專利名稱：：用于監測交變電壓形信號的一個確定幅度閾值的電路裝置的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及用于監測交變電壓形信號的一個確定幅度閾值的電路裝置，尤其涉及監測電子控制裝置如可存儲器編程的控制裝置或邏輯繼電器的交變電壓形輸入信號或電源裝置的交變電壓形輸入信號的電路裝置。對于識別作為這類控制裝置輸入信號的AC信號來說，區分或識別一定極限值或閾值是必不可少的。這個確定閾值的精確及快速檢測對于各種應用是特別有利的。一種公知的用于檢測超過或低于一個確定閾值的交變電壓形輸出信號的電路裝置表示在圖3中，及它在于將AC輸入電壓轉換成DC輸入電壓并然后測量其電平。對此使用了一種電路，它由一個半波或全波整流器、降壓器(分壓器)、濾波器(電容)及一個比較器組成。這種解決方案的缺點是，在輸入回路中必須使用RC濾波元件進行濾波，這就導致了過長的輸入及輸出延時。對于通用115/230V(50Hz)控制裝置，根據標準規程EN61131其電平值確定為VH＝79Veff及VL＝40Veff(電壓有效值)。因此在兩個半波之間的時間(半波整流時為20ms；全波整流時為10ms)中電容器的放電量必須小于。對此所必須使用的放電時間常數τ＝R*C將導致在輸入端從高信號到低信號轉換時，當最大輸入電壓(U+10％)為的情況下、到電容電壓達到低的閾值時將持續一個相當長的時間。相反的過程、即在輸入端從低信號到高信號轉換時電容器充電在最小輸入電壓時也持續相當長的時間。在實踐中該延時約為至少50-100ms。此外，根據EN61131(6.3.7.3)對用于可存儲器編程的控制裝置的交變電壓電源裝置或類似裝置應這樣進行不靈敏度試驗，即在低于確定的輸入電壓極限值時，控制裝置必須處于一個確定的狀態(例如關斷)。相反地在供電電壓回升時，控制裝置必須可靠地接通。為此，用于對這類電源裝置輸入電壓閾值監測的可靠測量是必不可少的。在傳統的電源裝置中，通常在進行整流及平波后對電源裝置的供電電壓進行檢測和監視(對此見圖1中點a和b)，并當一旦超過或低于一預定電壓閾值時將給予中央單元一個信號。尤其在用于小控制裝置及邏輯繼電器的電源裝置中，其中由于提供的安裝位置及成本原因，不可能使用大的平波電容器，用這種方法有所欠缺。在由于開或關的輸出端(如具有相應大電流消耗的各繼電器輸出端)的數目不同引起大的電流消耗區別的情況下，該傳統的方法將產生這樣的問題在一定的負載以上再不能保證確定的開及關。例如當在超過開通閾值時接通供電電壓及接通輸出端的情況下，供電電壓的平波將這樣的變壞，以致重新小于閾值，然后輸出端被關斷，負載下降及平波又得以改善，由此又超過了閾值，及輸出端又被接通、如此這般進行下去。這種變化重復下去，直到供電電壓具有距離相應閾值足夠的幅值或出現較小的負載時為止。本實用新型的任務在于，給出一種電路裝置，借助它能可靠地及快速地對低于或高于一確定幅度閾值的交變電壓形信號進行檢測。根據本實用新型，該任務通過獨立權利要求的特征來解決。借助根據本實用新型的電路裝置，檢測最好其頻率與待監測交變電壓形信號(AC信號)頻率相同的參考信號的過零點，不斷地檢測待監測信號半波的峰值點，與一閾值相比較，并當低于或高于該閾值時產生出一個邏輯信號。最好在過零點監測時所獲得的信號用于使一個微處理機產生中斷并由微處理機作進一步處理。通過本實用新型的主題實現閾值監測，它能在最短時間內可靠確定待監測AC信號的幅值高度。檢測時間在這里僅與AC信號的周期T有關，其中在半波整流的情況下檢測時間等于周期T，而在全波整流的情況下檢測時間等于半周期T/2。在將根據本實用新型的電路裝置用于監測電子裝置如可存儲器編程的控制裝置的AC輸入信號時，通過在盡早識別出電壓消失時產生出一個信號及進一步處理，以避免讀入信號輸入端，因此可以避免讀入非人為的信號狀態一例如由電壓消失引起的“邏輯零”。此外，當另外應用本實用新型直接監測電源裝置的交變電壓形供電電壓時，能保證可靠的監測并能與輸出側負載無關地對電源裝置的供電電壓進行確定的開或關。本實用新型另外的優點包括在從屬權利要求及以下對附圖的說明中。附圖為圖1用于監測電源裝置供電電壓的一個電路裝置的可能實施形式；圖2圖1中電路裝置的各種輸入、中間及輸出信號的狀態波形圖；圖3用于檢測交變電壓形輸入信號的閾值的傳統電路裝置；圖4用于實施本實用新型方法的一種根據本實用新型的電路裝置的可能實施形式(這里為檢測AC輸入信號)的概要圖；圖5圖4中電路裝置的各種輸入、中間及輸出信號的狀態波形圖。圖6A、6B為根據本實用新型優選實施方式的電壓監測電路裝置的詳細線路圖。圖1表示一個對用電器具供電的電源裝置2及根據本實用新型的用于對電源裝置2的供電壓的一個確定閾值L進行監測的電路裝置。這個圖示的電路裝置基本上由一個整流器4、一個分壓器6及一個比較器8的串聯電路組成。并且，在該圖示的實施例中整流器4是以二極管形式構成的，其中，它的陽極由電源電壓供電(連接到L1)，而其陰極則向一個由兩電阻R1、R2組成的分壓器6供電。其后連接的比較器8的第一輸入端與一個可確定的閾值相連接，而第二輸入端(比較輸入端)與位于R1及R2之間的抽頭相連接。該比較器8的輸出端與一個脈沖沿控制的觸發器14的狀態控制輸入端相連接。此外，該電路裝置具有一個過零點檢測器10，及一個延時級12。其中過零點檢測器10的一個監測輸入端與一參考信號(這里為供電電壓L1)相連接。該過零點檢測器10的輸出端與延時級12的輸入端相連接，該延時級的輸出端與觸發器14的脈沖沿控制輸入端相連接。圖4表示根據本實用新型的用于監測控制裝置，如可存儲器編程的控制裝置或類似裝置的交變電壓狀輸入信號(I1…In)的電路裝置。這個圖示的電路裝置被構造得基本上與圖1中所示的并在以上描述的裝置一樣。并且在該圖示實施例中整流器4同樣是以一個二極管形式構成的，其中它的陽極不是直接與供電電壓L1相連接，而是由輸入信號I供電。在圖2及5中以狀態波形圖的形式表示了根據圖1及4的電路裝置的工作方式為了監測電子控制裝置的交變電壓狀信號(AC信號)的一個確定幅度閾值，進一步應用根據本實用新型的方法。尤其是因為比較器8根據其性能不能承受這樣高的負信號，在一個第一步驟中借助整流器4消除負的AC半波信號。在所給出的電路裝置中使用例如型號為HC的C-MOS門電路作為比較器8。在此情況下，比較閾值L被設成C-MOS門電路供電電壓的一半，這里例如為5V/2＝2.5V。等效的交變電壓狀輸入信號的各個所要求的閾值通過分壓器6相應的分壓比來確定。根據低于或超過確定閾值L，在比較器8的輸出端上產生第一個二進制信號S1，該信號將輸入到觸發器14的狀態控制輸入端。在所示出的例子中使用一個脈沖沿控制的D觸發器，其中比較器8的輸出信號被連接到該D觸發器的D輸入端。該觸發器14的脈沖沿控制的T輸入端通過由過零點檢測器10及隨后的延時級12形成的信號供電。這里過零點檢測器10所監測的參考信號最好與待監測的AC信號具有相同的相位及頻率，并通過每個過零點的檢測構成第二個二進制信號S2。接著該信號S2被通過延時級12這樣地延時一個時延TV，即在AC信號幅值的相應峰值的時間點上產生一次狀態改變(脈沖沿信號)并由此構成第三個二進制信號S3。其中該時延TV最好為參考信號周期的四分之一。借助于在比較器8及延時級12的輸出端形成的信號S1和S3對觸發器14進行控制并形成第四個二進制信號S4。該信號S4則構成了決定標志，它指出閾值L是否被低于或被超出。然后在該位置上可借助信號S4進行相應的開關過程或采取相應的措施。在該電路裝置的一個優選實施例中至少以硬件和/或軟件的方式在一個微處理機中實現延時級12及觸發器14。有利的是，一方面整流器4和比較器8，另一方面過零點檢測器10各用一種C-MOS門電路實施，其中最好不按原定目的地使用C-MOS門電路的集成保護二極管來實施整流器4，以使它具有整流功能。在該實施方式中，不需要如圖1及4中所示的將整流器4串聯在分壓器6之前。在這里整流器4則與分壓器6中接地的電阻相并聯，其中整流器4的陽極同樣接地電位，其陰極與分壓器6的連接點并且與下級比較器8的比較輸入端相連接。在該實施形式中，在圖2所示位置上的整流器4被取消。有利的是在所有被描述的根據本實用新型的電路裝置的實施形式中使用一個抗高信號電平(輸入端電壓＞比較器8的供電電壓)的附加保護電路。為此最好用另一個二極管使其陽極與比較器8的輸入端相連接及使其陰極與比較器8的正供電端相連接。在一個特別優選的實施形式中，不管是用于整流的二極管(整流器4)還是用于過壓保護的二極管(未示出)均集成在C-MOS比較器8中。上述的過零點檢測器10的構成等同于由整流器4、分壓器6及比較器8組成的輸入電路，與它的區別在于，在過零點檢測器10中使用的分壓器6這樣定參數，用于比較器輸入端的分壓比接近1∶1，及與地電位連接的電阻R2被選得很大或干脆去掉。如果相應的微處理機的C-MOS輸入端設有集成的保護二極管，可考慮省去分立的C-MOSHC反相器，并且用微處理機的集成措施來實施比較器8和過零點檢測器10。在圖2中以時間順序表示出在圖1所示的電路裝置中形成的信號S1-S4以及電源裝置的待監測的交變電壓狀供電電壓。其中可以看出，對于大于閾值L的待監測供電電壓，在比較器8的輸出端產生出信號S1，與此同時，通過在參考信號峰值點的信號S3產生出一個邊沿，它用于詢問比較器輸出端的狀態，并由此形成第四個信號S4。該信號可用來保證在低于或高于供電電路的確定閾值時的可靠開關狀態和/或發出相應的狀態信號(輸出警報)。在圖5中以時間順序表示出在圖4所示的電路裝置中形成的信號S1-S4以及用于控制裝置的待監測的交變電壓狀輸入信號I。其中可以看出，在待監測輸入信號大于閾值L時在比較器8的輸出端產生出信號S1，與此同時，通過在參考信號峰值點的信號S3產生出一個邊沿，它用于詢問比較器輸出端的狀態，并由此形成第四信號S4。圖6A、6B為根據本實用新型優選實施方式的電壓監測電路裝置的詳細線路圖。圖6A中的電阻R22、R123、R23構成了圖1中的分壓器6。分別和電阻R22與R123、電阻R123與R23的連接點相連接的C-MOS門電路完成圖1中的整流器4和比較器8的功能，其輸出信號ACLOW、ACHIGH通過LP連接器連接至圖6B中的微控制器D1的P02、P03端口。而和電阻R24與R25的連接點相連接的C-MOS門電路完成圖1中的過零點檢測器10的功能，其輸出信號ACINT通過LP連接器連接至圖6B中的微控制器D1的P01端口。類似地，圖6A中的電阻對R6、R14；R7、R15；…；R13、R21構成了圖4中的分壓器6，而與其相連接的相應C-MOS門電路完成圖4中的整流器4和比較器8的功能，其輸出信號IN1-IN8通過LP連接器連接至圖6B中的微控制器D1的P10-P17端口。圖1及4中的觸發器14和延時級12的功能均由圖6B中的微控制器D1實現。圖6A中各元件的名稱及參數或型號在表1中說明，圖6B中各元件的名稱及參數或型號在表2中說明。本實用新型不局限在所描述的實施例上，而是包括與該實用新型構思等同功能的所有實施形式。由此設置了一個電路裝置，其中AC信號主要通過使用光電耦合進行電位隔離。對此，比較器8被光電耦合器取代。并在此情況下，閾值可由光電耦合器輸入二極管的導通電壓構成。當然如所描述的，同樣必須在光電耦合器的前面接一個分壓器6及一個整流器。所述過零點檢測器同樣可借助光電耦合器來實現。表1表1<<p>表2表2<tablesid="table4"num="004"><tablewidth="1016">序號元件號數量名稱及參數LT號—組成(4Z27-600.xx)1001010731-11單個印刷線路板焊板EZ2528-0001-0731-01EZ2528-0001-0731-01/5</table></tables>權利要求1.用于監測交變電壓形信號的一個確定幅度閾值(L)的電路裝置，其特征在于，它具有—一個整流器(4)、一個分壓器(6)及一個比較器(8)的串聯電路，其中整流器(4)的陽極與待監測信號相連接，其陰極向至少由二個電阻(R1、R2)組成的、布置在整流器(4)的陽極和地電位之間的分壓器(6)供電，并且分壓器(6)的抽頭與比較器(8)的比較輸入端相連接，以使得在比較器輸出端產生第一個二進制信號(S1)，—一個過零點檢測器(10)，它的監測輸入端與一個參考信號相連接，以構成第二個二進制信號(S2)，—一個連接在過零點檢測器(10)后面的延時級(12)，以形成一個限定時間的第三個二進制信號(S3)，—至少一個脈沖沿控制的觸發器(14)，—其中比較器輸出端與觸發器(14)的狀態控制輸入端相連接，及延時級(12)的輸出端與觸發器(14)的脈沖沿控制輸入端相連接，以使得在觸發器(14)的輸出端產生識別狀態的第四個信號(S4)。2.根據權利要求1的電路裝置，其特征在于觸發器(14)是一種D觸發器。3.根據權利要求1或2中一項的電路裝置，其特征在于該/每個觸發器(14)通過一個微控制器中的軟件來實現。4.根據權利要求1或2中一項的電路裝置，其特征在于延時級(12)通過一個微控制器中的軟件來實現。5.根據權利要求1或2中一項的電路裝置，其特征在于整流器(4)及比較器(8)用C-MOS門電路來實現，其中將一個集成的保護二極管作為整流器(4)來使用。6.根據權利要求1或2中一項的電路裝置，其特征在于整個電路裝置不包括分壓器(6)通過一個微控制器中的軟件來實現。7.用于監測交變電壓形信號的一個確定幅度閾值(L)的電路裝置，其特征在于，它具有—一個設在待監測信號與地電位之間的分壓器(6)；一個與分壓器(6)的連接于地電位的電阻相并聯的整流器(4)，其中整流器(4)的陽極與地電位連接；及一個后級比較器(8)，它的比較輸入端與整流器(4)的陰極連接點相連接，其中在比較器輸出端產生第一個二進制信號(S1)，—一個過零點檢測器(10)，它的監測輸入端與一參考信號相連接，以構成第二個二進制信號(S2)，—一個連接在過零點檢測器(10)后面的延時級(12)，以形成一個限定時間的第三個二進制信號(S3)，—至少一個脈沖沿控制的觸發器(14)，—其中比較器輸出端與觸發器(14)的狀態控制輸入端相連接，及延時級(12)的輸出端與觸發器(14)的脈沖沿控制輸入端相連接，以使得在觸發器(14)的輸出端產生識別狀態的第四個信號(S4)。8.根據權利要求7的電路裝置，其特征在于觸發器(14)是一種D觸發器。9.根據權利要求7或8中一項的電路裝置，其特征在于該/每個觸發器(14)通過一個微控制器中的軟件來實現。10.根據權利要求7或8中一項的電路裝置，其特征在于延時級(12)通過一個微控制器中的軟件來實現。11.根據權利要求7或8中一項的電路裝置，其特征在于整流器(4)及比較器(8)用C-MOS門電路來實現，其中將一個集成的保護二極管作為整流器(4)來使用。12.根據權利要求7或8中一項的電路裝置，其特征在于整個電路裝置不包括分壓器(6)通過一個微控制器中的軟件來實現。專利摘要本實用新型涉及用于監測交變電壓形信號的一個確定幅度閾值(L)的電路裝置。該電路裝置基本上由一個整流器(4)、一個分壓器(6)及一個比較器(8)的串聯電路組成,其中整流器(4)的陽極與待監測信號相連接,并在比較器輸出端產生第一個二進制信號(S1)。該電路裝置還具有一個過零點檢測器(10)及連接其后的延時級,其中檢測器監測輸入端與一個參考信號相連接并在其輸出端輸出二進制信號(S2)。通過后級延時級(12)形成限定時間的第三個二進制信號(S3)。為了估值的目的,比較器輸出端與一個觸發器(14)的狀態控制輸入端相連接及延時級(12)的輸出端與該觸發器(14)的一個脈沖沿控制輸入端相連接,以使得在觸發器(14)的輸出端產生識別狀態的第四個信號(S4)。文檔編號H02H3/24GK2366857SQ9824570公開日2000年3月1日申請日期1998年11月4日優先權日1997年11月4日發明者霍雷亞－斯特凡·庫爾卡申請人:金鐘-默勒有限公司