一種基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，包括電阻分壓單元、電平轉(zhuǎn)換單元、基準(zhǔn)電壓單元和過零檢測單元，所述電阻分壓單元的輸入端連接于所述電源變壓器的次級端，電阻分壓單元的輸出端連接于所述電平轉(zhuǎn)換單元，所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接于基準(zhǔn)電壓單元與過零檢測單元，所述基準(zhǔn)電壓單元連接于所述MCU與系統(tǒng)電路的直流電壓輸入端。本實用新型通過利用小型終端設(shè)備的低電壓供電電路進(jìn)行過零檢測，同時所用電路基于簡單的阻容網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)，有效降低了過零檢測電路復(fù)雜度和檢測成本，提高了過零監(jiān)測準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，在低壓電力載波傳輸系統(tǒng)中能夠得到廣泛應(yīng)用。
【專利說明】一種基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電路檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的涉及一種基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對交流電路信號進(jìn)行過零監(jiān)測具有重要的實用價值，通過過零監(jiān)測能夠準(zhǔn)確確定信號頻率、過零時刻等重要電路信息，現(xiàn)有技術(shù)中絕大多數(shù)的過零檢測電路都是直接從市電220V上取50HZ信號進(jìn)行檢測，現(xiàn)有技術(shù)中的這種過零檢測電路具有以下缺陷:一是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二是要求電路器件有較高的耐壓性，因為其要直接接觸220V電源，而實際中耐壓高的電路器件，一般體積大、成本高且功耗大，同時出現(xiàn)故障的可能性也高，造成了這種過零監(jiān)測電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，同時功耗較大，穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型基于上述現(xiàn)有技術(shù)問題，創(chuàng)新的提出一種全新的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，通過利用小型終端設(shè)備的低電壓供電電路進(jìn)行過零檢測，同時所用電路基于簡單的阻容網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)，有效降低了過零檢測電路復(fù)雜度和檢測成本，同時提高了過零監(jiān)測準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，在低壓電力載波傳輸系統(tǒng)中能夠得到廣泛應(yīng)用。
[0004]本實用新 型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，所述小型終端設(shè)備包括電源變壓器、AC/DC轉(zhuǎn)換單元和MCU與系統(tǒng)電路，所述電源變壓器的初級端連接高壓交流電源，次級端連接AC/DC轉(zhuǎn)換單元，AC/DC轉(zhuǎn)換單元的直流電壓輸出端連接MCU與系統(tǒng)電路，所述過零檢測電路系統(tǒng)包括電阻分壓單元、電平轉(zhuǎn)換單元、基準(zhǔn)電壓單元和過零檢測單元，所述電阻分壓單元的輸入端連接于所述電源變壓器的次級端，電阻分壓單元的輸出端連接于所述電平轉(zhuǎn)換單元，所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接于基準(zhǔn)電壓單元與過零檢測單元，所述基準(zhǔn)電壓單元連接于所述MCU與系統(tǒng)電路的直流電壓輸入端。
[0006]進(jìn)一步的根據(jù)本實用新型所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其中所述電阻分壓單元采用順序相接的若干電阻構(gòu)成，所述電平轉(zhuǎn)換單元由若干電容構(gòu)成，所述基準(zhǔn)電壓單元包括有分壓電阻，所述MCU與系統(tǒng)電路具有A/D轉(zhuǎn)換功能，并同時作為所述過零檢測單元。
[0007]進(jìn)一步的根據(jù)本實用新型所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其中所述電阻分壓單元采用三個順序串接的電阻R1、電阻R2、電阻R3構(gòu)成，且所述電阻Rl的一端接所述電源變壓器的一個次極端，電阻R3的一端接所述電源變壓器的另一個次極端，電阻Rl和電阻R3的另一端分別連接于電阻R2的兩端，從電阻R2兩端提取與高壓交流電源同頻同相的過零檢測信號，所述電平轉(zhuǎn)換單元由兩個電容Cl、C2構(gòu)成，所述電容C2的一端連接電阻R2和電阻R3之間的連接點，電容C2的另一端連接到MCU與系統(tǒng)電路的接地端，電容Cl的一端連接到電阻Rl和電阻R2之間的連接點，電容Cl的另一端作為過零檢測信號的輸出端而連接于所述MCU與系統(tǒng)電路。
[0008]進(jìn)一步的根據(jù)本實用新型所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其中所述基準(zhǔn)電壓單元包括電阻R4和電阻R5，電阻R4的一端接MCU與系統(tǒng)電路的直流供電VCC端，電阻R5的一端接MCU與系統(tǒng)電路的接地端，電阻R4和電阻R5的另一端相互對接，并與所述電容Cl的過零檢測信號輸出端相接。
[0009]進(jìn)一步的根據(jù)本實用新型所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其中所述電阻R4和電阻R5阻值相等，所述電容Cl的過零檢測信號輸出端輸出的電壓波形是以MCU與系統(tǒng)電路的直流供電電壓VCC的一半為中心的正弦波。
[0010]進(jìn)一步的根據(jù)本實用新型所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其中所述電源變壓器的初級端所連接的高壓交流電源為220V市電，所述電阻R2兩端的電壓保持在2V左右。
[0011]通過本實用新型的技術(shù)方案至少能夠達(dá)到以下技術(shù)效果:
[0012]I)、基于小型終端設(shè)備的低電壓供電電路進(jìn)行過零檢測，有效避免了耐壓電路器件的使用，大大簡化了過零檢測電路結(jié)構(gòu)，所用電路器件少，可在小型終端設(shè)備中輕易增力口，具有很強(qiáng)的實用價值。
[0013]2)、所述過零檢測電路由無源阻容網(wǎng)絡(luò)組成，功耗極小，可做到0.004瓦以下，可靠性極高，只要電源變壓器不壞，電路就可正常工作，成本極低，約0.2元人民幣，具有廣闊的市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1為本實用新型所述基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]附圖2為本實用新型所述基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)的優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)原理圖。
[0016]附圖3為本實用新型所述過零檢測電路系統(tǒng)輸出電壓信號的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚的理解本實用新型，但并不因此限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0018]小型終端設(shè)備的電源系統(tǒng)多數(shù)都是采用電源變壓器將220V電壓降到十幾伏，再通過電橋整流，將220V交流市電轉(zhuǎn)換為十幾伏的直流電，給小型終端設(shè)備供電。因此小型終端設(shè)備的電源變壓器的初級接220V市電，而次級則輸出十幾伏的交流電，這十幾伏的交流電的電壓信號的波形卻與220V市電的波形同頻、同相，只是電壓幅度有所降低，因此電源變壓器降壓后的十幾伏的交流電信號的過零特性完全能夠反映220V市電的過零特性，本實用新型的創(chuàng)新即基于此，通過從小型終端設(shè)備的電源變壓器的次級端提取交流過零信號，利用小型終端設(shè)備已有的電路，再增加一些簡單的阻容網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到對220V高電壓的過零檢測目的。
[0019]如附圖1所示，小型終端設(shè)備的電路系統(tǒng)包括電源變壓器、AC/DC轉(zhuǎn)換單元和MCU與系統(tǒng)電路，電源變壓器的初級端連接220V市電，次級端連接于AC/DC轉(zhuǎn)換單元，所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元具體包括整流器和連接于整流器輸出端的DC/DC轉(zhuǎn)換器，通過AC/DC轉(zhuǎn)換單元將交流電信號轉(zhuǎn)換為直流信號后供電給小型終端設(shè)備的核心電路部件，通常都至少包括有MCU與系統(tǒng)電路，這是現(xiàn)有技術(shù)中小型終端設(shè)備最為常用的電路結(jié)構(gòu)，也是本實用新型所述過零監(jiān)測電路系統(tǒng)優(yōu)選適用的終端電路結(jié)構(gòu)。
[0020]如附圖1所示，本實用新型所述過零檢測電路系統(tǒng)整體包括電阻分壓單元、電平轉(zhuǎn)換單元、基準(zhǔn)電壓單元和過零檢測單元。其中電阻分壓單元連接于電源變壓器的次級端，用于對電源變壓器次級端的輸出電壓做進(jìn)一步降壓處理，以便于過零檢測。電阻分壓單元的輸出端連接于電平轉(zhuǎn)換單元，所述電平轉(zhuǎn)換單元用于將所提取電壓信號與小型終端設(shè)備的直流電平進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接于基準(zhǔn)電壓單元與過零檢測單元，所述基準(zhǔn)電壓單元同時連接于小型終端設(shè)備的MCU與系統(tǒng)電路的電壓輸入端，以將待檢測電壓信號的過零電壓與小型終端設(shè)備的MCU與系統(tǒng)電路的VCC電源電壓保持一致，以便于MCU與系統(tǒng)電路作為過零檢測單元對電壓信號進(jìn)行過零檢測，所述過零檢測單元用于對所提取的低壓電壓信號進(jìn)行過零檢測，優(yōu)選的可直接使用小型終端設(shè)備的MCU與系統(tǒng)電路作為過零檢測單元，因為MCU中都具有A/D轉(zhuǎn)換功能，能夠直接檢測電壓的過零特性。當(dāng)然所述的過零檢測單元也可以是現(xiàn)有的其他過零檢測器硬件(圖中虛線)，比如A/D轉(zhuǎn)換器或方波生成器等，借助小型終端設(shè)備的電壓特性同樣能夠解決本實用新型的技術(shù)問題。
[0021]附圖2進(jìn)一步給出附圖1所示系統(tǒng)的優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)，也是本實用新型所述基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)的優(yōu)選實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)，其中所述電阻分壓單元采用三個順序相接的電阻Rl、R2、R3構(gòu)成，電平轉(zhuǎn)換單元由兩個電容Cl、C2構(gòu)成，基準(zhǔn)電壓單元包括有兩個電阻，過零檢測單元直接采用小型終端設(shè)備中的MCU與系統(tǒng)電路。具體的所述電阻R1、R2、R3順序相接成串聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)，且電阻Rl的一端接小型終端設(shè)備的電源變壓器的一個次極端，電阻R3的一端接小型終端設(shè)備的電源變壓器的另一個次極端，電阻Rl和R3的另一端分別連接于電阻R2的兩端，這樣經(jīng)電源變壓器降至十幾伏的電壓通過三個電阻后進(jìn)一步分壓，從電阻R2兩端提取檢測電壓信號，小型終端設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下工作時，通過對電阻Rl、R2、R3取適當(dāng)?shù)闹?，使電阻R2兩端的電壓保持在2V左右，這樣即使外部環(huán)境有變化電阻R2兩端的電壓也在可測量的范圍內(nèi)，完全能夠使用小型終端設(shè)備中的MCU進(jìn)行檢測。同時電阻R2兩端的電壓波形與電源變壓器初級端的220V市電電壓波形、以及電源變壓器次極端的電壓波形完全一致，只是電壓幅值有所降低，因此通過對電阻R2上的電壓波形進(jìn)行檢測即可獲知220V市電的過零特性。由于電阻R2兩端的電壓與小型終端設(shè)備的MCU與系統(tǒng)電路上的直流電平是不一致的,要想用小型終端設(shè)備中的MCU與系統(tǒng)電路檢測這個電阻R2上的交流信號還必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電容Cl、C2構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換單元就是完成此工作，其中電容C2的一端接電阻R2、R3之間的連接點，電容C2的另一端接到MCU與系統(tǒng)電路的接地端；電容Cl的一端接電阻Rl、R2之間的連接點，電容Cl的另一端作為過零檢測的信號輸出端連接于MCU與系統(tǒng)電路，為了使MCU與系統(tǒng)電路對信號的過零檢測更加簡單，基準(zhǔn)電壓單元中的電阻R4的一端接MCU與系統(tǒng)電路的直流供電VCC端，電阻R5的一端接MCU與系統(tǒng)電路的接地端，電阻R4、R5的另一端相互對接，并與電容Cl的所述信號輸出端相接，同時電阻R4和R5取值相等；這樣通過電阻R4、R5，使得電容Cl的信號輸出端如附圖2中為A點的電壓波形是一個以MCU與系統(tǒng)電路的直流供電電壓VCC的一半即以1/2VCC為中心的正弦波，其波形和220V市電的波形同頻、同相，如附圖3所示。本實用新型優(yōu)選直接采用小型終端設(shè)備的MCU與系統(tǒng)電路作為過零檢測單元，因為現(xiàn)在的MCU都具有A/D轉(zhuǎn)換功能，同時也不必再用電路對電容Cl信號輸出端的正弦波進(jìn)行整形，可通過MCU對電容Cl的信號輸出端的波形電壓進(jìn)行采樣，并與1/2VCC直流電壓比較，當(dāng)波形電壓由大于1/2VCC直流電壓變化到小于1/2VCC直流電壓，或波形電壓由小于1/2VCC直流電壓變化到大于1/2VCC直流電壓時，即認(rèn)為220V市電在過零，如附圖3所示，從而準(zhǔn)確檢測過零時刻特性，并基于此可獲知電壓波形信號的頻率等信息，可通過與MCU相連的系統(tǒng)電路輸出檢測結(jié)果。本實用新型就是基于這種原理，既避開了直接從市電電源提取高電壓信號，同時又有效利用了現(xiàn)有小型終端設(shè)備自身的MCU與系統(tǒng)電路的A/D轉(zhuǎn)化功能來實現(xiàn)過零檢測，且為了適應(yīng)MCU與系統(tǒng)電路的檢測過程，創(chuàng)新的設(shè)計了電平轉(zhuǎn)換單元與基準(zhǔn)電壓單元，以將所提取的電壓波形信號的基準(zhǔn)電壓值取為MCU與系統(tǒng)電路直流供電電壓VCC的一半，在保證檢測精度的同時更加簡化了檢測過程。
[0022]當(dāng)然本實用新型的創(chuàng)新并不局限于具體的電壓值，對于380伏或者其他更高的交流電壓信號都可使用基于本實用新型創(chuàng)新構(gòu)思的過零監(jiān)測電路來檢測器過零電壓信號。
[0023]以上僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進(jìn)行了描述，并不將本實用新型的技術(shù)方案限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實用新型的主要技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上所作的任何公知變形都屬于本實用新型所要保護(hù)的技術(shù)范疇，本實用新型具體的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的記載為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，所述小型終端設(shè)備包括電源變壓器、AC/DC轉(zhuǎn)換單元和MCU與系統(tǒng)電路，所述電源變壓器的初級端連接高壓交流電源，次級端連接AC/DC轉(zhuǎn)換單元，AC/DC轉(zhuǎn)換單元的直流電壓輸出端連接MCU與系統(tǒng)電路，其特征在于，所述過零檢測電路系統(tǒng)包括電阻分壓單元、電平轉(zhuǎn)換單元、基準(zhǔn)電壓單元和過零檢測單元，所述電阻分壓單元的輸入端連接于所述電源變壓器的次級端，電阻分壓單元的輸出端連接于所述電平轉(zhuǎn)換單元，所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接于基準(zhǔn)電壓單元與過零檢測單元，所述基準(zhǔn)電壓單元連接于所述MCU與系統(tǒng)電路的直流電壓輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻分壓單元采用順序相接的若干電阻構(gòu)成，所述電平轉(zhuǎn)換單元由若干電容構(gòu)成，所述基準(zhǔn)電壓單元包括有分壓電阻，所述MCU與系統(tǒng)電路具有A/D轉(zhuǎn)換功能，并同時作為所述過零檢測單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻分壓單元采用三個順序串接的電阻R1、電阻R2、電阻R3構(gòu)成，且所述電阻Rl的一端接所述電源變壓器的一個次極端，電阻R3的一端接所述電源變壓器的另一個次極端，電阻Rl和電阻R3的另一端分別連接于電阻R2的兩端，從電阻R2兩端提取與高壓交流電源同頻同相的過零檢測信號，所述電平轉(zhuǎn)換單元由兩個電容Cl、C2構(gòu)成，所述電容C2的一端連接電阻R2和電阻R3之間的連接點，電容C2的另一端連接到MCU與系統(tǒng)電路的接地端，電容Cl的一端連接到電阻Rl和電阻R2之間的連接點，電容Cl的另一端作為過零檢測信號的輸出端而連接于所述MCU與系統(tǒng)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓單元包括電阻R4和電阻R5，電阻R4的一端接MCU與系統(tǒng)電路的直流供電VCC端，電阻R5的一端接MCU與系統(tǒng)電路的接地端，電阻R4和電阻R5的另一端相互對接，并與所述電容Cl的過零檢測信號輸出端相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻R4和電阻R5阻值相等，所述電容Cl的過零檢測信號輸出端輸出的電壓波形是以MCU與系統(tǒng)電路的直流供電電壓VCC的一半為中心的正弦波。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的基于小型終端設(shè)備的過零檢測電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變壓器的初級端所連接的高壓交流電源為220V市電，所述電阻R2兩端的電壓保持在2V左右。
【文檔編號】G01R19/175GK203720254SQ201420080774
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】趙新正, 王陽 申請人:陜西凱星電子科技有限責(zé)任公司