一種大量程交流信號過零檢測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大量程交流信號過零檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 過零檢測指的是交流信號正負半周轉(zhuǎn)換時刻的檢測。在實際的應用中，檢測電路 中處理的輸入信號幅值范圍是在一個比較小的范圍內(nèi)的，如1~5V，而實際輸入信號的幅 值變化范圍大。對幅值小的信號，需要先進行放大處理，對幅值大的信號則要先進行降壓轉(zhuǎn) 換。
[0003] 在實際的應用中，如在系統(tǒng)啟動的時候，信號的幅值比較?。ǔＴ谖⒎墸?，而正 常工作時，信號的幅值比較大（可達數(shù)百伏）。如無刷直流電機的啟動，中頻感應加熱電源 的啟動等，要同時解決大信號和小信號的過零檢測精度，需要特殊的處理電路才能實現(xiàn)。
[0004] 由于電路的本底噪聲，當輸入信號小到一個門限％后，輸出的就是隨機干擾信號， 這時過零檢測的輸出是沒有意義的。另外若輸入信號帶有高頻干擾信號，在過零檢測時應 把這些干擾去掉以后輸出。
[0005] 現(xiàn)有的過零檢測方法采用以下幾種技術(shù)方案：
[0006] (1)降壓電路
[0007] 把高電壓信號降壓處理是一種典型的處理方式，設輸入為Asin(wt)，降壓比例為 k。電路的本底噪聲N(t)，則處理電路的輸出Y(t)為：
[0008]
[0009] 本底噪聲的幅值為Vz，過零檢測的輸出為：
[0010]
[0011] Y(t)的值從0到、間這段時間就是過零檢測的誤差。對應的時間差為
[0012]
[0013] 從這個表達式可以看出，由于降壓了 k倍，誤差角度從arcsin(Vz/A)變化到 arcsin(kVz/A)，增加了近k倍，影響了檢測精度。
[0014] (2)光隔限流電路
[0015] 通過限流電路，限制流過光電隔離器件電流，保證在高電壓的時候流過光電隔離 器件的電流仍在允許范圍，從而實現(xiàn)高電壓信號的檢測。因為電路結(jié)果簡單、成本低，這類 電路也是目前過零檢測電路中用得較為普遍的一種電路。
[0016] 設輸入限流電阻為R，光電隔離器件的最小導通電流為，則過零檢測的輸出為：
[0017]
[0018] 若光電隔離器件的最大允許導通電流為IMX，則R=A/IMX。光隔電流從0到1_間 這段時間就是過零檢測的誤差。對應的時間差為
[0019]
[0020] 一般1_為I_的1/10~1/100,因此這個檢測誤差是比較大的。使這類電路往往 只能用在精度要求不高的應用場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種大量程交流信號過零檢測方法及裝置，能 夠同時實現(xiàn)大信號和小信號的過零檢測，且檢測誤差較小，具有較好實用價值。
[0022] 本發(fā)明的目的之一是提供一種大量程交流信號過零檢測方法，本發(fā)明的目的之二 是提供一種大量程交流信號過零檢測裝置。
[0023] 本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0024] 一種大量程交流信號過零檢測方法，所述方法包括以下步驟：
[0025] 步驟1)對輸入的交流檢測信號進行整流，將交流信號變?yōu)橹绷餍盘枺?br>[0026] 步驟2)整流單元輸出信號經(jīng)變換單元處理，當變換單元的輸入信號小于設定值 時，則變換單元的輸出信號跟隨輸入信號，當變換單元輸入信號大于設定值時，變換單元輸 出信號等于設定值；電流型檢測時，所述變換單元用于保證實際輸出電流值I< ，電壓 型檢測時，所述變換單元用于保證實際輸出電壓值V〈Vin;I_和vin為設定值；
[0027] 步驟3)對變換單元的輸出信號進行放大；
[0028] 步驟4)設置比較器門限對信號進行濾波，濾除高頻干擾，進而輸出檢測信號脈 沖。
[0029] 本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0030] 一種大量程交流信號過零檢測裝置，所述裝置包括整流單元，變換單元，放大單 元，比較單元和輸出單元；交流檢測信號依次經(jīng)整流單元，變換單元，放大單元，比較單元和 輸出單元后，輸出檢測信號脈沖；所述整流單元用于對交流檢測信號進行整流，將交流信號 變?yōu)橹绷餍盘枺凰鲎儞Q單元為電流型變換單元或電壓型變換單元，用于保證變換輸出信 號值小于設定值；所述放大單元為電流型放大單元或電壓型放大單元，用于對變換單元的 輸出信號進行放大；所述比較單元為電流型比較單元或電壓型比較單元，用于濾除高頻干 擾；所述輸出單元的作用是當比較單元響應時，輸出檢測信號脈沖。
[0031] 進一步，所述整流單元包括兩個整流二極管Dp D2;兩個二極管Di、D2構(gòu)成半橋整 流電路，第一整流二極管Di正極接檢測信號的輸入端A，第一整流二極管Di負極與第二整 流二極管D2的負極相連；第二整流二極管D2正極接檢測信號的另一輸入端B。
[0032] 進一步，所述電流型變換單元包括恒流二極管D3和取樣電阻R6;恒流二極管D3正 極分別與第一整流二極管仏負極和第二整流二極管D2負極相連，恒流二極管D3負極分別 于與電流型放大單元中運算放大器Ui正相輸入端及取樣電阻R6相連，取樣電阻R6的另一 端分別與第二整流二極管D2的正極及檢測信號的輸入端B相連。
[0033] 進一步，所述電流型放大單元包括運算放大器％、電阻&、電阻R2，運算放大器仏 正相輸入端與變換單元恒流二極管仏負極相連，運算放大器1反相輸入端分別與電阻心和 電阻R2相連，運算放大器ui輸出端分別與比較器U2反相輸入端及電阻Ri的另一端相連；電 阻馬的另一端與檢測信號的輸入端B相連并接地。
[0034] 進一步，所述電流型比較單元包括比較器U2、電阻R3、電阻R4、電源VCC;比較器U2 反相輸入端與運算放大器Ui輸出端相連，比較器U2同相輸入端分別于電阻R3及電阻R4相 連；電阻R3的另一端連接電源VCC;電阻1?4的另一端與檢測信號的輸入端B相連并接地；所 述電阻R3和電阻R4用于設置門限電壓Vp
[0035] 進一步，所述電壓型變換單元包括限流電阻MP穩(wěn)壓管Z1;限流電阻Rn分別與 第一整流二極管〇:負極和第二整流二極管D2負極相連，限流電阻Rn的另一端分別與穩(wěn)壓 管Zi正極及電壓型放大單元中三極管T:基級相連，穩(wěn)壓管Zi負極分別與第二整流二極管 D2正極及檢測信號的輸入端B相連。
[0036] 進一步，所述電壓型放大單元包括三極管，電阻R12、電阻R13;三級管!\集電極與 第一整流二極管〇:負極和第二整流二極管D2負極相連，三極管Ti基級分別與限流電阻R^ 及穩(wěn)壓管ZJ極相連，三極管Ti射級與電阻R12相連；電阻R12的另一端分別與比較器U3反 相輸入端相連和電阻M目連；電阻R13的另一端與檢測信號的另一輸入端B相連。
[0037] 進一步，所述電壓型比較單元包括比較器U3、電阻R14、電阻R15、電源VCC;電源VCC 連接到電阻R14的一端，電阻R14的另一端分別連接到比較器U3正相輸入端和電阻R15的一 端；電阻R15的另一端接地；所述電阻R14和電阻R15用于設置門限電壓Vp
[0038] 進一步，所述輸出單元包括比較器U2輸出端或比較器U3輸出端、電阻R5或電阻 R16、電源VCC和輸出端口OUT;電源VCC連接到電阻R5或電阻R16的一端，電阻R5或電阻R16 的另一端與比較器U2輸出端或比較器U3輸出端相連，比較器U2輸出端或比較器U3輸出端 與輸出端口OUT連接。
[0039] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種大量程交流信號過零檢測方法及裝 置，能夠?qū)崿F(xiàn)大信號和小信號的過零檢測，精度較高，具有廣泛的實用價值。本發(fā)明沒有采 用降壓電路，直接對高壓信號進行處理，減小本底噪聲或電壓門限對檢測精度的影響；針對 電流型檢測電路，采用恒流輸出的預處理電路，只要有正向電壓，就會有電流輸出，電流的 大小不受正向電壓大小的影響；針對電壓型檢測電路，采用限幅放大電路，信號輸入幅值 小時，輸出跟隨輸入