高精度交流信號過零檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度交流信號過零檢測裝置，還涉及一種高精度交流信號過零檢測方法，屬于信號檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的交流信號過零檢測電路種類繁多，其中利用光耦器件進行過零檢測的電路得到廣泛的應用。
[0003]現(xiàn)有光耦器件檢測裝置是用兩個光耦構(gòu)成，其檢測方法是利用交流信號在接近過零點時光耦截止的特性實現(xiàn)過零點的檢測。由于光耦的截止并不是嚴格對應交流信號的過零點，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，提供一種高精度交流信號過零檢測裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中光耦器件過零檢測存在死區(qū)、過零不精確、誤差大的技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:高精度交流信號過零檢測裝置，包括光耦器件U1、光耦器件U2和可編程邏輯器件，所述光耦器件U1、光耦器件U2分別包括:各自的發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管對應設置的光敏三極管；
待檢測的交流信號的L端分別與光耦器件Ul的陽極、光耦器件U2的陰極電連接，N端分別與光耦器件Ul的陰極、光耦器件U2的陽極電連接；
所述光耦器件Ul的集電極、光耦器件U2的集電極分別與可編程邏輯器件的I/O輸入口連接，同時分別與電源VCC的輸出端電連接；光耦器件Ul的發(fā)射極、光耦器件U2的發(fā)射極分別接地；
所述可編程邏輯器件的I/o輸出口與主電路數(shù)字量輸入口連接；
當交流信號的L-N端波形輸出正半周時，光耦器件Ul的發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光耦器件Ul的光敏三極管導通，輸出低電平；同時光親器件U2的發(fā)光二極管截止，光親器件U2的光敏三極管截止，輸出高電平；
當交流信號的L-N端波形輸出正半周時，光耦器件U2的發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光耦器件U2的光敏三極管導通，輸出低電平；同時光親器件Ul的發(fā)光二極管截止，光親器件Ul的光敏三極管截止，輸出高電平；
所述可編程邏輯器件根據(jù)光耦器件U1、光耦器件U2輸出的電平信號檢測過零點。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述交流信號的L端依次串聯(lián)限流電阻R1、限流電阻R2后，再分別與光耦器件Ul的陽極、光耦器件U2的陰極電連接。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述光耦器件Ul的集電極、光耦器件U2的集電極分別通過各自的上拉電阻與電源VCC的輸出端電連接。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種高精度交流信號過零檢測方法，包括如下步驟: 步驟一:可編程邏輯器件采集光耦器件U1、光耦器件U2輸出的電平信號，并對采集的電平信號取反，分別記為:S1、S2 ;
步驟二:可編程邏輯器件對信號SI和S2進行或非邏輯運算，得到方波信號S3 ; 步驟三:可編程邏輯器件測量方波信號S3的脈沖寬度；
步驟四:可編程邏輯器件在方波信號S3寬度的一半時，通過I/O輸出口輸出窄脈沖S4，S4即對應交流信號L、N的過零點。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，使用方便，具有較強的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明提供的高精度交流信號過零檢測裝置的電路圖。
[0011]圖2是本發(fā)明提供的高精度交流信號過零檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實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)明的保護范圍。
[0013]如圖1所示，高精度交流信號過零檢測裝置，包括光耦器件Ul、光耦器件U2和可編程邏輯器件CPLD，光親器件Ul、光親器件U2分別包括:各自的發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管對應設置的光敏三極管?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD的I/O輸出口與主電路數(shù)字量輸入口連接。
[0014]待檢測的交流信號的L端依次串聯(lián)限流電阻R1、限流電阻R2后，再分別與光耦器件Ul的陽極、光耦器件U2的陰極電連接，N端分別與光耦器件Ul的陰極、光耦器件U2的陽極電連接。光耦器件Ul的集電極、光耦器件U2的集電極分別與可編程邏輯器件CPLD的I/O輸入口連接，同時分別通過各自的上拉電阻與電源VCC的輸出端電連接。光耦器件Ul的發(fā)射極、光親器件U2的發(fā)射極分別接地。
[0015]當交流信號的L-N端波形輸出正半周時，光耦器件Ul的發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光親器件Ul的光敏三極管導通，輸出低電平；同時光親器件U2的發(fā)光二極管截止，光親器件U2的光敏三極管截止，輸出高電平。
[0016]當交流信號的L-N端波形輸出正半周時，光耦器件U2的發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光親器件U2的光敏三極管導通，輸出低電平；同時光親器件Ul的發(fā)光二極管截止，光親器件Ul的光敏三極管截止，輸出高電平。
[0017]可編程邏輯器件CPLD根據(jù)光耦器件Ul、光耦器件U2輸出的電平信號檢測過零點。
[0018]本發(fā)明提供的一種高精度交流信號過零檢測方法是基于上述過零檢測裝置實現(xiàn)的，包括如下步驟:
步驟一:可編程邏輯器件CPLD采集光耦器件U1、光耦器件U2輸出的電平信號，并對采集的電平信號取反，分別記為:S1、S2 ;
步驟二:可編程邏輯器件CPLD對信號SI和S2進行或非邏輯運算，得到方波信號S3 ; 步驟三:可編程邏輯器件CPLD測量方波信號S3的脈沖寬度；
步驟四:可編程邏輯器件CPLD在方波信號S3寬度的一半時，通過I/O輸出口輸出窄脈沖S4，S4即對應交流信號L、N的過零點。
[0019]本發(fā)明提供的高精度交流信號過零檢測方法具有較強的抗干擾能力。
[0020]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.高精度交流信號過零檢測裝置，其特征在于，包括光耦器件U1、光耦器件U2和可編程邏輯器件，所述光耦器件U1、光耦器件U2分別包括:各自的發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管對應設置的光敏三極管； 待檢測的交流信號的L端分別與光耦器件Ul的陽極、光耦器件U2的陰極電連接，N端分別與光耦器件Ul的陰極、光耦器件U2的陽極電連接； 所述光耦器件Ul的集電極、光耦器件U2的集電極分別與可編程邏輯器件的I/O輸入口連接，同時分別與電源VCC的輸出端電連接；光耦器件Ul的發(fā)射極、光耦器件U2的發(fā)射極分別接地； 所述可編程邏輯器件的I/o輸出口與主電路數(shù)字量輸入口連接； 當交流信號的L-N端波形輸出正半周時，光耦器件Ul的發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光耦器件Ul的光敏三極管導通，輸出低電平；同時光親器件U2的發(fā)光二極管截止，光親器件U2的光敏三極管截止，輸出高電平； 當交流信號的L-N端波形輸出正半周時，光耦器件U2的發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光耦器件U2的光敏三極管導通，輸出低電平；同時光親器件Ul的發(fā)光二極管截止，光親器件Ul的光敏三極管截止，輸出高電平； 所述可編程邏輯器件根據(jù)光耦器件U1、光耦器件U2輸出的電平信號檢測過零點。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度交流信號過零檢測裝置，其特征在于，所述交流信號的L端依次串聯(lián)限流電阻R1、限流電阻R2后，再分別與光耦器件Ul的陽極、光耦器件U2的陰極電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度交流信號過零檢測裝置，其特征在于，所述光耦器件Ul的集電極、光耦器件U2的集電極分別通過各自的上拉電阻與電源VCC的輸出端電連接。4.高精度交流信號過零檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:可編程邏輯器件采集光耦器件U1、光耦器件U2輸出的電平信號，并對采集的電平信號取反，分別記為:S1、S2 ; 步驟二:可編程邏輯器件對信號SI和S2進行或非邏輯運算，得到方波信號S3 ; 步驟三:可編程邏輯器件測量方波信號S3的脈沖寬度； 步驟四:可編程邏輯器件在方波信號S3寬度的一半時，通過I/O輸出口輸出窄脈沖S4，S4即對應交流信號L、N的過零點。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度交流信號過零檢測裝置，包括光耦器件U1、光耦器件U2和可編程邏輯器件，待檢測的交流信號的L端分別與光耦器件U1的陽極、光耦器件U2的陰極電連接，N端分別與光耦器件U1的陰極、光耦器件U2的陽極電連接；光耦器件U1的集電極、光耦器件U2的集電極分別與可編程邏輯器件的I/O輸入口連接，同時分別與電源VCC電連接；光耦器件U1的發(fā)射極、光耦器件U2的發(fā)射極分別接地；本發(fā)明還公開了一種高精度交流信號過零檢測方法，可編程邏輯器件對光耦器件U1、光耦器件U2輸出的電平信號進行處理，最終輸出與交流信號過零點對應的窄脈沖信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，使用方便，具有較強的抗干擾能力。
【IPC分類】G01R19/175
【公開號】CN105092948
【申請?zhí)枴緾N201510525509
【發(fā)明人】張玎橙, 黃家才
【申請人】南京工程學院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月25日