CN1710814B - 用于监测输入电压的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监测输入电压的设备和方法。监测输入给电器的输入电压的电平。使用零交叉检测电路来测量输入电压的电平。当输入电压不是额定电压时，供给电器的电功率被切断，并且当输入电压被恢复到额定电压时，功率被施加于电器。为此，输入电压监测设备包括：零交叉检测器，用于根据输入给电器的输入电压的电平来产生高或低信号；和微型计算机，用于测量该高或低信号的持续时间，并且根据测量出的持续时间来确定输入电压的电平。

Description

用于监测输入电压的设备和方法

本申请要求已于2004年6月18日提交到韩国知识产权局的第2004-45549号韩国专利申请的利益，该申请全部公开于此，以资参考。

技术领域

本发明涉及一种用于监测输入电压的设备和方法，更具体地讲，涉及一种用于监测输入给电器的输入电压的电平的输入电压监测设备和方法。

背景技术

通常，当额定电压输入给电器时，电器(如，空调器)可正常地操作。在这方面，带有包含在其中的用于保护其免受过电压的装置的电器已经在市场上出售。

这样的传统空调器包括过电压保护器，该过电压保护器包括与整流输入交流电(AC)电流以将其转换成直流电(DC)电流的整流器的输入端并联连接的可变电阻、和在AC电源和可变电阻之间串连地连接的熔断器。主电路连接到整流器的输出端以从整流器接收DC电流并且将其提供给空调器的每一构件。

如果来自AC电源的AC功率施加于空调器，那么AC电流由整流器整流成DC电流，该DC电流然后被提供给空调器的每一构件。此时，假如输入AC电压是超过空调器的额定电压的范围的过电压，那么可变电阻的电阻降低，引起电流流向可变电阻。结果，可变电阻的熔断器上级被烧毁，以防止过电压施加于整流器。

然而，上述的传统空调器的过电压保护器是令人满意的，因为当空调器被施加过电压时，由于熔断器烧断，其每一电路能够被保护免受过电压，但是，也存在缺点，因为即使输入电压被恢复到其正常状态，除非烧断的熔断器用新的来代替，否则空调器不能被重新使用。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种能够监测输入给电器的输入电压的电平的输入电压监测设备和方法。

本发明的另一方面在于提供一种能够使用零交叉检测电路来测量输入电压的电平的输入电压监测设备和方法。

本发明的另一方面在于提供一种当输入给电器的输入电压不是额定电压时能够切断给电器的功率，并且当输入电压恢复到额定电压时将功率施加于电器的输入电压监测设备和方法。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

根据本发明，通过提供一种输入电压监测设备能够实现以上和/或其它方面，该设备包括：输入电压检测装置，用于根据输入给电器的输入电压的电平来产生高或低信号；和微型计算机，用于测量高或低信号的持续时间并且根据测量出的持续时间来确定输入电压的电平。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的输入电压监测设备的电路图；

图2a到2d是来自图1的输入电压监测设备的输出脉冲信号的波形图；

图3是示出图1的输入电压监测设备的操作的流程图；

图4是根据本发明的第二实施例的输入电压监测设备的电路图；和

图5a到5d是来自图4的输入电压监测设备的输出脉冲信号的波形图。

具体实施方式

现在将详细地参照本发明的实施例，其例子显示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下，通过参考附图来描述实施例以解释本发明。

首先，将参照图1到图3来描述本发明的第一实施例。图1是根据本发明的第一实施例的输入电压监测设备的电路图。如该图中所示，输入电压监测设备包括：零交叉检测器(zero crossing detector)10，用于检测来自AC电源33的AC功率的零交叉；微型计算机20，用于根据来自零交叉检测器10的输出脉冲信号来确定输入给电器的输入电压的电平；和功率继电器30，用于响应于来自微型计算机20的控制信号，来施加或切断供给空调器的各个构件，如压缩机31、鼓风机32等的AC电功率。

零交叉检测器10包括：光电耦合器11、连接到光电耦合器11的输入部分的电阻器R1和R2、和连接到光电耦合器11的输出部分的上拉电阻器R3。光电耦合器11的输入部分包括用于当超过预定值的电流流过其时发光的光电三端双向可控硅开关元件(phototriac)12组成，并且光电耦合器11的输出部分包括用于接收从光电三端双向可控硅开关元件12发出的光的光电晶体管13。

如果输入给零交叉检测器10的AC电压低于参考电压，那么流过光电三端双向可控硅开关元件12的电流不足以使光电三端双向可控硅开关元件12发光，从而光电晶体管13断开，从而高信号被输入给微型计算机20。

然而，如果输入给零交叉检测器10的AC电压高于参考值，那么光电三端双向可控硅开关元件12发光，因此引起光电晶体管13被开启，从而，低信号被输入给微型计算机20。在这里，参考电压由连接到光电耦合器11的输入部分的多个电阻器R1和R2来确定。

以下，将参考图2a到2d来描述来自图1中的零交叉检测器10的输出脉冲信号。图2a是输入给空调器的AC电压的波形图，图2b是当AC电压是过电压A时来自零交叉检测器10的输出脉冲信号的波形图，图2c是当AC电压是额定电压B时来自零交叉检测器10的输出脉冲信号的波形图，和图2d是当AC电压是低电压C时来自零交叉检测器10的输出脉冲信号的波形图。

如图2b、2c和2d的波形图所示，零交叉检测器10当AC电压高于参考电压时连续地输出低信号L，并且当AC电压低于参考电压时连续地输出高信号H。结果，零交叉检测器10以脉冲波的形式提供输出信号。

另外，当AC电压的峰值在同一周期较低时，零交叉检测器10输出具有较高占空比或较宽的脉冲宽度的脉冲信号。即，当AC电压是过电压A(见图2b)时的占空比或脉冲宽度小于当AC电压是额定电压B(见图2c)时的占空比或脉冲宽度，和当AC电压是低电压(见图2d)时的占空比或脉冲宽度大子当AC电压是额定电压B(见图2c)时的占空比或脉冲宽度。

因此，通过计算从零交叉检测器10输出并且输入给微型计算机20的脉冲信号的占空比或脉冲宽度，能够得知输入AC电压的电平。例如，如果当输入额定电压(220～230V)时，占空比的参考范围是40～45％，那么当计算出的占空比小于40％时，输入电压能够被确定是过电压，当计算出的占空比超过45％时，输入电压能够被确定是低电压。还能够确定关于相应于每一占空比的输入电压的电平。

另一方面，例如，如果当输入额定电压(220～230V)时，脉冲宽度的参考范围是0.05～0.08ms，那么当测量出的脉冲宽度小于0.05ms时，输入电压能够被确定是过电压，当测量出的脉冲宽度超过0.08ms时，输入电压能够被确定是低电压。还能够确定关于相应于每一脉冲宽度的输入电压的电平。

微型计算机20预存储关于分别相应于各个输入电压电平的占空比或脉冲宽度的数据。

以下，将参考图3来描述图1中所示的输入电压监测设备的输入电压监测操作。在向输入电压监测设备被设置在其中的空调器施加功率的情况中，零交叉检测器10输出然后被输入给微型计算机20的脉冲信号(步骤40)。

微型计算机20计算输入的脉冲信号的占空比(步骤42)，并且确定计算出的占空比是否在参考范围之内(步骤44)。在这里，参考范围是当输入电压是额定电压时输出的脉冲信号的占空比的范围。

如果计算出的占空比在参考范围之外，那么微型计算机20确定计算出的占空比是否小于参考范围(步骤46)。如果计算出的占空比小于参考范围，那么微型计算机20确定输入电压是高于额定电压的过电压(步骤48)，然后将控制信号发送给功率继电器30以切断供给空调器的各个构件，如压缩机31、鼓风机32等的电功率(步骤50)。然而，如果计算出的占空比大于参考范围，那么微型计算机20确定输入电压是低于额定电压的低电压(步骤52)，然后返回步骤40。

另一方面，在步骤44中计算出的占空比被确定在参考范围之内的情况下，微型计算机20确定输入电压是正常电压(步骤54)，然后范围步骤40。

尽管图3中所示的输入电压监测操作仅仅确定输入电压是过电压还是低电压，然而它还能够按需要使用占空比来确定输入电压的电平。另外，输入电压监测操作可以使用计算出的脉冲宽度来确定输入电压的电平。

接下来，将参考图4和图5来描述本发明的第二实施例。图4是根据本发明的第二实施例的输入电压监测设备的电路图。除了零交叉检测器60之外，图4的配置与图1的配置相同，并且对其的描述也与对图1的相应配置的描述完全相同。

如图4中所示，零交叉检测器60包括用于全波整流从AC电源33输入的AC电流的桥式二极管61、光电耦合器62、连接到光电耦合器62的输入部分的多个电阻器R4和R5和反向电压防护二极管65、和连接到光电耦合器62的输出部分的上拉电阻器R6。光电耦合器62的输入部分包括用于当超过预定值的电流流过其时发光的光电二极管63，并且光电耦合器62的输出部分由包括用于接收从光电二极管63发出的光的光电晶体管64。

如果输入给光电耦合器62的全波整流的电压低于参考电压，那么流经光电二极管63的电流不足以使光电二极管63发光，从而光电晶体管64断开，从而高信号被输入给微型计算机20。

然而，如果输入给光电耦合器62的全波整流的电压高于参考电压，那么光电二极管63发光，因此引起光电晶体管64被开启，从而，低信号将被输入给微型计算机20。在这里，参考电压由连接到光电耦合器62的输入部分的电阻器R4来确定。

以下，将参考图5a到5d来描述来自图4中的零交叉检测器60的输出脉冲信号。图5a是输入给光电耦合器62的全波整流的电压的波形图，图5b是当全波整流的电压是过电压D时来自零交叉检测器60的输出脉冲信号的波形图，图5c是当全波整流的电压是额定电压E时来自零交叉检测器60的输出脉冲信号的波形图，和图5d是当全波整流的电压是低电压F时来自零交叉检测器60的输出脉冲信号的波形图。

如图5b、5c和5d的波形图所示，零交叉检测器60当全波整流的电压高于参考电压时连续地输出低信号L，并且当全波整流的电压低于参考电压时连续地输出高信号H。结果，零交叉检测器60以脉冲波的形式提供输出信号。

类似第一实施例，在第二实施例中，当全波整流的电压的峰值在同一周期较低时，零交叉检测器60输出具有较高占空比或较宽的脉冲宽度的脉冲信号。因此，通过计算从零交叉检测器60输出的脉冲信号的占空比或脉冲宽度来确定输入电压的电平的操作以与第一实施例中相同的方式来执行。

另一方面，应该注意的是本发明可应用到其的零交叉检测器可以被实施为各种结构以及第一和第二实施例中所示的结构。

从以上描述中清楚可知，根据本发明，使用零交叉检测电路能够测量输入电压的电平。

此外，当非额定电压被输入给电器时，供给电器的电功率能够被切断以保护该器械免受非额定电压。

此外，在由于非额定电压的输入而切断电功率之后，额定电压被输入给电器的时候，电功率能够被施加于电器以恢复系统。

尽管显示和描述了本发明的一些实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求和其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施例中做出改变。

Claims (8)

1.一种输入电压监测设备，包括：

输入电压检测装置，用于根据输入给电器的输入电压的电平来产生高或低信号，其中，上述的输入电压检测装置用于输出其中上述的高和低信号交替地持续的脉冲信号；和

微型计算机，用于测量上述的高或低信号的持续时间并且根据测量出的持续时间来确定上述的输入电压的电平，其中，上述的微型计算机预存储关于分别相应于各个输入电压电平的脉冲宽度的参考值，并且上述的微型计算机用于测量上述的脉冲信号的脉冲宽度，并通过比较测量的脉冲宽度和预存储的参考值来确定上述的输入电压的电平。

2.如权利要求1所述的输入电压监测设备，其中：

上述的输入电压检测装置是用于如果上述的输入电压的绝对值低于参考电压那么产生上述的高信号，并且如果其高于参考电压那么产生上述的低信号的零交叉检测器；和

上述的微型计算机用于，如果上述的脉冲宽度大于参考值，那么确定上述的输入电压是低电压，并且如果其小于参考值，那么确定上述的输入电压是过电压。

3.一种输入电压监测设备，包括：

输入电压检测装置，用于根据输入给电器的输入电压的电平来产生高或低信号，其中，上述的输入电压检测装置用于输出其中上述的高和低信号交替地持续的脉冲信号；和

微型计算机，用于测量上述的高或低信号的持续时间并且根据测量出的持续时间来确定上述的输入电压的电平，其中，上述的微型计算机预存储关于分别相应于各个输入电压电平的占空比的参考值，并且上述的微型计算机用于计算上述的脉冲信号的占空比，并且通过比较计算的占空比和预存储的参考值来确定上述的输入电压的电平。

4.如权利要求3所述的输入电压监测设备，其中：

上述的输入电压监测装置是用于如果上述的输入电压的绝对值低于参考电压那么产生上述的高信号，并且如果其高于参考电压那么产生上述的低信号的零交叉检测器；和

上述的微型计算机用于，如果上述的占空比大于参考值，那么确定上述的输入电压是低电压，并且如果其小于参考值，那么确定上述的输入电压是过电压。

5.如权利要求4所述的输入电压监测设备，其中，上述的输入电压是交流电(AC)电压，并且上述的占空比随着上述的AC电压的峰值在同一周期的变化而变化。

6.如权利要求3所述的输入电压监测设备，其中，在确定上述的输入电压是过电压时，上述的微型计算机用于切断供给上述的电器的电功率。

7.一种输入电压监测方法，包括：

根据输入给电器的输入电压的电平来产生高或低信号；

测量上述的高或低信号的持续时间，其中，上述的产生步骤包括输出其中上述的高和低信号交替地持续的脉冲信号，上述的脉冲信号具有依据上述的高和低信号的上述的持续时间来确定的占空比；和

根据测量出的持续时间来确定上述的输入电压的电平，其中，上述的确定步骤包括计算上述的脉冲信号的上述的占空比，并通过比较计算的占空比和预存储的参考值来确定上述的输入电压的电平，所述预存储的参考值是关于分别相应于各个输入电压电平的占空比的参考值。

8.如权利要求7所述的输入电压监测方法，还包括在确定上述的输入电压是过电压时，切断供给上述的电器的电功率。

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