CN101408760A - 电压采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电压采集方法，包括以下步骤：检测步骤，检测交流电压负半周的起始点；采集步骤，将所述起始点作为参考点，并根据该参考点进行电压采集。本发明还公开了相应的电压采集装置。本发明可以消除电源电压波动对采集电压的影响，得到准确的电压信号，从而提到控制器的控制精确度。

Description

电压采集方法及装置

技术领域

本发明涉及单片机控制技术，尤其涉及一种电压采集方法及装置。

背景技术

参考图1，在现有采用单片机控制的家电控制器、尤其是小家电产品中，控制电路经常采用阻容降压的电源方式，如图所示，其通常包括由电阻R7、R8、R4、R6和三极管TR1组成的过零检测电路；由保险丝FUS1、稳压元件ZNR1、Z1、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、二极管D1和D2组成的阻容降压电路；由电阻R3、R5、R9、可控硅SCR1和电机MOTOR组成的驱动电路，I/O2口为单片机的驱动端口，而在电压采集过程中，该驱动电路也做为电压采集电路，图示A/D端口为单片机的电压采集端口，其工作过程如下：

当单片机的I/O2口给出驱动信号后，可控硅SCR1导通，电流流过电阻R3、可控硅SCR1和电机MOTOR，电机MOTOR开始运转，此时通过R5(一端连接到R3，另一端连接到单片机的电压采集口A/D)，以电源Vcc为参考点来检测电阻R3两端的电压降。当电机发生堵转的时候，流过电阻R3、可控硅SCR1和电机MOTOR的电流I会急剧增大，从而使电阻R3两端的电压降急剧增大，会导致A/D端口的电压V_A/D急剧降低，而当单片机通过电压采集检测到V_A/D低于一个极限值时，就停止I/O2的驱动信号输出，关断可控硅SCR1，从而关断电机达到保护电机的目的。其中，以8位A/D采集精度为例，单片机采集到的电压V_A/D与电源电压Vcc的关系如下：

V_cc-IR₃＝V_A/D

$\frac{V_{\mathrm{cc}}-I{R}_3}{V_{\mathrm{cc}}}=\frac{X}{256};$

上式中，X为电压V_A/D的数字量，单片机通过识别X值的大小来检测电压V_A/D的电压是否低于一个极限值，从上述公式可以看出，X的值是随着电源电压Vcc变化的。

上述方案存在的问题是，由于单片机对电压V_A/D的采集是以电压Vcc为参考点，而一方面，受所述阻容降压电路的成本限制，直流电源Vcc的电压容易随着交流市电(220V 50Hz)的正弦波上下波动；另一方面，单片机采集电压的时间也是随机的，每次采集的电压在不同的波动点上，导致其采集到的电压值V_A/D也是波动的，不准确，影响控制器的控制准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电压采集方法，该方法能消除电源电压波动的影响，采集到准确、稳定的电压信号、提高控制器的控制准确度。

本发明进一步所要解决的技术问题是：提供一种电压采集装置，该装置能在不增加产品成本的基础上，消除电源电压波动的影响，采集到准确、稳定的电压信号、提高控制器的控制准确度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电压采集方法，包括以下步骤：

检测步骤，检测交流电压负半周的起始点；

采集步骤，将所述起始点作为参考点，并根据该参考点进行电压采集。

相应地，本发明还提供了一种电压采集装置，包括有电压采集端口和与控制电路中过零检测电路相连的检测端口，该装置还包括有：

检测单元，与所述检测端口相连，用于检测交流电压负半周的起始点；

采集单元，与所述检测单元和电压采集端口相连，用于将所述起始点作为参考点，并根据该参考点进行电压采集。

本发明的有益效果是：

本发明的实施例通过利用电压过零点作为电压采集的参考点，从而消除了电源电压波动对采集电压的影响，得到准确的电压信号，提到了控制器的控制精确度。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是现有技术中家电控制器的控制电路原理图。

图2是本发明提供的电压采集装置一个实施例的组成结构图。

具体实施方式

众所周知，在家电控制器的控制电路中，电源电压Vcc是随着市电的波动而波动的，当阻容降压电路的波动规律是50Hz的脉动时，其50Hz的脉动与50Hz市电的正弦波正好相对应：例如正弦波上升时，脉动也上升，反之亦然。而本发明的实施例是基于图1所示的现有控制电路，利用上述电压波动规律来实现电压的采集。

下面详细描述本发明提供的电压采集方法一个实施例。本实施例主要包括以下步骤：

在检测步骤中，检测交流电压负半周的起始点；具体实现时，检测端口I/O1口通过过零检测电路来判断正弦交流市电的负半周起始点，当I/O1口检测到电平由高变成低时，即检测到了负半周起始点。

在采集步骤中，将所述起始点作为参考点，并根据该参考点进行电压采集；具体实现时，其具体可按照下述步骤执行：

计时步骤，以该起始点为起点开始计时；

执行步骤，计时到达一个预设的固定时间值之后，开始进行电压采集，并记录采集到的电压值；具体实现时，所述固定时间值一般小于20ms。

为了取得更准确和稳定的电压值考虑，作为一个更佳的实施，还可以采取多次采集取平均值的办法，其具体实现过程如下：

在循环控制步骤中，循环执行所述检测步骤、采集步骤多次；具体实现时，其次数可根据具体需要选择，一般来说，以8次为宜。

在求值步骤中，计算记录到的电压值的平均值，并将该平均值作为电压采集结果。

下面参考图2详细描述本发明提供的电压采集装置的一个实施例。本实施例的电压采集装置完全通过控制电路中的单片机来实现，如图所示，本实施例主要包括有：

电压采集端口A/D、与控制电路中驱动电路相连的驱动端口I/O2(图2未示出)、和与控制电路中过零检测电路相连的检测端口I/O1；以及

检测单元1，与所述检测端口I/O1相连，用于通过所述过零检测电路检测交流电压负半周的起始点；当I/O1检测到电平由高变成低时，即检测到了负半周起始点。

采集单元2，与所述检测单元1和电压采集端口A/D相连，用于将所述起始点作为参考点，并根据该参考点通过电压采集电路进行电压采集。

其中，所述采集单元2可具体包括：

计时单元21，与所述检测单元1相连，用于以所述检测单元1检测到的起始点为起点开始计时；具体实现时，所述计时单元可由单片机内部计时器实现。

执行单元22，与所述计时单元21相连，用于在所述计时单元21计时到达一个预设的固定时间值之后，通过电压采集电路开始进行电压采集，并记录采集到的电压值；具体实现时，所述固定时间值一般小于20ms。

为了取得更准确和稳定的电压值考虑，作为一个更佳的实施，本实施例还可包括以下部分：

循环控制单元3，与所述检测单元1相连，用于控制所述检测单元1和采集单元2循环执行多次检测和采集；具体实现时，其次数可根据具体需要选择，一般来说，以8次为佳。

求值单元4，与所述循环控制单元3相连，用于计算所述电压值的平均值，并将该平均值作为电压采集结果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种电压采集方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

检测步骤，检测交流电压负半周的起始点；

采集步骤，将所述起始点作为参考点，并根据该参考点进行电压采集。

2、如权利要求1所述的电压采集方法，其特征在于，所述采集步骤具体包括：

计时步骤，以该起始点为起点开始计时；

执行步骤，计时到达一个预设的固定时间值之后，开始进行电压采集，并记录采集到的电压值。

3、如权利要求1或2所述的电压采集方法，其特征在于，在所述采集步骤之后还包括：

循环控制步骤，循环执行所述检测步骤、采集步骤多次；

求值步骤，计算记录到的电压值的平均值，并将该平均值作为电压采集结果。

4、如权利要求3所述的电压采集方法，其特征在于，在所述循环控制步骤中，循环执行所述检测步骤、采集步骤8次。

5、如权利要求2所述的电压采集方法，其特征在于，所述固定时间值小于20ms。

6、一种电压采集装置，包括有电压采集端口和与控制电路中过零检测电路相连的检测端口，其特征在于，该装置还包括有：

检测单元，与所述检测端口相连，用于检测交流电压负半周的起始点；

采集单元，与所述检测单元和电压采集端口相连，用于将所述起始点作为参考点，并根据该参考点进行电压采集。

7、如权利要求6所述的电压采集装置，其特征在于，所述采集单元具体包括：

计时单元，与所述检测单元相连，用于以所述检测单元检测到的起始点为起点开始计时；

执行单元，与所述延时单元相连，用于在所述计时单元计时到达一个预设的固定时间值之后，开始进行电压采集，并记录采集到的电压值。

8、如权利要求6或7所述的电压采集装置，其特征在于，该装置还包括：

循环控制单元，与所述检测单元相连，用于控制所述检测单元和采集单元循环执行多次检测和采集；

求值单元，与所述循环控制单元相连，用于计算所述电压值的平均值，并将该平均值作为电压采集结果。

9、如权利要求8所述的电压采集装置，其特征在于，所述检测单元和采集单元执行检测和采集的次数为8次。

10、如权利要求7所述的电压采集装置，其特征在于，所述固定时间值小于20ms。

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