一種高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)裝置，還涉及一種高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)方法，屬于信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的交流信號(hào)過零檢測(cè)電路種類繁多，其中利用光耦器件進(jìn)行過零檢測(cè)的電路得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有光耦器件檢測(cè)裝置是用兩個(gè)光耦構(gòu)成，其檢測(cè)方法是利用交流信號(hào)在接近過零點(diǎn)時(shí)光耦截止的特性實(shí)現(xiàn)過零點(diǎn)的檢測(cè)。由于光耦的截止并不是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)交流信號(hào)的過零點(diǎn)，因此存在死區(qū)、過零不精確、誤差大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中光耦器件過零檢測(cè)存在死區(qū)、過零不精確、誤差大的技術(shù)問題，并且能夠?qū)θ嘟涣餍盘?hào)的正負(fù)過零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)裝置所采用的技術(shù)方案為:
包括信號(hào)處理單元、連接于待檢測(cè)三相交流電與信號(hào)處理單元之間的三組正負(fù)過零檢測(cè)電路，待檢測(cè)三相交流電中的任兩項(xiàng)組合引出三組正負(fù)過零檢測(cè)端，每一組正負(fù)過零檢測(cè)端連接一組正負(fù)過零檢測(cè)電路；
所述正負(fù)過零檢測(cè)電路包括:第一光耦器件、第二光耦器件、第一非門、第二非門以及或非門；第一光耦器件的發(fā)光二極管與第二光耦器件的發(fā)光二極管反向并聯(lián)后，連接于對(duì)應(yīng)正負(fù)過零檢測(cè)端之間；第一光耦器件的光敏三極管的集電極串聯(lián)第一非門后，與信號(hào)處理單元的第一輸入口連接，第一光耦器件的光敏三極管的發(fā)射極接地;第二光耦器件的光敏三極管的集電極串聯(lián)第二非門后，與信號(hào)處理單元的第三輸入口連接，第二光耦器件的光敏三極管的發(fā)射極接地;所述或非門的兩個(gè)輸入端分別與第一非門的輸出端、第二非門的輸出端連接，或非門的輸出端與信號(hào)處理單元的第二輸入口連接；
第一光耦器件的光敏三極管的集電極、第二光耦器件的光敏三極管的集電極還分別與電源VCC電連接；
所述信號(hào)處理單元根據(jù)第一輸入口、第二輸入口、第三輸入口輸出的電平信號(hào)檢測(cè)正負(fù)過零點(diǎn)。
各所述正負(fù)過零檢測(cè)端串聯(lián)限流電阻后與對(duì)應(yīng)正負(fù)過零檢測(cè)電路連接。
[0006]所述第一光耦器件的光敏三極管的集電極、第二光耦器件的光敏三極管的集電極分別串聯(lián)各自的上拉電阻后與電源VCC電連接。
[0007]本發(fā)明還提供了一種高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)方法，是采用上述高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零裝置實(shí)現(xiàn)的，具體包括如下步驟: 步驟一:設(shè):
第一組正負(fù)過零檢測(cè)電路的第一光耦器件的發(fā)光二極管的陽(yáng)極與待檢測(cè)三相交流電的U端連接，陰極與待檢測(cè)三相交流電的V端連接;對(duì)應(yīng)的，第一光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號(hào)記為:S1，第二光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號(hào)記為:S2;第一非門、或非門、第二非門輸出的信號(hào)分別記為:P1、P2、P3;
第二組正負(fù)過零檢測(cè)電路的第一光耦器件的發(fā)光二極管的陽(yáng)極與待檢測(cè)三相交流電的U端連接，陰極與待檢測(cè)三相交流電的W端連接;對(duì)應(yīng)的，第一光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號(hào)記為:S3，第二光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號(hào)記為:S4;第一非門、或非門、第二非門輸出的信號(hào)分別記為:P4、P5、P6;
第三組正負(fù)過零檢測(cè)電路的第一光耦器件的發(fā)光二極管的陽(yáng)極與待檢測(cè)三相交流電的V端連接，陰極與待檢測(cè)三相交流電的W端連接;對(duì)應(yīng)的，第一光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號(hào)記為:S5，第二光親器件的光敏三極管集電極輸出的電信號(hào)記為:S6;第一非門、或非門、第二非門輸出的信號(hào)分別記為:P7、P8、P9;
步驟二:定義如下標(biāo)志；1^1381、;1^1382、;1^1383、;1^1384、;1^1385、;1^1386，并條件賦值如下:
(1)SI上升沿時(shí)，設(shè)置f Iagl=I，flag2=0;
S2上升沿時(shí)，設(shè)置f Iagl=O，f lag2=l ；
(2)33上升沿時(shí)，設(shè)置^&83=141&84=0;
S4上升沿時(shí)，設(shè)置f lag3=0，f lag4=l ；
(3)35上升沿時(shí)，設(shè)置^&85=141&86=0;
S6上升沿時(shí)，設(shè)置f lag5=0，f lag6=l ；
步驟三:信號(hào)處理單元對(duì)方波信號(hào)P2、P5、P8的脈沖寬度進(jìn)行測(cè)量，計(jì)數(shù)值分別為N1、N2、N3;
步驟四:根據(jù)(Nl)/2時(shí)，flagl、flag2的值，判斷UV端的正負(fù)過零點(diǎn)，具體如下:
(1)若行&81=141&82=0，則通過其1/0輸出口1輸出窄脈沖01，01對(duì)應(yīng)交流信號(hào)1]、￥的負(fù)向過零點(diǎn)；
(2)若行&81=041&82=1，則通過其1/0輸出口2輸出窄脈沖02，02對(duì)應(yīng)交流信號(hào)1]、￥的正向過零點(diǎn)；
步驟五:根據(jù)(N2)/2時(shí)，flag3、flag4的值，判斷UW端的正負(fù)過零點(diǎn)，具體如下:
(1)若行&83=141&84=0，則通過其1/0輸出口3輸出窄脈沖03，03對(duì)應(yīng)交流信號(hào)1]、1的負(fù)向過零點(diǎn)；
(2)若行&83=041&84=1，則通過其1/0輸出口4輸出窄脈沖04，04對(duì)應(yīng)交流信號(hào)1]、￥的正向過零點(diǎn)；
步驟六:根據(jù)(N2)/2時(shí)，flag5、flag6的值，判斷VW端的正負(fù)過零點(diǎn)，具體如下:
(1)若行&85=141&86=0，則通過其1/0輸出口5輸出窄脈沖05，05對(duì)應(yīng)交流信號(hào)￥、1的負(fù)向過零點(diǎn)；
(2)若flag5=0，flag6=l，則通過其I/O輸出口6輸出窄脈沖Q6，Q6對(duì)應(yīng)交流信號(hào)V、W的正向過零點(diǎn)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，使用方便，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明提供的高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)裝置的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0011]如圖1所示，高精度三相交流信號(hào)正負(fù)過零檢測(cè)裝置，包括信號(hào)處理單元和三組正負(fù)過零檢測(cè)電路。優(yōu)選的，信號(hào)處理單元的型號(hào)為:EPM240GT100C5。為了對(duì)三相交流信號(hào)U、V、W中的任兩相間的正負(fù)過零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，分別引出UV、UW、VW三個(gè)正負(fù)過零檢測(cè)端，與三組正負(fù)過零檢測(cè)電路——對(duì)應(yīng)連接，具體連接關(guān)系如下:
對(duì)于第一組正負(fù)過零檢測(cè)電路:
第一光耦器件Ul的發(fā)光二極管的陽(yáng)極串聯(lián)限流電阻R1、R2后與待檢測(cè)三相交流信號(hào)的U端連接，陰極與待檢測(cè)三相交流信號(hào)的V端連接。第一光耦器件Ul的光敏三極管的集電極串聯(lián)上拉電阻R3后與電源VCC連接，串聯(lián)第一非門Gl后接入信號(hào)處理單元的I/O輸入口 I，第一光耦器件Ul的光敏三極管的發(fā)射極接地。
[0012]第二光耦器件U2的發(fā)光二極管的陽(yáng)極與待檢測(cè)三相交流信號(hào)的V端連接，陰極與第一光耦器件Ul的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接。第二光耦器件U2的光敏三極管的集電極串聯(lián)上拉電阻R4后與電源VCC連接，串聯(lián)第二非門G2后接入信號(hào)處理單元的I/O輸入口 3，第二光耦器件U2的光敏三極管的發(fā)射極接地。
[0013]或非門Xl的輸入端分別連接第一非門Gl的輸出端、第二非門G2的輸出端，或非門Xl的輸出端與信號(hào)處理單元的I/o輸入口 2連接。
[0014]當(dāng)三相交流信號(hào)的U-V端波形輸出正半周時(shí)，第一光耦器件Ul的發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，第一光耦器件Ul的光敏三極管導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)第一非門Gl取反后，輸出高電平；同時(shí)第二光耦器件U2的發(fā)光二極管截止，第二光耦器件U2的光敏三極管截止，輸出高電平，經(jīng)第二非門G2取反后，輸出低電平，此時(shí)，或非門Xl輸出低電平。當(dāng)三相交流信號(hào)的U-V端波形輸出負(fù)半周時(shí)，第二光耦器件U2的發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，第二光耦器件U2的光敏三極管導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)第二非門G2取反后，輸出高電平；同時(shí)第一光耦器件Ul的發(fā)光二極管截止，第一光親器件Ul的光敏三極管截止，輸出高電平，經(jīng)第一非門Gl取反后，輸出低電平，此時(shí)，或非門Xl輸出低電平。
[0015]第二組正負(fù)過零檢測(cè)電路、第三組正負(fù)過零檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)均與第一組正負(fù)過零檢測(cè)電路相同。
[0016]對(duì)于第二組正負(fù)過零檢測(cè)電路:
第一光耦器件U3的發(fā)光二極管的陽(yáng)極串聯(lián)限流電阻R5、R6后與待檢測(cè)三相交流信號(hào)的U端連接，陰極與待檢測(cè)三相交流信號(hào)的W端連接。第一光耦器件U3的光敏三極管的集電極串聯(lián)上拉電阻R7后與電源VCC連接，串聯(lián)第一非門G3后接入信號(hào)處理單元的I/O輸入口4，第一光耦器件U3的光敏三極管的發(fā)射極接地。
[0017]第二光耦器件U4的發(fā)光二極管的陽(yáng)極與待檢測(cè)三相交流信號(hào)的V端連接，陰極與第一光耦器件U3的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接。第二光耦器件U4的光敏三極管的集電極串聯(lián)上拉電阻R8后與電源VCC連接，串聯(lián)第二非門G4后接入信號(hào)處理單元的I/O輸入口 6，第二光耦器件U4的光敏三極管的發(fā)射極接地。
[0018]或非門X2的輸入端分別連接第一非門G3的輸出端、第二非門G4的輸出端，或非門X2的輸出端與信號(hào)處理單元的I/O輸入口 5連接。
[0019]當(dāng)三相交流信號(hào)的U-W端波形輸出正半周時(shí)，第一光耦器件U3的發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，第一光親器件U3的光敏三極管導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)第一非門G3取反后，輸出高電平；同時(shí)第二光耦器件U4的發(fā)光二極管截止，第二光耦器件U4的光敏三極管截止，輸出高電平，經(jīng)第二非門G4取反后，輸出低電平，此時(shí)，或非門X2輸出低電平。當(dāng)三相交流信號(hào)的U-W端波形輸出負(fù)半周時(shí)，第二光耦器件U4的發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，第二光耦器件U4的光敏三極管導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)第二非門G4取反后，輸出高電平；同時(shí)第一光耦器件U3的發(fā)光二極管截止，第一光耦器件U3的光敏三極管截止，輸出高電平，經(jīng)第一非門G3取反后，輸出低電平，此時(shí)，或非門X2輸出低電平。
[0020]同樣的，對(duì)于第三組正負(fù)過零檢測(cè)電路:
第一光耦器件U5的發(fā)光二極管的陽(yáng)極串聯(lián)限流電阻R9、R10后與待檢測(cè)三相交流