CN103187858B - 逻辑输入装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于将夹杂有谐波干扰的交流输入信号经由输入交流电源线输入到由逻辑电子器件组成的功能部件的逻辑输入装置，该逻辑输入装置包括：输入保护组件，接收交流输入信号，用于防止过电流以及交流输入信号中的高压尖峰信号流入所述逻辑输入装置；中间组件，包括一电感器以及与电感器串联的第一电阻器，连接到输入保护组件，用于分担大部分的交流输入信号；以及滤波稳压组件，连接到中间组件，对中间组件的信号进行滤波和稳压，并将处理后的信号作为所述逻辑输入装置的输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种输入装置。具体地，涉及一种用于将夹杂有谐波干扰的交流输入信号输入到由逻辑电子器件组成的功能部件的逻辑输入装置。
背景技术
对于iMCC(IntelligentMotorControlCenter智能马达控制中心)、PLC(可编程逻辑控制器)以及一些其它控制模块而言，它们一般需要与变频器一起使用，变频器对交流电源线会产生诸如谐波噪声的污染。如果这样的杂有谐波干扰的交流电源信号直接输入到诸如电路保护的一些功能部件的逻辑电路的逻辑输入端时，现有技术领域的针对上述的逻辑输入装置的一些设计电路无法屏蔽这些谐波的影响。就造成了包含这样的保护功能部件的产品的电容器的损坏，从而发出错误的保护动作。图1示出了包含现有技术领域的逻辑输入装置的功能部件的电路图。其中逻辑输入装置包括并联在输入AC电源线L、N之间的电容器C13；依次串联在输入AC电源线L、N之间的电阻器R21、R15、16、R17；与串联的电阻器R15、R16并联的电容器C14；与电阻器R17并联的电容器C8；以及稳压器件U12、U13串联连接在电阻器R16、R17的连接节点，U13的输出端信号作为逻辑输入信号输入到后续的诸如光电耦合器U11的逻辑器件的输入端。光电耦合器U11之后的电路是功能部件的具有诸如保护功能的电路部分，与本发明无关，在此不进行过多描述，以避免混淆本发明。
在图1所示的逻辑输入装置中，电容器C13一般吸收输入AC电源信号的高压尖峰，电阻器R21起限制输入电流的作用，并联连接的电容器C8和电阻器R17对将输入到U11的信号进行一般的滤波。而输入AC电源信号大部分降在C14和与之并联的串联电阻器R15、R16这个中间环节上。如果输入AC电源信号夹杂大量频率高于50Hz的谐波噪声，则会使电容器C14的容抗很快降低，并且使流经C14的电流也产生大量的谐波电流，参见图2中的由“□”指示的曲线所展示的电容器C14上的电流。进一步地，由于C14上电流也产生了大量谐波电流，使得在U11的输入引脚1上的电流信号非常不稳定，从而使U11的输出引脚4上的输出信号在0-5V之间与上述谐波电流相应地变动，参见图3中的下面的线所展示的电阻器R18上的电压(即U11的输出引脚4上的输出信号)，因而光电耦合器U11产生了误动作。
因此，如何针对夹杂有谐波干扰的交流电源信号输入，设计能够抵抗这些谐波干扰的逻辑输入装置，是本发明要解决的技术问题。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种用于将夹杂有谐波干扰的交流输入信号经由输入交流电源线输入到由逻辑电子器件组成的功能部件的逻辑输入装置，该逻辑输入装置包括：输入保护组件，接收交流输入信号，用于防止过电流以及交流输入信号中的高压尖峰信号流入所述逻辑输入装置；中间组件，包括一电感器以及与电感器串联的第一电阻器，连接到输入保护组件，用于分担大部分的交流输入信号；以及滤波稳压组件，连接到中间组件，对中间组件的信号进行滤波和稳压，并将处理后的信号作为所述逻辑输入装置的输出。
其中输入保护组件包括并联在输入交流电源线之间的第一电容器以及依次串联在输入交流电源线上的第二电阻器。
其中滤波稳压组件包括由并联的第三电阻器和第二电容器组成的滤波器以及由稳压器件组成的稳压器。
附图说明
通过下面结合附图对示例实施例的详细描述，将更好地理解本发明。应当清楚地理解，所描述的示例实施例仅仅是作为说明和示例，而本发明不限于此。本发明的精神和范围由所附权利要求书的具体内容限定。下面描述附图的简要说明，其中：
图1示出了包含现有技术的逻辑输入装置的功能部件的电路图；
图2示出了现有技术的逻辑输入装置的关键元件和本发明的逻辑输入装置的关键元件上的仿真电流比较；
图3示出了采用现有技术的逻辑输入装置和本发明的逻辑输入装置的仿真逻辑输出电压比较；以及
图4示出了包含本发明的逻辑输入装置的功能部件的电路图。
具体实施方式
现在参照附图2-4来详细介绍根据本发明的逻辑输入装置。
分析图1的现有技术的逻辑输入装置，可以看出，图1的电容器C14对AC输入电源信号所夹杂的谐波电压响应较快，因而电容器C14上的电流也反映了谐波电压的影响。因此，由于电感器对电流的抑制作用，所以本发明考虑采用一电感器来代替图1中的电容器。
与图1相应的，图4示出了包含本发明的逻辑输入装置的功能部件的电路图。其中逻辑输入装置包括输入保护组件、中间组件和滤波稳压组件。输入保护组件包括并联在输入AC电源线L、N之间的电容器C13以及串联在输入AC电源线L上的电阻器R21。中间组件包括依次串联在输入AC电源线L、N之间的电阻器R15、16；与串联的电阻器R15、R16并联的电感器L14。以及滤波稳压组件包括电阻器R17、与电阻器R17并联的电容器C8、稳压器件U12、U13，稳压器件U12、U13串联连接在电阻器R16、R17的连接节点，U13的输出端信号作为逻辑输入信号输入到后续的诸如光电耦合器U11的逻辑器件的输入端。光电耦合器U11之后的电路是功能部件的具有诸如保护功能的电路部分，与本发明无关，在此不进行过多描述，以避免混淆本发明。输入保护组件接收交流输入信号，用于防止过电流以及交流输入信号中的高压尖峰信号流入所述逻辑输入装置。中间组件连接到输入保护组件，用于分担大部分的交流输入信号；以及滤波稳压组件连接到中间组件，对中间组件的输出信号进行滤波和稳压，并将处理后的信号作为所述逻辑输入装置的输出。
在图4所示的本发明的逻辑输入装置中，电容器C13、电阻器R21、电容器C8、电阻器R17的作用与图1中的相同。
输入AC电源信号大部分降在L14和与之并联的串联电阻器R15、R16这个中间组件环节上。如果输入AC电源信号夹杂大量频率高于50Hz的谐波噪声，则由于电感器L14会抑制流过其自身的电流，从而使流经L14的电流基本与主要的AC输入信号保持一致，参见图2中的由“◇”指示的曲线所展示的电感器14上的电流，其基本是正弦波形的电流，没有谐波干扰。
进一步地，由于L14上电流稳定没有谐波干扰，使得在U11的输入引脚1上的电流信号非常稳定，从而使U11的输出引脚4上的输出信号在0-5V之间与L14的正弦波形的电流一致地变动，参见图3中的上面的线所展示的电阻器R18上的电压(即U11的输出引脚4上的输出信号)，因而光电耦合器U11不会产生误动作。
关于电感器L14的电感值的选取，取决于该电感器L14上所分担的电压值，并根据RL＝2πfL来计算。
例如，假定图1中的电容器C14是100nF，则通过使得图1中的容抗与图4中电感器L14的感抗相等来计算电感器L14的电感值。即
RC14＝1/2πfC14＝1/(2*3.14*50*100nf)＝31.847kohm＝RL14＝2πfL14
所以L14＝31847/(2*3.14*50)＝101.4H从图2、3的仿真波形比较可以看出，采用了电感器的根据本发明的逻辑输入装置能够很好地抑制输入AC电源信号上夹杂的谐波干扰，从而使其后面的功能逻辑电路部件稳定地工作。有效地解决了本发明的技术问题。
虽然已经图示和描述了所考虑的本发明的示例实施例，但是本领域技术人员可以理解，随着技术的进步，可以作出各种变更和修改并可以用等价物替换其元素而不背离本发明的真实范围。
Claims (3)
1.一种用于将夹杂有谐波干扰的交流电源输入信号经由输入交流电源线输入到由逻辑电子器件组成的功能部件的逻辑输入装置，该逻辑输入装置包括：
输入保护组件，接收交流电源输入信号，用于防止过电流以及交流电源输入信号中的高压尖峰信号流入所述逻辑输入装置；
中间组件，包括一电感器以及与电感器串联的第一电阻器，连接到输入保护组件，用于分担大部分的交流电源输入信号；以及
滤波稳压组件，连接到中间组件，对中间组件的输出信号进行滤波和稳压，并将处理后的信号作为所述逻辑输入装置的输出，
其中电感器的电感值的选取取决于该电感器上所分担的电压值。
2.如权利要求1所述的逻辑输入装置，其中输入保护组件包括并联在输入交流电源线之间的第一电容器以及依次串联在输入交流电源线上的第二电阻器。
3.如权利要求1所述的逻辑输入装置，其中滤波稳压组件包括由并联的第三电阻器和第二电容器组成的滤波器以及由稳压器件组成的稳压器。
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