專利名稱：用于監(jiān)測(cè)輸入電壓的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)輸入電壓的設(shè)備和方法，更具體地講，涉及一種用于監(jiān)測(cè)輸入給電器的輸入電壓的電平的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
通常，當(dāng)額定電壓輸入給電器時(shí)，電器(如，空調(diào)器)可正常地操作。在這方面，帶有包含在其中的用于保護(hù)其免受過電壓的裝置的電器已經(jīng)在市場(chǎng)上出售。
這樣的傳統(tǒng)空調(diào)器包括過電壓保護(hù)器，該過電壓保護(hù)器包括與整流輸入交流電(AC)電流以將其轉(zhuǎn)換成直流電(DC)電流的整流器的輸入端并聯(lián)連接的可變電阻、和在AC電源和可變電阻之間串連地連接的熔斷器。主電路連接到整流器的輸出端以從整流器接收DC電流并且將其提供給空調(diào)器的每一構(gòu)件。
如果來(lái)自AC電源的AC功率施加于空調(diào)器，那么AC電流由整流器整流成DC電流，該DC電流然后被提供給空調(diào)器的每一構(gòu)件。此時(shí)，假如輸入AC電壓是超過空調(diào)器的額定電壓的范圍的過電壓，那么可變電阻的電阻降低，引起電流流向可變電阻。結(jié)果，可變電阻的熔斷器上級(jí)被燒毀，以防止過電壓施加于整流器。
然而，上述的傳統(tǒng)空調(diào)器的過電壓保護(hù)器是令人滿意的，因?yàn)楫?dāng)空調(diào)器被施加過電壓時(shí)，由于熔斷器燒斷，其每一電路能夠被保護(hù)免受過電壓，但是，也存在缺點(diǎn)，因?yàn)榧词馆斎腚妷罕换謴?fù)到其正常狀態(tài)，除非燒斷的熔斷器用新的來(lái)代替，否則空調(diào)器不能被重新使用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種能夠監(jiān)測(cè)輸入給電器的輸入電壓的電平的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備和方法。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種能夠使用零交叉檢測(cè)電路來(lái)測(cè)量輸入電壓的電平的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備和方法。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種當(dāng)輸入給電器的輸入電壓不是額定電壓時(shí)能夠切斷給電器的功率，并且當(dāng)輸入電壓恢復(fù)到額定電壓時(shí)將功率施加于電器的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備和方法。
將在接下來(lái)的描述中部分闡述本發(fā)明另外的方面和/或優(yōu)點(diǎn)，還有一部分通過描述將是清楚的，或者可以經(jīng)過本發(fā)明的實(shí)施而得知。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一種輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)以上和/或其它方面，該設(shè)備包括輸入電壓檢測(cè)裝置，用于根據(jù)輸入給電器的輸入電壓的電平來(lái)產(chǎn)生高或低信號(hào)；和微型計(jì)算機(jī)，用于測(cè)量高或低信號(hào)的持續(xù)時(shí)間并且根據(jù)測(cè)量出的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定輸入電壓的電平。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚和更易于理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的電路圖；圖2a到2d是來(lái)自圖1的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸出脈沖信號(hào)的波形圖；圖3是示出圖1的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的操作的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的電路圖；和圖5a到5d是來(lái)自圖4的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸出脈沖信號(hào)的波形圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施例，其例子顯示在附圖中，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的部件。以下，通過參考附圖來(lái)描述實(shí)施例以解釋本發(fā)明。
首先，將參照?qǐng)D1到圖3來(lái)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的電路圖。如該圖中所示，輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備包括零交叉檢測(cè)器(zero crossing detector)10，用于檢測(cè)來(lái)自AC電源33的AC功率的零交叉；微型計(jì)算機(jī)20，用于根據(jù)來(lái)自零交叉檢測(cè)器10的輸出脈沖信號(hào)來(lái)確定輸入給電器的輸入電壓的電平；和功率繼電器30，用于響應(yīng)于來(lái)自微型計(jì)算機(jī)20的控制信號(hào)，來(lái)施加或切斷供給空調(diào)器的各個(gè)構(gòu)件，如壓縮機(jī)31、鼓風(fēng)機(jī)32等的AC電功率。
零交叉檢測(cè)器10包括光電耦合器11、連接到光電耦合器11的輸入部分的電阻器R1和R2、和連接到光電耦合器11的輸出部分的上拉電阻器R3。光電耦合器11的輸入部分包括用于當(dāng)超過預(yù)定值的電流流過其時(shí)發(fā)光的光電三端雙向可控硅開關(guān)元件(phototriac)12組成，并且光電耦合器11的輸出部分包括用于接收從光電三端雙向可控硅開關(guān)元件12發(fā)出的光的光電晶體管13。
如果輸入給零交叉檢測(cè)器10的AC電壓低于參考電壓，那么流過光電三端雙向可控硅開關(guān)元件12的電流不足以使光電三端雙向可控硅開關(guān)元件12發(fā)光，從而光電晶體管13斷開，從而高信號(hào)被輸入給微型計(jì)算機(jī)20。
然而，如果輸入給零交叉檢測(cè)器10的AC電壓高于參考值，那么光電三端雙向可控硅開關(guān)元件12發(fā)光，因此引起光電晶體管13被開啟，從而，低信號(hào)被輸入給微型計(jì)算機(jī)20。在這里，參考電壓由連接到光電耦合器11的輸入部分的多個(gè)電阻器R1和R2來(lái)確定。
以下，將參考圖2a到2d來(lái)描述來(lái)自圖1中的零交叉檢測(cè)器10的輸出脈沖信號(hào)。圖2a是輸入給空調(diào)器的AC電壓的波形圖，圖2b是當(dāng)AC電壓是過電壓A時(shí)來(lái)自零交叉檢測(cè)器10的輸出脈沖信號(hào)的波形圖，圖2c是當(dāng)AC電壓是額定電壓B時(shí)來(lái)自零交叉檢測(cè)器10的輸出脈沖信號(hào)的波形圖，和圖2d是當(dāng)AC電壓是低電壓C時(shí)來(lái)自零交叉檢測(cè)器10的輸出脈沖信號(hào)的波形圖。
如圖2b、2c和2d的波形圖所示，零交叉檢測(cè)器10當(dāng)AC電壓高于參考電壓時(shí)連續(xù)地輸出低信號(hào)L，并且當(dāng)AC電壓低于參考電壓時(shí)連續(xù)地輸出高信號(hào)H。結(jié)果，零交叉檢測(cè)器10以脈沖波的形式提供輸出信號(hào)。
另外，當(dāng)AC電壓的峰值在同一周期較低時(shí)，零交叉檢測(cè)器10輸出具有較高占空比或較寬的脈沖寬度的脈沖信號(hào)。即，當(dāng)AC電壓是過電壓A(見圖2b)時(shí)的占空比或脈沖寬度小于當(dāng)AC電壓是額定電壓B(見圖2c)時(shí)的占空比或脈沖寬度，和當(dāng)AC電壓是低電壓(見圖2d)時(shí)的占空比或脈沖寬度大于當(dāng)AC電壓是額定電壓B(見圖2c)時(shí)的占空比或脈沖寬度。
因此，通過計(jì)算從零交叉檢測(cè)器10輸出并且輸入給微型計(jì)算機(jī)20的脈沖信號(hào)的占空比或脈沖寬度，能夠得知輸入AC電壓的電平。例如，如果當(dāng)輸入額定電壓(220～230V)時(shí)，占空比的參考范圍是40～45％，那么當(dāng)計(jì)算出的占空比小于40％時(shí)，輸入電壓能夠被確定是過電壓，當(dāng)計(jì)算出的占空比超過45％時(shí)，輸入電壓能夠被確定是低電壓。還能夠確定關(guān)于相應(yīng)于每一占空比的輸入電壓的電平。
另一方面，例如，如果當(dāng)輸入額定電壓(220～230V)時(shí)，脈沖寬度的參考范圍是0.05～0.08ms，那么當(dāng)測(cè)量出的脈沖寬度小于0.05ms時(shí)，輸入電壓能夠被確定是過電壓，當(dāng)測(cè)量出的脈沖寬度超過0.08ms時(shí)，輸入電壓能夠被確定是低電壓。還能夠確定關(guān)于相應(yīng)于每一脈沖寬度的輸入電壓的電平。
微型計(jì)算機(jī)20預(yù)存儲(chǔ)關(guān)于分別相應(yīng)于各個(gè)輸入電壓電平的占空比或脈沖寬度的數(shù)據(jù)。
以下，將參考圖3來(lái)描述圖1中所示的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸入電壓監(jiān)測(cè)操作。在向輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備被設(shè)置在其中的空調(diào)器施加功率的情況中，零交叉檢測(cè)器10輸出然后被輸入給微型計(jì)算機(jī)20的脈沖信號(hào)(步驟40)。
微型計(jì)算機(jī)20計(jì)算輸入的脈沖信號(hào)的占空比(步驟42)，并且確定計(jì)算出的占空比是否在參考范圍之內(nèi)(步驟44)。在這里，參考范圍是當(dāng)輸入電壓是額定電壓時(shí)輸出的脈沖信號(hào)的占空比的范圍。
如果計(jì)算出的占空比在參考范圍之外，那么微型計(jì)算機(jī)20確定計(jì)算出的占空比是否小于參考范圍(步驟46)。如果計(jì)算出的占空比小于參考范圍，那么微型計(jì)算機(jī)20確定輸入電壓是高于額定電壓的過電壓(步驟48)，然后將控制信號(hào)發(fā)送給功率繼電器30以切斷供給空調(diào)器的各個(gè)構(gòu)件，如壓縮機(jī)31、鼓風(fēng)機(jī)32等的電功率(步驟50)。然而，如果計(jì)算出的占空比大于參考范圍，那么微型計(jì)算機(jī)20確定輸入電壓是低于額定電壓的低電壓(步驟52)，然后返回步驟40。
另一方面，在步驟44中計(jì)算出的占空比被確定在參考范圍之內(nèi)的情況下，微型計(jì)算機(jī)20確定輸入電壓是正常電壓(步驟54)，然后范圍步驟40。
盡管圖3中所示的輸入電壓監(jiān)測(cè)操作僅僅確定輸入電壓是過電壓還是低電壓，然而它還能夠按需要使用占空比來(lái)確定輸入電壓的電平。另外，輸入電壓監(jiān)測(cè)操作可以使用計(jì)算出的脈沖寬度來(lái)確定輸入電壓的電平。
接下來(lái)，將參考圖4和圖5來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的電路圖。除了零交叉檢測(cè)器60之外，圖4的配置與圖1的配置相同，并且對(duì)其的描述也與對(duì)圖1的相應(yīng)配置的描述完全相同。
如圖4中所示，零交叉檢測(cè)器60包括用于全波整流從AC電源33輸入的AC電流的橋式二極管61、光電耦合器62、連接到光電耦合器62的輸入部分的多個(gè)電阻器R4和R5和反向電壓防護(hù)二極管65、和連接到光電耦合器62的輸出部分的上拉電阻器R6。光電耦合器62的輸入部分包括用于當(dāng)超過預(yù)定值的電流流過其時(shí)發(fā)光的光電二極管63，并且光電耦合器62的輸出部分由包括用于接收從光電二極管63發(fā)出的光的光電晶體管64。
如果輸入給光電耦合器62的全波整流的電壓低于參考電壓，那么流經(jīng)光電二極管63的電流不足以使光電二極管63發(fā)光，從而光電晶體管64斷開，從而高信號(hào)被輸入給微型計(jì)算機(jī)20。
然而，如果輸入給光電耦合器62的全波整流的電壓高于參考電壓，那么光電二極管63發(fā)光，因此引起光電晶體管64被開啟，從而，低信號(hào)將被輸入給微型計(jì)算機(jī)20。在這里，參考電壓由連接到光電耦合器62的輸入部分的電阻器R4來(lái)確定。
以下，將參考圖5a到5d來(lái)描述來(lái)自圖4中的零交叉檢測(cè)器60的輸出脈沖信號(hào)。圖5a是輸入給光電耦合器62的全波整流的電壓的波形圖，圖5b是當(dāng)全波整流的電壓是過電壓D時(shí)來(lái)自零交叉檢測(cè)器60的輸出脈沖信號(hào)的波形圖，圖5c是當(dāng)全波整流的電壓是額定電壓E時(shí)來(lái)自零交叉檢測(cè)器60的輸出脈沖信號(hào)的波形圖，和圖5d是當(dāng)全波整流的電壓是低電壓F時(shí)來(lái)自零交叉檢測(cè)器60的輸出脈沖信號(hào)的波形圖。
如圖5b、5c和5d的波形圖所示，零交叉檢測(cè)器60當(dāng)全波整流的電壓高于參考電壓時(shí)連續(xù)地輸出低信號(hào)L，并且當(dāng)全波整流的電壓低于參考電壓時(shí)連續(xù)地輸出高信號(hào)H。結(jié)果，零交叉檢測(cè)器60以脈沖波的形式提供輸出信號(hào)。
類似第一實(shí)施例，在第二實(shí)施例中，當(dāng)全波整流的電壓的峰值在同一周期較低時(shí)，零交叉檢測(cè)器60輸出具有較高占空比或較寬的脈沖寬度的脈沖信號(hào)。因此，通過計(jì)算從零交叉檢測(cè)器60輸出的脈沖信號(hào)的占空比或脈沖寬度來(lái)確定輸入電壓的電平的操作以與第一實(shí)施例中相同的方式來(lái)執(zhí)行。
另一方面，應(yīng)該注意的是本發(fā)明可應(yīng)用到其的零交叉檢測(cè)器可以被實(shí)施為各種結(jié)構(gòu)以及第一和第二實(shí)施例中所示的結(jié)構(gòu)。
從以上描述中清楚可知，根據(jù)本發(fā)明，使用零交叉檢測(cè)電路能夠測(cè)量輸入電壓的電平。
此外，當(dāng)非額定電壓被輸入給電器時(shí)，供給電器的電功率能夠被切斷以保護(hù)該器械免受非額定電壓。
此外，在由于非額定電壓的輸入而切斷電功率之后，額定電壓被輸入給電器的時(shí)候，電功率能夠被施加于電器以恢復(fù)系統(tǒng)。
盡管顯示和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求和其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以在這些實(shí)施例中做出改變。
權(quán)利要求
1.一種輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括輸入電壓檢測(cè)裝置，用于根據(jù)輸入給電器的輸入電壓的電平來(lái)產(chǎn)生高或低信號(hào)；和微型計(jì)算機(jī)，用于測(cè)量上述的高或低信號(hào)的持續(xù)時(shí)間并且根據(jù)測(cè)量出的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定上述的輸入電壓的電平。
2.如權(quán)利要求1所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中上述的輸入電壓檢測(cè)裝置用于輸出其中上述的高和低信號(hào)交替地持續(xù)的脈沖信號(hào)；和上述的微型計(jì)算機(jī)用于測(cè)量上述的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，并且根據(jù)測(cè)量出的脈沖寬度來(lái)確定上述的輸入電壓的電平。
3.如權(quán)利要求2所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中上述的輸入電壓檢測(cè)裝置是用于如果上述的輸入電壓的絕對(duì)值低于參考電壓那么產(chǎn)生上述的高信號(hào)，并且如果其高于參考電壓那么產(chǎn)生上述的低信號(hào)的零交叉檢測(cè)器；和上述的微型計(jì)算機(jī)用于，如果上述的脈沖寬度大于參考值，那么確定上述的輸入電壓是低電壓，并且如果其小于參考值，那么確定上述的輸入電壓是過電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中上述的輸入電壓檢測(cè)裝置用于輸出其中上述的高和低信號(hào)交替地持續(xù)的脈沖信號(hào)；和上述的微型計(jì)算機(jī)用于計(jì)算上述的脈沖信號(hào)的占空比，并且根據(jù)計(jì)算出的占空比來(lái)確定上述的輸入電壓的電平。
5.如權(quán)利要求4所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中上述的輸入電壓監(jiān)測(cè)裝置是用于如果上述的輸入電壓的絕對(duì)值低于參考電壓那么產(chǎn)生上述的高信號(hào)，并且如果其高于參考電壓那么產(chǎn)生上述的低信號(hào)的零交叉檢測(cè)器；和上述的微型計(jì)算機(jī)用于，如果上述的占空比大于參考值，那么確定上述的輸入電壓是低電壓，并且如果其小于參考值，那么確定上述的輸入電壓是過電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，上述的輸入電壓是交流電(AC)電壓，并且上述的占空比隨著上述的AC電壓的峰值在同一周期的變化而變化。
7.如權(quán)利要求1所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，在確定上述的輸入電壓是過電壓時(shí)，上述的微型計(jì)算機(jī)用于切斷供給上述的電器的電功率。
8.一種輸入電壓監(jiān)測(cè)方法，包括根據(jù)輸入給電器的輸入電壓的電平來(lái)產(chǎn)生高或低信號(hào)；測(cè)量上述的高或低信號(hào)的持續(xù)時(shí)間；和根據(jù)測(cè)量出的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定上述的輸入電壓的電平。
9.如權(quán)利要求8所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)方法，其中上述的產(chǎn)生步驟包括輸出其中上述的高和低信號(hào)交替地持續(xù)的脈沖信號(hào)，上述的脈沖信號(hào)具有依據(jù)上述的高和低信號(hào)的上述的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定的占空比；和上述的確定步驟包括計(jì)算上述的脈沖信號(hào)的上述的占空比，并且根據(jù)計(jì)算出的占空比來(lái)確定上述的輸入電壓的電平。
10.如權(quán)利要求8所述的輸入電壓監(jiān)測(cè)方法，還包括在確定上述的輸入電壓是過電壓時(shí)，切斷供給上述的電器的電功率。
全文摘要
一種用于監(jiān)測(cè)輸入電壓的設(shè)備和方法。監(jiān)測(cè)輸入給電器的輸入電壓的電平。使用零交叉檢測(cè)電路來(lái)測(cè)量輸入電壓的電平。當(dāng)輸入電壓不是額定電壓時(shí)，供給電器的電功率被切斷，并且當(dāng)輸入電壓被恢復(fù)到額定電壓時(shí)，功率被施加于電器。為此，輸入電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備包括零交叉檢測(cè)器，用于根據(jù)輸入給電器的輸入電壓的電平來(lái)產(chǎn)生高或低信號(hào)；和微型計(jì)算機(jī)，用于測(cè)量該高或低信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，并且根據(jù)測(cè)量出的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定輸入電壓的電平。
文檔編號(hào)H03K5/153GK1710814SQ200510002400
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者李銀載 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社