專利名稱:一種交流電壓過零點檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種交流電壓過零點檢測電路，包括正向運算電路、反向運算電路、比較運算電路。待檢測的交流電壓經(jīng)過正向運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。兩個輸出互相反向180度的交流電壓經(jīng)過比較運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時刻。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檢測電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及交流電壓過零點檢測電路。

【背景技術(shù)】
[0002]交流電過零點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，經(jīng)過零位時，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時檢測電路輸出高電平，當(dāng)交流電壓小于-VI時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時刻。此方法中有+VI，-VI兩個回差比較電壓阻礙了過零點檢測精度。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型針對目前公知的交流電壓過零點檢測電路中，兩個回差比較電壓阻礙了過零點檢測精，提供一種高精度的電壓信號過零點檢測電路。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種交流電壓過零點檢測電路，包括正向運算器、反相運算器和比較器；所述的正向運算器包括運算放大器U1B、電阻R5和電容Cl ;待測交流電壓輸入到所述的運算放大器UlB的反相輸入端，電阻R5和電容Cl并聯(lián)在運算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，所述的運算放大器UlB的同相端接地；所述的反相運算器包括運算放大器U1C、電阻R6和電容C2 ;待測交流電壓輸入到所述的運算放大器UlB的正相輸入端，電阻R6和電容C2并聯(lián)在運算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間，所述的運算放大器UlC的反相端接地；所述的比較器包括運算放大器UlD ;所述的運算放大器UlD的反相輸入端和同相輸入端分別與所述的運算放大器UlB和所述的運算放大器UlC的輸出端相連，所述的運算放大器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。
[0005]本實用新型中，輸入的待檢測的交流電壓分別經(jīng)過正向運算電路、反向運算電路得到互相反相180度的交流電壓，這兩個電壓經(jīng)過比較運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。整個電路結(jié)構(gòu)簡單，原理清楚。
[0006]在本實用的優(yōu)選方式中:在所述的運算放大器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。在所述的運算放大器UlB的輸出端與所述的運算放大器UlD的反相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R8 ;在所述的運算放大器UlC的輸出端與所述的運算放大器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)置在所述的運算放大器UlD的反相輸入端與+5V電源之間。在所述的運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)合附圖和實施例，對本實用新型進(jìn)行較為詳細(xì)的說明。

【附圖說明】

[0009]圖1是本實用新型實施例1原理圖。

【具體實施方式】
[0010]實施例1，本實施例是一種用來檢測交流電信號的過零點的過零點檢測電路，如圖1所示:本實施例的檢測電壓信號的過零點的檢測電路包括正向運算器、反相運算器和比較器。
[0011 ] 其中，正向運算器包括運算放大器U1B、電阻R5和電容Cl ;待測交流電壓VAC輸入到運算放大器UlB的反相輸入端，電阻R5和電容Cl并聯(lián)在運算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器UlB的同相端接地；在所述的運算放大器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]反相運算器包括運算放大器U1C、電阻R6和電容C2 ;待測交流電壓VAC輸入到運算放大器UlB的正相輸入端，電阻R6和電容C2并聯(lián)在運算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器UlC的反相端接地；運算放大器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]比較器包括運算放大器UlD ;運算放大器UlD的反相輸入端和同相輸入端分別與運算放大器UlB和所述的運算放大器UlC的輸出端相連，運算放大器UlB的輸出端與運算放大器UlD的反相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R8 ;在運算放大器UlC的輸出端與運算放大器UlD的同相輸入端之間設(shè)置有限流電阻RlO ;運算放大器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。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)置在運算放大器UlD的反相輸入端與+5V電源之間。在運算放大器的輸出上還通過上拉電阻Rll接3.3V的直流電。
[0014]本實施例利用運放的運算功能將要測量的交流電壓信號處理后得到兩個互相反相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。此兩個電壓進(jìn)行比較運算，交叉的時刻就是電路輸出方波上升沿、下降沿的時刻，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處檢測誤動作，由此提高了過零點的測量精度。
[0015]根據(jù)這個工作原理，交流電壓過零點測量電路如下圖1所示。圖1中的電路由運放UlB構(gòu)成的正向運算器、運放UlC構(gòu)成的反向運算器，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濾波運算后得到與輸入交流電壓VAC相同的交流電壓VAC2。兩個互相反相的交流電壓信號VAC1，VAC2經(jīng)過UlD比較運算器，能計算出VACl與VAC2的交會時刻，由此輸入交流電壓VAC大于OV時，UlD的輸出CAP為高電平，輸入交流電壓VAC小于OV時，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。
[0016]本實施例中的交流信號過零點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，將傳送數(shù)據(jù)在過零點前后一小段時間其它時間由于噪聲的影響不能傳送數(shù)據(jù)，因此，需要有一個過零點檢測，當(dāng)電力線載波通信要求速度高時，對過零點精確度要求更高，本實施例的交流信號過零點檢測電路正好填補(bǔ)這一要求。
【權(quán)利要求】
1.一種交流電壓過零點檢測電路，其特征在于:包括正向運算器、反相運算器和比較器; 所述的正向運算器包括運算放大器U1B、電阻R5和電容Cl ;待測交流電壓輸入到所述的運算放大器UlB的反相輸入端，電阻R5和電容Cl并聯(lián)在運算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，所述的運算放大器UlB的同相端接地； 所述的反相運算器包括運算放大器U1C、電阻R6和電容C2 ;待測交流電壓輸入到所述的運算放大器UlB的正相輸入端，電阻R6和電容C2并聯(lián)在運算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間，所述的運算放大器UlC的反相端接地； 所述的比較器包括運算放大器UlD ;所述的運算放大器UlD的反相輸入端和同相輸入端分別與所述的運算放大器UlB和所述的運算放大器UlC的輸出端相連，所述的運算放大器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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電壓過零點檢測電路，其特征在于:在所述的運算放大器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檢測電路，其特征在于:在所述的運算放大器UlB的輸出端與所述的運算放大器UlD的反相輸入端之間設(shè)置有限流電阻R8 ;在所述的運算放大器UlC的輸出端與所述的運算放大器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檢測電路，其特征在于:在所述的運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