CN103389407A

CN103389407A - 市电检测装置

Info

Publication number: CN103389407A
Application number: CN2013103236933A
Authority: CN
Inventors: 李巨林; 丘永青
Original assignee: TCL Air Conditioner Zhongshan Co Ltd
Current assignee: TCL Air Conditioner Zhongshan Co Ltd
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明公开一种市电检测装置，其包括第一降压滤波电路、第二降压滤波电路、电压转换电路和单片机，所述第一降压滤波电路的第一端与市电火线连接，第二端与电压转换电路连接；第二降压滤波电路的第一端与市电零线连接，第二端与电压转换电路连接；所述电压转换电路用于将市电交流电压转换为0~5V的正弦波，并输出给单片机；所述单片机用于对运算放大器输出的电压进行模数转换，获得数字电压值，并根据数字电压值检测市电及市电的过零点。本发明通过的市电检测装置可同时实现市电的检测及过零点的检测，减少了电路的设计和制造成本。

Description

市电检测装置

技术领域

本发明涉及电压检测领域，尤其涉及一种市电检测装置。

背景技术

在变频空调器的电子控制器设计系统里面需对市电进行检测及市电交越过零检测，根据市电的稳定程度来控制压缩机的运行以及室内风机、室外风机的搭配来使空调运行在一个最佳的运行状态。而在传统的市电检测中，通常采用工频变压器进行降压，并经过整流后再分压，最后再送入单片机进行AD计算，得出AD值后进行查表，以检测市电。传统的市电检测电路如图1所示。其中，电阻R1为电压取样电阻；电容C1、C2为滤波电容；电阻R2为限流电阻，用来保护单片机端口；二极管D2为续流二极管，当电阻R2两端的电压大于5V时进行续流，不让电压进入单片机端口，因此起到保护作用。

空调的室内机通常情况下采用交流的P机电机，控制转速时需要以交流过零来控制，因此得知市电的过零信号就非常重要，也就需要电路来实现过零检测，传统的方式如图2所示。其中，二极管D3~D6为桥式整流，电容C3为滤波电容；电阻R3、R4为上下偏置分压电阻，电容C4为滤波电容，电阻R5为上接电阻，电阻R6为限流电阻，电容C5为滤波电容。变压器次级电压经过整流形成脉动直流波形，电阻分压后，再经过电容滤波，滤去高频成分，形成C点电压波形；当C点电压大于0.7V时，三极管Q1导通，在三极管集电极形成低电平；当C点电压低于0.7V时，三极管Q1截止，三极管集电极通过上拉电阻R5，形成高电平。这样通过三极管的反复导通、截止，在芯片过零检测端口D点形成100Hz脉冲波形，芯片通过判断，检测电压的零点。

上述市电检测中，需要分别设置市电检测电路及过零点检测电路，从而增加了电路的电路设计及制作成本。

发明内容

本发明实施例的主要目的是提供一种市电检测装置，旨在减少电路设计和制造成本。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种市电检测装置，包括第一降压滤波电路、第二降压滤波电路、电压转换电路和单片机，所述第一降压滤波电路的第一端与市电火线连接，第二端与电压转换电路连接；第二降压滤波电路的第一端与市电零线连接，第二端与电压转换电路连接；所述电压转换电路用于将市电交流电压转换为0~5V的正弦波，并输出给单片机；所述单片机用于对运算放大器输出的电压进行模数转换，获得数字电压值，并根据数字电压值检测市电及市电的过零点。

优选地，所述电压转换电路包括第一钳位二极管、第二钳位二极管、运算放大器和反馈增益电阻；运算放大器包括正相输入端、反相输入端、电源端、地端及输出端，其中正相输入端与第二降压滤波电路的第二端连接，反相输入端与第一降压滤波电路的第二端连接；电源端与5V电源连接，地端接地；正相输入端还接收一2.5V的基准电压；输出端与单片机连接，而且输出端还通过增益反馈电阻与反相输入端连接；第一钳位二极管的正极连接在第二降压滤波电路的第二端与运算放大器的正相输入端连接的节点上，负极连接在第一降压滤波电路的第二端与运算放大器的反相输入端连接的节点上；第二钳位二极管的正极连接在第一降压滤波电路的第二端与运算放大器的反相输入端连接的节点上，负极连接在第二降压滤波电路的第二端与运算放大器的正相输入端连接的节点上。

优选地，所述第一降压滤波电路包括第一降压电阻及第一滤波电容；所述第二降压滤波电容包括第二降压电阻及第二滤波电容；该第一降压电阻一端与市电火线连接，另一端与电压转换电路中运算放大器的反相输入端连接，也经由第一滤波电容接地；第二降压电阻一端与市电零线连接，另一端与电压转换电路中运算放大器的正相输入端连接，也经由第二滤波电容接地。

优选地，所述第一降压滤波电路还包括第三降压电阻，所述第三降压电阻一端连接第一降压电阻与第一滤波电容的连接节点，另一端连接运算放大器的反相输入端；第二降压滤波电路还包括第四降压电阻，所述第四降压一端连接第二降压电阻与第二滤波电容的连接节点，另一端与运算放大器的正相输入端连接。

优选地，第一降压电阻包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，其中第一电阻、第二电阻、第三电阻串联后一端与市电火线连接，另一端与运算放大器的反相输入端连接，也经由第一滤波电容接地；第二降压电阻包括第四电阻、第五电阻、第六电阻，其中第四电阻、第五电阻、第六电阻串联后一端与市电零线连接，另一端与运算放大器的正相输入端连接，也经由第二滤波电容接地。

优选地，所述第一降压电阻与第二降压电阻中的电阻都为贴片电阻。

优选地，第一降压电阻中第一电阻、第二电阻、第三电阻的阻值与第二降压电阻中第四电阻、第五电阻及第六电阻的阻值均为470k欧姆；第三降压电阻及第四降压电阻的阻值均为1k欧姆；反馈增益电阻的阻值为7.5k欧姆。

优选地，所述第二降压滤波电路包括第三滤波电容，所述第三滤波电容一端连接第一降压电阻与第一滤波电容的连接节点，另一端连接第二降压电阻与第二滤波电容的连接节点。

优选地，还包括保护电路，其连接于电压转换电路与单片机之间。

优选地，所述单片机包括模数转换模块、电压值计算模块、过零检测模块，其中所述模数转换模块的输入端与电压转换电路的输出端连接，输出端分别与电压值计算模块及过零检测模块连接，所述模数转换模块用于将电压转换电路输出的电压信号进行模数转换，获得数字电压值；所述电压值计算模块则根据转换后的数字电压值进行查表，获得相应的市电；所述过零检测模块根据转换后的数字电压值，检测市电的过零点。

相较于现有技术，本发明的市电检测电路一方面可以将市电交流电压转变为0~5V的正弦波，并传输给单片机进行AD计算，得出AD值后进行查表，以检测市电。另一方面，当市电交流过零时，运算放大器U1的输出端产生2.5V的电压，可以根据此电压确定AD值，从而确定市电的过零点。本发明通过一个电路即可同时实现市电的检测及过零点的检测，从而减少了电路的设计和制造成本。

附图说明

图1是现有技术中市电的检测电路示意图；

图2是现有技术中市电的过零点检测电路示意图；

图3是本发明一较佳实施例的市电检测装置的电路示意图；

图4是图3中单片机的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3所示，提出了本发明一较佳实施例的市电检测装置，其包括第一降压滤波电路11、第二降压滤波电路12、电压转换电路20及单片机50。其中第一降压滤波电路11的第一端与市电火线ACL连接，第二端与电压转换电路20连接。第二降压滤波电路12的第一端与市电零线ACN连接，第二端与电压转换电路20连接。所述电压转换电路20用于将市电交流电压转换为0~5V的正弦波，并输出给单片机50。所述单片机用于对运算放大器U1输出的电压进行模数转换，获得数字电压值，并根据数字电压值检测市电及市电的过零点。本实施例中，市电检测装置进一步包括保护电路30，其连接于电压转换电路20与单片机50之间。

所述电压转换电路20包括第一钳位二极管D1、第二钳位二极管D2、运算放大器U1和反馈增益电阻R9。运算放大器U1包括正相输入端3、反相输入端2、电源端8、地端4及输出端1，其中正相输入端3与第二降压滤波电路12的第二端连接，反相输入端2与第一降压滤波电路11的第二端连接；电源端8与+5V电源连接，地端4接地；正相输入端3还接收一2.5V的基准电压；输出端1经过保护电路30与单片机50连接，而且输出端1还通过增益反馈电阻R9与反相输入端2连接。第一钳位二极管D1的正极连接在第二降压滤波电路12的第二端与运算放大器U1的正相输入端3连接的节点上，负极连接在第一降压滤波电路11的第二端与运算放大器U1的反相输入端2连接的节点上。第二钳位二极管D2的正极连接在第一降压滤波电路11的第二端与运算放大器U1的反相输入端2连接的节点上，负极连接在第二降压滤波电路12的第二端与运算放大器U1的正相输入端3连接的节点上。

第一降压滤波电路11及第二降压滤波电路12分别对市电的ACL及ACN端的电压信号进行降压滤波处理。单片机50则与电压转换电路20连接，对处理后的电压信号进行AD转换，获得数字电压值，并根据数字电压值检测市电及过零点。

具体地，上述第一降压滤波电路11包括第一降压电阻及第一滤波电容C1，第二降压滤波电路包括第二降压电阻及第二滤波电容C2。该第一降压电阻一端与市电火线ACL连接，另一端与电压转换电路20中运算放大器U1的反相输入端2连接，也经由第一滤波电容C1接地。第二降压电阻一端与市电零线ACN连接，另一端与电压转换电路20中运算放大器U1的正相输入端3连接，也经由第二滤波电容C2接地。可以理解的是，该第一降压电阻及第二降压电阻可以通过多个电阻连接形成。例如，本实施例中第一降压电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，其中第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3串联后一端与市电火线ACL连接，另一端与运算放大器U1的反相输入端2连接，也经由第一滤波电容C1接地。第二降压电阻包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6，其中第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6串联后一端与市电零线ACN连接，另一端与运算放大器U1的正相输入端3连接，也经由第二滤波电容C2接地。当然，该第一降压电阻及第二降压电阻中电阻个数并不限定为本实施例。该第一降压电阻及第二降压电阻中的电阻均为贴片电阻，可以降低功率电阻的温漂效应。

进一步的，上述第一降压滤波电路11还包括第三降压电阻R7，该第三降压电阻R7一端连接第一降压电阻与第一滤波电容C1的连接节点，另一端连接运算放大器U1的反相输入端2。第二降压滤波电路12还包括第四降压电阻R8，该第四降压R8一端连接第二降压电阻与第二滤波电容C2的连接节点，另一端与运算放大器U1的正相输入端3连接。

进一步的，上述第二降压滤波电路12还包括第三滤波电容C3，该第三滤波电容C3一端连接第一降压电阻与第一滤波电容C1的连接节点，另一端连接第二降压电阻与第二滤波电容C2的连接节点。

进一步的，上述保护电路30包括限流电阻R13、续流二极管D3及第四滤波电容C4，该限流电阻R13连接在运算放大器U1的输出端与单片机50的输入端口之间，用于保护单片机50的端口。第四滤波电容C4的一端与单片机50的输入端口连接，另一端与地连接。该续流二极管D3的正极与单片机50的输入端口连接，负极与+5V电源连接。该续流二极管D3用于在第四滤波电容C4两端的电压高于+5V时，运算放大器U1的输出端产生的电压将加载在续流二极管D3上，从而保护单片机50的输入端口，使其不会因电压信号突变而受损害。

本实施例中，所述市电检测装置进一步包括基准电压源40，其用于为运算放大器U1的正相输入端3提供2.5V的基准电压。上述基准电压源40包括第一分压电阻R10、第二分压电阻R11及第五滤波电容C5，第一分压电阻R10一端与+5V电源连接，另一端通过第二分压电阻R11与地连接。第五滤波电容C5的一端连接在第一分压电阻R10与第二分压电阻R11的连接节点上，另一端接地。第一分压电阻R10与第二分压电阻R11的连接节点连接在运算放大器U1的正相输入端3。基准电压源40中第一分压电阻R10的阻值与第二分压电阻R11的阻值相等。

在运算放大器U1的正相输入端3没有接收2.5V基准电压的情况下，通过设定上述电阻的阻值，可以使得运算放大器U1输出-2.5V~2.5V的交流信号。然而，单片机50并不能识别-2.5V~0的交流信号。因此，需要使用基准电压源30为运算放大器U1提供2.5V的基准电压，使得运算放大器U1的输出端的电压被抬高2.5V，产生电压为0~5V的正弦波。因此，当交流侧的ACL、ACN处在过零点位置时，运算放大器U1的输出端产生与2.5V的电压。

本实施例中，上述运算放大器U1的型号为LM358。第一降压电阻中第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值与第二降压电阻中第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6的阻值均为470k欧姆。第三降压电阻R7及第四降压电阻R8的阻值均为1k欧姆。反馈增益电阻R9的阻值为7.5k欧姆。第一分压电阻R10及第二分压电阻R11的阻值为15k欧姆。限流电阻R13的阻值为1k欧姆。

进一步地，结合参照图4，该单片机50包括模数转换模块51、电压值计算模块52、过零检测模块53，其中运算放大器U1的输出端经由保护电路30与模数转换模块51的输入端连接，模数转换模块51的输出端分别与电压值计算模块52及过零检测模块53连接。模数转换模块51用于将运算放大器U1输出的电压信号进行模数转换，获得数字电压值。电压值计算模块52则根据转换后的数字电压值进行查表，获得相应的市电。过零检测模块53根据转换后的数字电压值，检测市电的过零点。前面描述过，当交流侧的ACL、ACN处在过零点位置时，运算放大器U1的输出端产生与2.5V的电压，以8位单片机为例，该单片机的AD值最大为255，因此当AD值为127时，表示市电的过零点。

相较于现有技术，本发明的市电检测电路一方面可以将市电交流电压转变为0~5V的正弦波，并传输给单片机50进行AD计算，得出AD值后进行查表，以检测市电。另一方面，当市电交流过零时，运算放大器U1的输出端产生2.5V的电压，可以根据此电压确定AD值，从而确定市电的过零点。本发明实施例通过一个电路即可同时实现市电的检测及过零点的检测，从而减少了电路的设计和制造成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种市电检测装置，其特征在于，包括第一降压滤波电路、第二降压滤波电路、电压转换电路和单片机，所述第一降压滤波电路的第一端与市电火线连接，第二端与电压转换电路连接；第二降压滤波电路的第一端与市电零线连接，第二端与电压转换电路连接；所述电压转换电路用于将市电交流电压转换为0~5V的正弦波，并输出给单片机；所述单片机用于对运算放大器输出的电压进行模数转换，获得数字电压值，并根据数字电压值检测市电及市电的过零点。

2.根据权利要求1所述的市电检测装置，其特征在于，所述电压转换电路包括第一钳位二极管、第二钳位二极管、运算放大器和反馈增益电阻；运算放大器包括正相输入端、反相输入端、电源端、地端及输出端，其中正相输入端与第二降压滤波电路的第二端连接，反相输入端与第一降压滤波电路的第二端连接；电源端与5V电源连接，地端接地；正相输入端还接收一2.5V的基准电压；输出端与单片机连接，而且输出端还通过增益反馈电阻与反相输入端连接；第一钳位二极管的正极连接在第二降压滤波电路的第二端与运算放大器的正相输入端连接的节点上，负极连接在第一降压滤波电路的第二端与运算放大器的反相输入端连接的节点上；第二钳位二极管的正极连接在第一降压滤波电路的第二端与运算放大器的反相输入端连接的节点上，负极连接在第二降压滤波电路的第二端与运算放大器的正相输入端连接的节点上。

3.根据权利要求2所述的市电检测装置，其特征在于，所述第一降压滤波电路包括第一降压电阻及第一滤波电容；所述第二降压滤波电容包括第二降压电阻及第二滤波电容；该第一降压电阻一端与市电火线连接，另一端与电压转换电路中运算放大器的反相输入端连接，也经由第一滤波电容接地；第二降压电阻一端与市电零线连接，另一端与电压转换电路中运算放大器的正相输入端连接，也经由第二滤波电容接地。

4.根据权利要求3所述的市电检测装置，其特征在于，所述第一降压滤波电路还包括第三降压电阻，所述第三降压电阻一端连接第一降压电阻与第一滤波电容的连接节点，另一端连接运算放大器的反相输入端；第二降压滤波电路还包括第四降压电阻，所述第四降压电阻一端连接第二降压电阻与第二滤波电容的连接节点，另一端与运算放大器的正相输入端连接。

5.根据权利要求4所述的市电检测装置，其特征在于，第一降压电阻包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，其中第一电阻、第二电阻、第三电阻串联后一端与市电火线连接，另一端与运算放大器的反相输入端连接，也经由第一滤波电容接地；第二降压电阻包括第四电阻、第五电阻、第六电阻，其中第四电阻、第五电阻、第六电阻串联后一端与市电零线连接，另一端与运算放大器的正相输入端连接，也经由第二滤波电容接地。

6.根据权利要求5所述的市电检测装置，其特征在于，所述第一降压电阻与第二降压电阻中的电阻都为贴片电阻。

7.根据权利要求5所述的市电检测装置，其特征在于，第一降压电阻中第一电阻、第二电阻、第三电阻的阻值与第二降压电阻中第四电阻、第五电阻及第六电阻的阻值均为470k欧姆；第三降压电阻及第四降压电阻的阻值均为1k欧姆；反馈增益电阻的阻值为7.5k欧姆。

8.根据权利要求3所述的市电检测装置，其特征在于，所述第二降压滤波电路包括第三滤波电容，所述第三滤波电容一端连接第一降压电阻与第一滤波电容的连接节点，另一端连接第二降压电阻与第二滤波电容的连接节点。

9.根据权利要求1所述的市电检测装置，其特征在于，还包括保护电路，其连接于电压转换电路与单片机之间。

10.根据权利要求1-9任一项所述的市电检测装置，其特征在于，所述单片机包括模数转换模块、电压值计算模块、过零检测模块，其中所述模数转换模块的输入端与电压转换电路的输出端连接，输出端分别与电压值计算模块及过零检测模块连接，所述模数转换模块用于将电压转换电路输出的电压信号进行模数转换，获得数字电压值；所述电压值计算模块则根据转换后的数字电压值进行查表，获得相应的市电；所述过零检测模块根据转换后的数字电压值，检测市电的过零点。