二檢測信號S2的上升沿為信號周期的1/3，且第二檢測信號S2的上升沿領先第三檢測信號S3的上升沿為信號周期的1/3的情況下，判斷三相電路正常，否則，判斷三相電路中出現電路逆向的情況。進一步的，當第一檢測信號S1的上升沿領先第二檢測信號S2的上升沿為信號周期的2/3和/或第二檢測信號S2的上升沿領先第三檢測信號S3的上升沿為信號周期的2/3時，判斷三相電路出現逆向的情況。例如，第一相線路L1、第二相線路L2和第三相線路L3為50Hz交流電，則周期為20ms，1/3的周期約為6.67ms，微處理器110上電后檢測到第一檢測信號S1的上升沿時間T1，第二檢測信號S2的上升沿時間T2和第三檢測信號S3的上升沿時間T3，如果T2-T1＝6.67ms，且T3-T2＝6.67ms，則三相電路正常，如果T2-T1＝13.33ms，且T3-T2＝13.33ms，則三相電路出現逆向情況。

三相電路的缺相檢測過程如下：

在第一光耦116的第一輸出端116C沒有信號輸出的情況下，判斷第二相線路L2缺相；或者，在第二光耦118的輸出端118C沒有信號輸出的情況下，判斷第三相線路L3缺相；或者，在主板100不工作的情況下，則第一相線路L1缺相。如果第一相線路L1缺相則主板無法獲得供電，則主板不工作。

三相電路的缺相和逆向可以同時進行檢測。

上述實施例的方法，通過在第一相線路作為供電線路的路徑上設置弱電相位檢測器件，實現了第一相線路的相位狀態的獲取，利用光耦獲取第二相線路和第三相線路的相位狀態，提出一種新的三相電路檢測的電路結構，能夠利用供電線路的火線和零線作為被檢測的三相電路的其中兩條，有效的減少了走線，并且能夠降低PCB布局的復雜度，節省空間。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。