CN205263171U - 交流电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交流电压检测电路，包括取样电路、运算放大电路、滤波电路以及单片机，取样电路包括接收交流电压的分压电路、接收分压电路输出的电流信号的限流电路，取样电路还包括向限流电路提供偏置电压的偏置电路；运算放大电路具有接收取样电路输出的电流信号的运算放大器；滤波电路接收运算放大电路输出的电压信号；单片机接收滤波电路输出的电压信号。本实用新型的交流电压检测电路可以精确检测交流电压信号的变化，并且电路结构简单、生成成本低。

Description

交流电压检测电路

技术领域

本实用新型涉及电压检测领域，尤其是涉及一种用于对交流电压进行检测的交流电压检测电路。

背景技术

交流电压检测电路用于对交流电压进行采样，并且对交流电压进行检测、分析。在工业应用中，往往需要对交流电压的过零点进行检测，也就是检测交流电压的电压值为零的时刻。由于工业设备往往需要根据交流电压过零点来判断交流电压的周期，并且根据交流电压的电压值大小来执行相关操作，因此需要对交流电压进行检测。

参见图1，现有的一种交流电压检测电路包括两个取样电极10、11，取样电极10、11分别连接至火线与零线，作为交流电压的输入端。交流电压信号经过电阻R3以及电容C1滤波后，交流电流输出至光电耦合器ISO1，当输入到光电耦合器ISO1的电压大于光电耦合器ISO1的导通电压值时，光电耦合器导通，发光二极管发光，光电三极管导通，电流流经电阻R7后流入三极管Q1的基极，电流信号经过滤波电容C3后从电极12输出值单片机。

当输入到光电耦合器ISO1的电压低于光电耦合器ISO1的导通电压时，发光二极管不发光，光电三极管不导通，此时，三极管Q1也不导通。这样，单片机根据接收的电平信号判断交流电压的过零时刻，从而判断交流电压的过零状态。

但是，现有的交流电压检测电路对过零时刻的检测精度不高，通过光电耦合器的通断检测交流电压的过零时刻往往产生延时，在高速变化的交流电压周期下，往往导致不能精确检测交流电的过零时刻，影响检测的精度。此外，现有的检测电路不能检测输入的交流电压的情况，而是仅仅能够检测到过零时刻，未能满足工业设备的应用要求。最后，由于现有的交流电压检测电路使用光电耦合器、三极管等多个成本较高的器件，导致交流电压检测电路的结构复杂，且生产成本高，电路的封装困难，不利于工业生产应用。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种生产成本低且检测精确、能够检测交流电压输入情况的交流电压检测电路。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的交流电压检测电路包括取样电路、运算放大电路、滤波电路以及单片机，取样电路包括接收交流电压的分压电路、接收分压电路输出的电流信号的限流电路，取样电路还包括向限流电路提供偏置电压的偏置电路；运算放大电路具有接收取样电路输出的电流信号的运算放大器；滤波电路接收运算放大电路输出的电压信号；单片机接收滤波电路输出的电压信号。

由上述方案可见，交流电压经过取样电路后被分压、加载偏置电压后经过运算放大电路进行放大处理，并且经过滤波电路滤波，最后输出至单片机，由于单片机接收的并不是高电平或者低电平信号，而是模拟信号，因此不但可以检测交流电压的过零时刻，还可以检测输入的交流电压状态。

并且，由于交流电压检测电路并不设置光电耦合器、三极管等器件，交流电压检测电路的结构简单，生产成本低。而且，由于电压信号不需要经过光电耦合器、三极管等，不会造成延时，交流电压信号的检测更加准确。

一个优选的方案是，取样电路还包括对分压电路输出的电流信号进行滤波的低压滤波电路，低压滤波电路具有连接在两条取样支路之间的第一滤波电容，还包括分别连接到两条取样支路上的第二滤波电容以及第三滤波电容。

由此可见，取样电路对接收的交流电压经过滤波处理后输出至运算放大电路，确保运算放大电路接收的电压信号更为平滑，提高检测的准确性。

进一步的方案是，取样电路还包括二极管组，二极管组包括两个头尾相接的二极管，二极管组的两端分别连接至运算放大器的正向输入端以及反向输入端。

可见，在运算放大器的正向输入端与反向输入端之间设置二极管组，可以确保电流从正向输入端输入到运算放大器，从而确保运算放大器的工作。

进一步的方案是，偏置电路具有依次串联的偏置电压源、第一偏置电阻以及第二偏置电阻，第一偏置电阻与第二偏置电阻之间的连接点连接至限流电路。

由此可见，将偏置电路连接至限流电路可以向输入到运算放大器的电压信号加载偏置电压，确保运算放大器的工作。

更进一步的方案是，限流电路包括分别设置在两条取样支路上的两个限流电阻。

更进一步的方案是，运算放大电路还包括连接运算放大器输出端与运算放大器反向输入端的反馈电阻。

可见，在运算放大器的输出端与反向输入端之间连接反馈电阻，使运算放大器形成负反馈的运算放大电路，确保运算放大器输出的信号跟随输入的电压信号变化，提高信号检测的精确性。

附图说明

图1是现有交流电压检测电路的电原理图。

图2是本实用新型交流电压检测电路实施例的电原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型的交流电压检测电路用于对交流电压进行检测，如图2所示，交流电压检测电路具有取样电路、运算放大电路、滤波电路，交流电压检测电路还包括单片机，图2中没有示出。

取样电路包括分压电路、限流电路、偏置电路以及低压滤波电路，其中分压电路包括电阻R11以及电阻R12。本实施例中，取样电路包括两条取样支路，第一条取样支路与电极21相连，连接至火线，第二条取样支路与电极22相连，连接至零线。电阻R11以及电阻R12分别设置在两条取样支路上。两条取样支路接收交流电压，并且对接收的交流电压进行分压，输出至限流电路。

限流电路包括限流电阻R13以及限流电阻R14，限流电阻R13以及限流电阻R14分别设置在两条取样支路上，接收取样电路输出的电流信号。低压滤波电路包括三个滤波电容C11、C12、C13，其中滤波电容C11与滤波电容C12分别连接至两条取样支路上，而滤波电容C13连接在两条取样电路之间，用于对分压电路输出的电流信号进行滤波，滤波后电信号输出至限流电路。

偏置电路包括依次串联连接的偏置电压源VCC、偏置电阻R15以及偏置电阻R16，偏置电阻R16的一端接地。偏置电阻R15与偏置电阻R16之间的连接点连接至限流电路，偏置电路向限流电路提供偏置电压。

限流电路与运算放大电路之间连接有二极管组，二极管组包括两个首尾相接的二极管D11以及D12，并且二极管组的两端分别连接至运算放大器U1的正向输入端与反向输入端。这样，不管在交流电压的正半周还是在交流电压的负半周，均能确保正向电流输入值运算放大器U1的正向输入端，负向电流输入值运算放大器U1的反向输入端。

运算放大电流包括运算放大器U1以及反馈电阻R17，反馈电阻R17连接在运算放大器U1的输出端与反向输入端之间，从而形成负反馈运算放大电路。这样，运算放大器U1输出的电压信号跟随输入的信号变化，从而确保检测信号的输出及时性。

滤波电路包括电阻R18以及电容C14，接收运算放大电路输出的电压信号并且经过滤波后输出至单片机。电容C14的一端与电极23连接，并通过电极23向单片机输出电压信号。

单片机接收到电压信号后，对电压信号进行计算、分析，从而获得交流电压的过零时刻的信息。并且，由于单片机接收的并不是高电平或者低电平信号，而是连续变化的模拟信号，因此可以计算得到输入的交流电压信号的状态，从而准确地计算出交流电压的电压情况。

由于本实用新型的交流电压检测电路并不设置光电耦合器、三极管等器件，生产成本较低，适合于工业化的批量生产，并且有效降低使用交流电压检测电路的工业设备的生产成本。此外，由于交流电压检测电路并没有使用光电耦合器、光电二极管等器件，电压信号并不会因为经过这些器件而造成延时，交流电压信号的检测更加及时，并且精度大大提高。

当然，上述实施例仅仅是本实用新型优选的实施方案，实际应用时还可有更多的变化，例如，在取样电路中不设置低压滤波电路，或者低压滤波电路不设置连接在两条取样支路之间的滤波电容，又或者，滤波电路设置更多的电容等等，这些改变并不影响本实用新型的实施。

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如取样电路的具体电路结构改变、运算放大器电路中运算放大器与反馈电阻的连接结构的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.交流电压检测电路，其特征在于：包括

取样电路，所述取样电路包括接收交流电压的分压电路、接收所述分压电路输出的电流信号的限流电路，所述取样电路还包括向所述限流电路提供偏置电压的偏置电路；

运算放大电路，所述运算放大电路具有接收所述取样电路输出的电流信号的运算放大器；

滤波电路，所述滤波电路接收所述运算放大电路输出的电压信号；

单片机，所述单片机接收所述滤波电路输出的电压信号。

2.根据权利要求1所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述取样电路还包括对所述分压电路输出的电流信号进行滤波的低压滤波电路。

3.根据权利要求2所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述低压滤波电路具有连接在两条取样支路之间的第一滤波电容。

4.根据权利要求3所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述低压滤波电路还包括分别连接到两条所述取样支路上的第二滤波电容以及第三滤波电容。

5.根据权利要求1至4任一项所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述取样电路还包括二极管组，所述二极管组包括两个头尾相接的二极管，所述二极管组的两端分别连接至所述运算放大器的正向输入端以及反向输入端。

6.根据权利要求1至4任一项所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述偏置电路具有依次串联的偏置电压源、第一偏置电阻以及第二偏置电阻，所述第一偏置电阻与所述第二偏置电阻之间的连接点连接至所述限流电路。

7.根据权利要求3或4所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述限流电路包括分别设置在两条所述取样支路上的两个限流电阻。

8.根据权利要求1至4任一项所述的交流电压检测电路，其特征在于：

所述运算放大电路还包括连接所述运算放大器输出端与所述运算放大器反向输入端的反馈电阻。