KR20200112687A

KR20200112687A - 주파수 검출 회로

Info

Publication number: KR20200112687A
Application number: KR1020200030576A
Authority: KR
Inventors: 다다시 우라키
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2020-10-05
Also published as: JP2020153808A; CN111722011B; KR102239591B1; TWI722766B; TW202036004A; JP7208075B2; CN111722011A

Abstract

본 발명은 원하는 주파수를 적확(的確)하게 판별하는 것을 목적으로 한다.
주파수 검출 회로는, 교류 전압의 반주기마다의 펄스 전압을 생성하는 펄스 생성 회로(1)와, 펄스 생성 회로(1)에 의해 생성된 펄스 전압을, 이 펄스 전압과 동일한 주기의 삼각파 전압으로 변환하는 삼각파 생성 회로(2)와, 삼각파 전압과 임계값 전압을 비교한 결과의 전압을 출력하는 비교 회로(3)와, 비교 회로(3)로부터 출력된 전압이 펄스형인지의 여부에 기초하여, 교류 전압의 주파수가 제1 주파수인지 제1 주파수보다 높은 제2 주파수인지를 판별하는 판별 회로(4)를 포함한다. 임계값 전압은, 교류 전압의 주파수가 제1 주파수와 제2 주파수의 중간의 제3 주파수일 때에, 삼각파 전압의 최대값이 임계값 전압과 일치하도록 미리 설정되어 있다.

Description

주파수 검출 회로{FREQUENCY DETECTION CIRCUIT}

본 발명은 교류 전압의 주파수의 판별을 행하는 주파수 검출 회로에 관한 것이다.

종래부터, 히터 등의 전력을 조정하는 전력 조정기가 각종 산업의 분야에서 사용되고 있다. 아날로그 회로로 구성된 전력 조정기는, 디지털의 전력 조정기와 비교하면, 디지털의 샘플링 시간이 없기 때문에 입력 신호에 대해 고속으로 응답할 수 있다. 한편, 아날로그 회로로 구성된 전력 조정기는, 교류 전원의 반주기마다 온 시간의 비율을 변화시키는 위상 제어를 행하기 때문에, 교류 전원에 맞도록 대응 주파수를 전환할 필요가 있었다.

마이크로 컴퓨터를 이용한 디지털 회로이면, 주파수의 전환은 용이하지만, 아날로그 회로로 구성된 전력 조정기에 대해서는, 외부로부터 스위치로 대응 주파수를 전환하는 방법이 일반적이다. 그러나, 전력 조정기의 조정·조립 장소와 전력 조정기의 출하처에서 전원 주파수가 상이한 경우가 많기 때문에, 외부로부터 스위치에 의한 주파수의 전환 방법에서는, 스위치의 전환을 잊어 버리거나 설정을 잘못하거나 할 가능성이 있었다.

그래서, 교류 전원의 주파수를 검출하여 전력 조정기의 대응 주파수를 자동적으로 전환하는 방법이 고려된다. 종래, 주파수 검출 회로로서는, 특허문헌 1에서 제안된 회로가 알려져 있다. 특허문헌 1에서 개시된 주파수 검출 회로에서는, 60 ㎐의 주기보다 크고 50 ㎐의 주기보다 작은 시한으로 설정한 저항과 콘덴서를 포함하는 타이머 회로를 설치하고, 이 타이머 회로의 시한의 계시(計時)를 개시(開始)하는 트리거 단자와 콘덴서의 전하를 방전시키기 위한 리셋 단자에, 상용 주파수의 반사이클마다 동기한 신호를 입력함으로써, 50 ㎐와 60 ㎐를 판별하도록 하고 있다.

그러나, 특허문헌 1에서 개시된 주파수 검출 회로에서는, 교류 전압을 전파 정류하여, 상용 주파수의 반사이클마다 동기한 신호를 생성하고 있으나, 타이머 회로의 시한(T)을 16.7 msec<T<20 msec로 설정하고 있어, 이러한 구성에서는 교류 전원의 반주기마다 50 ㎐와 60 ㎐를 판별하는 것은 곤란하였다. 즉, 상용 주파수의 반사이클마다 동기한 신호를 타이머 회로에 입력하는 경우에는, 타이머 회로의 시한(T)을 8.3 msec<T<10 msec, 즉 60 ㎐의 반주기보다 크고 50 ㎐의 반주기보다 작은 시한으로 설정하지 않으면 안 된다.

또한, 전력 조정기의 대응 주파수를 자동적으로 전환하는 방법으로서, 아날로그 회로에 디지털 회로를 추가하는 방법도 있으나, 마이크로 컴퓨터를 필요로 하기 때문에, 소프트웨어 엔지니어의 작업 공수가 필요해지고, 프로그램이나 디지털 부품의 추가로 관리상의 부하가 증가한다고 하는 과제가 있었다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 소화 제56-86363호 공보

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 원하는 주파수를 적확(的確)하게 판별할 수 있고, 디지털 회로를 필요로 하지 않는 아날로그 회로로 구성된 주파수 검출 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주파수 검출 회로는, 교류 전압의 반주기마다의 펄스 전압을 생성하도록 구성된 펄스 생성 회로와, 상기 펄스 전압을, 이 펄스 전압과 동일한 주기의 삼각파 전압으로 변환하도록 구성된 삼각파 생성 회로와, 상기 삼각파 전압과 제1 임계값 전압을 비교한 결과의 전압을 출력하도록 구성된 비교 회로와, 이 비교 회로로부터 출력된 전압이 펄스형인지의 여부에 기초하여, 상기 교류 전압의 주파수가 제1 주파수인지 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수인지를 판별하도록 구성된 판별 회로를 포함하고, 상기 제1 임계값 전압은, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수의 중간의 제3 주파수일 때에, 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 일치하도록 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예는, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제3 주파수일 때에, 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 일치하도록, 사용자의 조작에 따라 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능하도록 구성된 삼각파 조정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 삼각파 조정 회로는, 사용자의 조작에 따라, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수인 경우의 조정 모드와, 조정 완료 후의 통상 모드를 전환 가능하도록 구성된 스위치와, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수인 환경하에서 상기 조정 모드로 전환되었을 때에, 사용자의 조작에 따라 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 대략 일치하도록 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능하도록 구성된 기울기 조정 회로를 포함하고, 상기 기울기 조정 회로는, 상기 조정 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값과, 조정 완료 후의 상기 통상 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제3 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값이 대략 일치하도록, 상기 조정 모드와 상기 통상 모드에서 상기 삼각파 전압의 기울기가 변하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 삼각파 조정 회로는, 사용자의 조작에 따라, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제2 주파수인 경우의 조정 모드와, 조정 완료 후의 통상 모드를 전환 가능하도록 구성된 스위치와, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제2 주파수인 환경하에서 상기 조정 모드로 전환되었을 때에, 사용자의 조작에 따라 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 대략 일치하도록 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능하도록 구성된 기울기 조정 회로를 포함하고, 상기 기울기 조정 회로는, 상기 조정 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제2 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값과, 조정 완료 후의 상기 통상 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제3 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값이 대략 일치하도록, 상기 조정 모드와 상기 통상 모드에서 상기 삼각파 전압의 기울기가 변하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 기울기 조정 회로는, 적분 시상수를 변경함으로써 상기 펄스 생성 회로로부터 출력된 펄스 전압의 발생으로 생성되는 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예는, 사용자에 의한 상기 삼각파 전압의 기울기의 조정을 지원 가능하도록 구성된 조정 지원 회로를 더 포함하고, 상기 조정 지원 회로는, 상기 교류 전압의 주파수가, 상기 제1 주파수보다 높고 상기 제3 주파수보다 낮은 제4 주파수보다 낮을 때에, 사용자에 대해 통지를 행하도록 구성된 제1 통지 회로와, 상기 교류 전압의 주파수가, 상기 제3 주파수보다 높고 상기 제2 주파수보다 낮은 제5 주파수보다 낮을 때에, 사용자에 대해 통지를 행하도록 구성된 제2 통지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 제1 통지 회로는, 상기 제4 주파수에 대응하는 제2 임계값 전압과 상기 삼각파 전압을 비교하도록 구성된 제1 콤퍼레이터와, 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제2 임계값 전압을 초과했을 때에 점등되도록 구성된 제1 발광 소자를 포함하고, 상기 제2 통지 회로는, 상기 제5 주파수에 대응하여, 상기 제2 임계값 전압보다 낮은 제3 임계값 전압과, 상기 삼각파 전압을 비교하도록 구성된 제2 콤퍼레이터와, 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제3 임계값 전압을 초과했을 때에 점등되도록 구성된 제2 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 펄스 생성 회로는, 상기 교류 전압의 제1 극성의 성분을 취출하는 반파 정류를 행하도록 구성된 제1 반파 정류 회로와, 상기 교류 전압의 제2 극성의 성분을 취출하는 반파 정류를 행하도록 구성된 제2 반파 정류 회로와, 상기 제1 반파 정류 회로의 출력 전압을 방형파(方形波)로 가공하도록 구성된 제1 방형파 생성 회로와, 상기 제2 반파 정류 회로의 출력 전압을 방형파로 가공하도록 구성된 제2 방형파 생성 회로와, 상기 제1 방형파 생성 회로의 출력 전압과 상기 제2 방형파 생성 회로의 출력 전압을 합성하여 상기 펄스 전압을 출력하는 합성 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 삼각파 생성 회로는, 적분 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 주파수 검출 회로의 1 구성예에 있어서, 상기 판별 회로는, 상기 비교 회로로부터 출력된 전압의 상승 및 하강 중 어느 한쪽이 입력될 때마다, 미리 정해진 시간폭만큼 일정값의 전압을 출력하도록 구성된 모노스테이블·멀티바이브레이터를 포함하고, 상기 시간폭은, 상기 제1 주파수의 반주기보다 긴 시간인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 교류 전압의 반주기마다의 펄스 전압을 생성하는 펄스 생성 회로와, 펄스 전압을, 이 펄스 전압과 동일한 주기의 삼각파 전압으로 변환하는 삼각파 생성 회로와, 삼각파 전압과 제1 임계값 전압을 비교한 결과의 전압을 출력하는 비교 회로와, 비교 회로로부터 출력된 전압이 펄스형인지의 여부에 기초하여, 교류 전압의 주파수가 제1 주파수인지 제1 주파수보다 높은 제2 주파수인지를 판별하는 판별 회로를 설치하고, 제1 임계값 전압을, 교류 전압의 주파수가 제1 주파수와 제2 주파수의 중간의 제3 주파수일 때에, 삼각파 전압의 최대값이 제1 임계값 전압과 일치하도록 미리 설정해 둠으로써, 교류 전압이 제1 주파수인지 제2 주파수인지를 적확하게 판별할 수 있고, 디지털 회로를 필요로 하지 않는 아날로그 회로를 포함하는 주파수 검출 회로를 실현할 수 있다. 그 결과, 본 발명에서는, 예컨대 전력 조정기의 대응 주파수를 자동적으로 전환하는 것이 가능해지고, 외부로부터 스위치에 의한 주파수의 전환을 불필요하게 할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 교류 전압의 반주기마다의 판별이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 삼각파 조정 회로를 설치함으로써, 부품의 개체차에 의한 주파수 판별의 오차를 없앨 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 조정 지원 회로를 설치함으로써, 주파수 검출 회로의 출하 조정 시에, 조정을 행하는 사용자에게 있어서 알기 쉬운 조정 환경을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 구성을 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 제1 펄스 생성 회로의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 삼각파 생성 회로의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 제2 펄스 생성 회로의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 판별 회로의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 제2 펄스 생성 회로의 다른 동작을 설명하는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 판별 회로의 다른 동작을 설명하는 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 삼각파 조정 회로와 조정 지원 회로의 동작을 설명하는 파형도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 검출 회로의 구성을 도시한 회로도이다. 주파수 검출 회로는, 교류 전압의 반주기마다의 펄스 전압을 생성하는 펄스 생성 회로(1)와, 펄스 생성 회로(1)에 의해 생성된 펄스 전압을, 이 펄스 전압과 동일한 주기의 삼각파 전압으로 변환하는 삼각파 생성 회로(2)와, 삼각파 전압과 제1 임계값 전압을 비교한 결과의 전압을 출력하는 비교 회로(3)와, 비교 회로(3)로부터 출력된 전압이 펄스형인지의 여부에 기초하여, 교류 전압의 주파수가 제1 주파수인지 제1 주파수보다 높은 제2 주파수인지를 판별하는 판별 회로(4)와, 사용자의 조작에 따라 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능한 삼각파 조정 회로(5)와, 사용자에 의한 삼각파 전압의 기울기의 조정을 지원 가능한 조정 지원 회로(6)로 구성된다.

펄스 생성 회로(1)는, 트랜스(T1)와, 다이오드(D1, D2)와, 콤퍼레이터(COMP1, COMP2)와, 부정 논리합 회로(NOR)와, 저항(R1∼R8)으로 구성된다.

삼각파 생성 회로(2)는, 연산 증폭기(A1)와, 다이오드(D3)와, 저항(R9)과, 콘덴서(C1)로 구성된다.

비교 회로(3)는, 연산 증폭기(A2, A3)와, 콤퍼레이터(COMP3)와, 다이오드(D4, D5)와, 저항(R10∼R20)으로 구성된다.

판별 회로(4)는, 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)와, 저항(R21)과, 콘덴서(C4)로 구성된다.

삼각파 조정 회로(5)는, 저항(R22∼R26)과, 가변 저항(VR1)과, 스위치(SW1)로 구성된다.

조정 지원 회로(6)는, 콤퍼레이터(COMP4, COMP5)와, 트랜지스터(Q1, Q2)와, 발광 다이오드(D6, D7)와, 저항(R27∼R40)으로 구성된다.

이하, 본 실시예의 주파수 검출 회로의 동작을 상세히 설명한다. 먼저, 펄스 생성 회로(1)의 트랜스(T1)는, 상용 전원으로부터의 100 V 또는 200 V 등의 교류 전원 전압을 강압한다. 제1 반파 정류 회로를 구성하는 다이오드(D1)는, 트랜스(T1)에 의해 강압된 교류 전압(도 2의 a)의 제1 극성[본 실시예에서는 정측(正側)]의 성분을 취출하는 반파 정류를 행한다. 이 다이오드(D1)의 출력 전압은, 도 2의 b와 같이 된다. 제2 반파 정류 회로를 구성하는 다이오드(D2)는, 트랜스(T1)에 의해 강압된 교류 전압의 제2 극성[본 실시예에서는 부측(負側)]의 성분을 취출하는 반파 정류를 행한다. 이 다이오드(D2)의 출력 전압은, 도 2의 c와 같이 된다.

계속해서, 제1 방형파 생성 회로를 구성하는 콤퍼레이터(COMP1)는, 정(正)의 직류 전원 전압(VCC_P)을 분압하는 저항(R1, R2)에 의해 생성된 임계값 전압(TH1)[본 실시예에서는 접지 전압(0 V) 부근의 전압]과, 다이오드(D1)에 의해 반파 정류된 전압(b)을 비교한다. 이에 의해, 콤퍼레이터(COMP1)로부터는 도 2의 d와 같은 방형파의 펄스 전압이 출력된다.

마찬가지로, 제2 방형파 생성 회로를 구성하는 콤퍼레이터(COMP2)는, 정의 직류 전원 전압(VCC_P)을 분압하는 저항(R5, R6)에 의해 생성된 임계값 전압(TH1)[본 실시예에서는 접지 전압(0 V) 부근의 전압]과, 다이오드(D2)에 의해 반파 정류된 전압(c)을 비교한다. 이에 의해, 콤퍼레이터(COMP2)로부터는 도 2의 e와 같은 방형파의 펄스 전압이 출력된다.

펄스 생성 회로(1)의 부정 논리합 회로(NOR)(합성 회로)는, 콤퍼레이터(COMP1)의 출력 전압(d)과 콤퍼레이터(COMP2)의 출력 전압(e)의 부정 논리합의 결과를 출력함으로써, 콤퍼레이터(COMP1)의 출력 전압(d)과 콤퍼레이터(COMP2)의 출력 전압(e)을 합성한다. 이렇게 해서, 펄스 생성 회로(1)로부터는 도 2의 f와 같이 교류 전압의 반주기마다의 펄스 전압이 출력된다. 이 펄스 전압(f)은, 도 2의 a에 나타낸 교류 전압의 제로크로스점을 검출한 것이다.

다음으로, 연산 증폭기(A1)와 다이오드(D3)와 저항(R9)과 콘덴서(C1)를 포함하는 삼각파 생성 회로(2)는, 펄스 생성 회로(1)에 의해 생성된 펄스 전압(f)을, 이 펄스 전압(f)과 동일한 주기의 삼각파 전압(g)으로 변환한다.

이 삼각파 생성 회로(2)는, 적분 회로를 포함하는 것이다. 적분의 시상수는, 연산 증폭기(A1)의 비반전 입력 단자에 접속되어 있는 저항과, 콘덴서(C1)에 의해 결정되어 삼각파 전압(g)이 상승한다. 펄스 생성 회로(1)에 의해 생성된 펄스 전압(f)에 의해, 삼각파 전압(g)이 하강하도록 설정되어 있다. 이에 의해, 삼각파 생성 회로(2)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 펄스 생성 회로(1)에 의해 생성된 펄스 전압(f)의 상승으로 최대값(파고값)이 되고, 펄스 전압(f)의 하강으로 최소값이 되는 삼각파 전압(g)을 생성한다.

생성된 삼각파 전압(g)은, 기울기가 동일한 경우, 교류 전압의 주파수에 따라 최대값이 변화하고, 교류 전압의 주파수가 높을수록 최대값이 낮아지고, 교류 전압의 주파수가 낮을수록 최대값이 높아진다. 본 실시예에서는, 이 삼각파 전압(g)의 기울기를 조정 가능한데, 이 조정 방법에 대해서는 후술한다.

다음으로, 비교 회로(3)는, 삼각파 생성 회로(2)에 의해 생성된 삼각파 전압(g)을 임계값 전압과 비교하고, 비교 결과의 전압을 출력한다.

구체적으로는, 비교 회로(3)의 연산 증폭기(A2)와 저항(R10∼R13)은, 삼각파 전압(g)을 부측으로 전압 시프트시키고 반전 증폭한다. 비교 회로(3)의 연산 증폭기(A3)와 저항(R14, R15)은, 연산 증폭기(A2)로부터 출력된 삼각파 전압을 더욱 반전 증폭한다. 이렇게 해서, 도 4의 h에 나타낸 바와 같이, 삼각파 전압(g)을 증폭한 삼각파 전압을 얻을 수 있다.

한편, 이러한 전압 시프트와 증폭은, 삼각파 전압을 검출하기 쉽게 하기 위한 처리이기 때문에, 본 발명에 있어서 필수적인 구성 요건이 아니다.

비교 회로(3)의 콤퍼레이터(COMP3)는, 정의 직류 전원 전압(VCC_P)을 분압하는 저항(R16, R17)에 의해 생성된 임계값 전압(TH2)(제1 임계값 전압)과, 전단의 연산 증폭기(A2, A3)에 의해 증폭된 삼각파 전압(h)을 비교함으로써, 도 4의 i에 나타낸 바와 같이 비교 결과의 전압을 출력한다.

다음으로, 판별 회로(4)를 구성하는 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)는, 비교 회로(3)로부터 출력된 전압(i)이 펄스형인지의 여부에 기초하여, 상용 전원으로부터의 교류 전압이 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)인지 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)인지를 판별한다.

구체적으로는, 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)는, 전압(i)의 상승이 트리거 입력 단자(B)에 입력될 때마다, 미리 정해진 시간폭(T)만큼 일정값[본 실시예에서는 로우(0) 레벨]의 펄스 전압(OUT)을 출력 단자 바(Q)로부터 출력한다. 시간폭(T)은, 저항(R21)과 콘덴서(C4)에 의해 설정된다. 본 실시예에서는, 시간폭(T)을 제1 주파수(F1)의 반주기(10 msec)보다 긴 시간폭(예컨대 200 msec)으로 한다. 즉, 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)는, 비교 회로(3)로부터 출력된 전압(i)을, 이 전압(i)의 상승으로부터 시간폭(T)만큼 일정값으로 마스크 처리하게 된다.

본 실시예에서는, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 삼각파 전압(h)의 최대값이 임계값 전압(TH2)을 초과하도록 회로의 상수가 조정되어 있다. 따라서, 도 4의 i로 나타낸 바와 같이, 비교 회로(3)로부터 교류 전압의 반주기마다 펄스 전압이 출력된다. 회로 상수의 조정에 대해서는 후술한다.

교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)인 경우에는, 시간폭(T)이 경과하기 전에 항상 전압(i)의 상승이 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)의 트리거 입력 단자(B)에 입력되기 때문에, 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)는, 도 5에 도시된 바와 같이 항상 로우 레벨의 전압(OUT)을 출력한다.

한편, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)인 경우, 삼각파 전압(h)의 최대값이 임계값 전압(TH2)을 하회하도록 회로의 상수가 조정되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 비교 회로(3)의 출력 전압(i)은 항상 로우 레벨이 된다. 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)의 트리거 입력 단자(B)에는 항상 로우 레벨의 전압(i)이 입력되기 때문에, 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)는, 도 7에 도시된 바와 같이 항상 하이 레벨의 전압(OUT)을 출력한다.

이렇게 해서, 본 실시예에서는, 교류 전압이 제1 주파수(F1)인지 제2 주파수(F2)인지를 판별할 수 있다.

다음으로, 회로 상수의 조정에 의한 삼각파 전압의 기울기의 조정에 대해 설명한다. 삼각파 조정 회로(5)는, 연산 증폭기(A1)의 비반전 입력 단자에 접속되어 있는 저항을 전환하여, 콘덴서(C1)와의 적분의 시상수를 설정하고, 삼각파 생성 회로(2)에 의해 생성되는 삼각파 전압(g)의 기울기를 조정한다.

삼각파 조정 회로(5)는, 일단이 부의 직류 전원 전압(VCC_N)에 접속된 저항(R22)과, 일단이 저항(R22)의 타단에 접속된 저항(R23∼R25)과, 3개의 접점 단자(S1∼S3)가 각각 저항(R23∼R25)의 타단에 하나씩 접속되고, 공통 단자(COM)가 접지 전압에 접속된 스위치(SW1)와, 저항(R22)과 저항(R23∼R25)의 접속점과, 연산 증폭기(A1)의 비반전 입력 단자 사이에 직렬로 삽입된 저항(R26) 및 가변 저항(VR1)으로 구성된다. 저항(R22∼R26)과 가변 저항(VR1)은, 기울기 조정 회로(50)를 구성하고 있다.

스위치(SW1)의 접점 단자(S1)는, 교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)인 환경하에서 행해지는 제1 조정 모드를 위한 단자, 접점 단자(S2)는, 조정 완료 후의 통상 모드를 위한 단자, 접점 단자(S3)는, 교류 전압의 주파수가 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)인 환경하에서 행해지는 제2 조정 모드를 위한 단자이다.

예컨대 주파수 검출 회로의 출하 조정에 있어서, 조정 작업을 행하는 사용자는, 스위치(SW1)를 제1 조정 모드 또는 제2 조정 모드로 전환하고, 가변 저항(VR1)의 저항값을 변경함으로써 조정을 행한다. 이러한 조정을 지원하기 위해서, 본 실시예에서는, 조정 지원 회로(6)를 설치하고 있다.

조정 지원 회로(6)의 제1 콤퍼레이터(COMP4)와 트랜지스터(Q1)와 발광 다이오드(D6)와 저항(R27∼R33)은, 제1 통지 회로(60)를 구성하고 있다. 또한, 조정 지원 회로(6)의 제2 콤퍼레이터(COMP5)와 트랜지스터(Q2)와 발광 다이오드(D7)와 저항(R34∼R40)은, 제2 통지 회로(61)를 구성하고 있다.

조정 지원 회로(6)의 제1 콤퍼레이터(COMP4)는, 정의 직류 전원 전압(VCC_P)을 분압하는 저항(R27, R28)에 의해 생성된 임계값 전압(TH3)(제2 임계값 전압)과, 삼각파 생성 회로(2)에 의해 생성된 삼각파 전압(g)을 비교한다. 이 때문에, 삼각파 전압(g)의 최대값이 임계값 전압(TH3)을 초과하면, 트랜지스터(Q1)가 온되고, 발광 다이오드(D6)(제1 발광 소자)가 점등된다.

마찬가지로, 조정 지원 회로(6)의 제2 콤퍼레이터(COMP5)는, 정의 직류 전원 전압(VCC_P)을 분압하는 저항(R34, R35)에 의해 생성된 임계값 전압(TH4)(제3 임계값 전압, TH4<TH3)과, 삼각파 전압(g)을 비교한다. 이 때문에, 삼각파 전압(g)의 최대값이 임계값 전압(TH4)을 초과하면, 트랜지스터(Q2)가 온되고, 발광 다이오드(D7)(제2 발광 소자)가 점등된다.

여기서, 본 실시예에서는, 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)와 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)의 중간의 주파수를 제3 주파수(F3)(본 실시예에서는 55 ㎐)로 한다.

콤퍼레이터(COMP4)의 임계값 전압(TH3)은, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)보다 높고 제3 주파수(F3)(F1<F3<F2, 본 실시예에서는 55 ㎐)보다 낮은 제4 주파수(F4)(F1<F4<F3<F2, 본 실시예에서는 54 ㎐)일 때에, 콤퍼레이터(COMP4)에 입력되는 삼각파 전압(g)의 최대값이 임계값 전압(TH3)과 대략 일치하도록 미리 설정되어 있다.

한편, 콤퍼레이터(COMP5)의 임계값 전압(TH4)은, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제3 주파수(F3)(본 실시예에서는 55 ㎐)보다 높고 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)보다 낮은 제5 주파수(F5)(F1<F4<F3<F5<F2, 본 실시예에서는 56 ㎐)일 때에, 콤퍼레이터(COMP5)에 입력되는 삼각파 전압(g)의 최대값이 임계값 전압(TH4)과 대략 일치하도록 미리 설정되어 있다.

그리고, 비교 회로(3)의 콤퍼레이터(COMP3)의 임계값 전압(TH2)은, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제3 주파수(F3)(본 실시예에서는 55 ㎐)일 때에, 콤퍼레이터(COMP3)에 입력되는 삼각파 전압(h)의 최대값이 임계값 전압(TH2)과 대략 일치하도록 미리 설정되어 있다.

예컨대 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)인 환경하에서, 주파수 검출 회로의 조정을 행하는 경우, 사용자는, 스위치(SW1)를 접점 단자(S1)측으로 하여 제1 조정 모드로 한다. 이 제1 조정 모드에 있어서, 사용자는, 발광 다이오드(D6)가 점등되고, 발광 다이오드(D7)가 점등되지 않도록, 가변 저항(VR1)을 조작하면 된다.

발광 다이오드(D6)가 점등되고, 발광 다이오드(D7)가 점등되지 않는 상태에서는, 콤퍼레이터(COMP4, COMP5)에 입력되는 삼각파 전압(g)과 임계값 전압(TH3, TH4)의 관계는, 도 8과 같이 되고, 삼각파 전압(g)의 최대값은, 대략 제3 주파수(F3)(본 실시예에서는 55 ㎐)에 대응하는 전압 레벨이 된다. 이때, 콤퍼레이터(COMP3)에 입력되는 삼각파 전압(h)의 최대값은, 임계값 전압(TH2)과 대략 일치하는 전압 레벨로 되어 있다.

발광 다이오드(D6)가 점등되고, 발광 다이오드(D7)가 점등되지 않도록 조정한 후, 사용자는, 스위치(SW1)를 접점 단자(S2)측으로 하여 통상 모드로 한다. 이 통상 모드에서는, 상기한 바와 같이, 삼각파 생성 회로(2)에 의해 생성되는 삼각파 전압(g)의 상승 시의 기울기가 제1 조정 모드에 있어서의 삼각파 전압(g)의 상승 시의 기울기보다 급해진다.

그리고, 제1 조정 모드에 있어서 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)일 때의 삼각파 전압(g)의 최대값과, 통상 모드에 있어서 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제3 주파수(F3)(본 실시예에서는 55 ㎐)일 때의 삼각파 전압(g)의 최대값이 대략 일치하도록, 제1 조정 모드와 통상 모드에서 삼각파 전압(g)의 기울기가 변하도록 미리 설정되어 있다. 상기한 바와 같이, 통상 모드에 있어서는, 제1 조정 모드의 경우보다 삼각파 전압(g)의 상승 시의 기울기가 급해진다. 이러한 설정은, 저항(R23)과 저항(R24)의 저항값의 관계를 미리 조정해 둠으로써 실현할 수 있다.

이상의 조정과 회로 상수의 설정에 의해, 통상 모드에 있어서, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제1 주파수(F1)(본 실시예에서는 50 ㎐)인 경우, 콤퍼레이터(COMP3)에 입력되는 삼각파 전압(h)의 최대값이 임계값 전압(TH2)을 초과하고, 교류 전압의 주파수가 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)인 경우, 삼각파 전압(h)의 최대값이 임계값 전압(TH2)을 하회하기 때문에, 상기한 바와 같이 교류 전압이 제1 주파수(F1)인지 제2 주파수(F2)인지를 판별할 수 있다.

한편, 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)인 환경하에서, 주파수 검출 회로의 조정을 행하는 경우, 사용자는, 스위치(SW1)를 접점 단자(S3)측으로 하여 제2 조정 모드로 한다. 제1 조정 모드와 마찬가지로, 사용자는, 발광 다이오드(D6)가 점등되고, 발광 다이오드(D7)가 점등되지 않도록, 가변 저항(VR1)을 조작하면 된다.

발광 다이오드(D6)가 점등되고, 발광 다이오드(D7)가 점등되지 않는 상태에서는, 콤퍼레이터(COMP4, COMP5)에 입력되는 삼각파 전압(g)과 임계값 전압(TH3, TH4)의 관계는, 도 8과 동일하게 되고, 콤퍼레이터(COMP3)에 입력되는 삼각파 전압(h)의 최대값은, 임계값 전압(TH2)과 대략 일치하는 전압 레벨로 되어 있다.

발광 다이오드(D6)가 점등되고, 발광 다이오드(D7)가 점등되지 않도록 조정한 후, 사용자는, 스위치(SW1)를 접점 단자(S2)측으로 하여 통상 모드로 한다. 이 통상 모드에서는, 상기한 바와 같이, 삼각파 생성 회로(2)에 의해 생성되는 삼각파 전압(g)의 상승 시의 기울기가 제2 조정 모드에 있어서의 삼각파 전압(g)의 상승 시의 기울기보다 완만해진다.

그리고, 제2 조정 모드에 있어서 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제2 주파수(F2)(본 실시예에서는 60 ㎐)일 때의 삼각파 전압(g)의 최대값과, 통상 모드에 있어서 상용 전원으로부터의 교류 전압의 주파수가 제3 주파수(F3)(본 실시예에서는 55 ㎐)일 때의 삼각파 전압(g)의 최대값이 대략 일치하도록, 제2 조정 모드와 통상 모드에서 삼각파 전압(g)의 기울기가 변하도록 미리 설정되어 있다. 상기한 바와 같이, 통상 모드에 있어서는, 제2 조정 모드의 경우보다 삼각파 전압(g)의 상승 시의 기울기가 완만해진다. 이러한 설정은, 저항(R24)과 저항(R25)의 저항값의 관계[직류 전위(V2와 V3)의 관계]를 미리 조정해 둠으로써 실현할 수 있다.

이렇게 해서, 본 실시예에서는, 삼각파 조정 회로(5)를 설치함으로써, 부품의 개체차에 의한 주파수 판별의 오차를 없앨 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 조정 지원 회로(6)를 설치함으로써, 주파수 검출 회로의 출하 조정 시에, 조정을 행하는 사용자에게 있어서 알기 쉬운 조정 환경을 제공할 수 있다.

한편, 모노스테이블·멀티바이브레이터(IC1)는, 비교 회로(3)로부터 전압(i)의 상승이 입력될 때마다, 시간폭(T)만큼 일정값의 전압(OUT)을 출력하지만, 비교 회로(3)로부터 전압(i)의 하강이 입력될 때마다, 시간폭(T)만큼 일정값의 전압(OUT)을 출력하도록 해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 상용 전원으로부터의 입력을 상정하고 있기 때문에, 제1 주파수(F1)를 50 ㎐, 제2 주파수(F2)를 60 ㎐로 하고 있으나, 이에 한하는 것은 아니며, 다른 주파수에 적용할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

본 발명은 교류 전압의 주파수를 판별하는 기술에 적용할 수 있다.

1: 펄스 생성 회로 2: 삼각파 생성 회로
3: 비교 회로 4: 판별 회로
5: 삼각파 조정 회로 6: 조정 지원 회로
50: 기울기 조정 회로 60, 61: 통지 회로
IC1: 모노스테이블·멀티바이브레이터 COMP1∼COMP5: 콤퍼레이터
A1∼A3: 연산 증폭기 NOR: 부정 논리합 회로
Q1, Q2: 트랜지스터 D1∼D5: 다이오드
D6, D7: 발광 다이오드 R1∼R40: 저항
VR1: 가변 저항 C1∼C4: 콘덴서
SW1: 스위치 T1: 트랜스

Claims

교류 전압의 반주기마다의 펄스 전압을 생성하도록 구성된 펄스 생성 회로와,
상기 펄스 전압을, 상기 펄스 전압과 동일한 주기의 삼각파 전압으로 변환하도록 구성된 삼각파 생성 회로와,
상기 삼각파 전압과 제1 임계값 전압을 비교한 결과의 전압을 출력하도록 구성된 비교 회로와,
상기 비교 회로로부터 출력된 전압이 펄스형인지의 여부에 기초하여, 상기 교류 전압의 주파수가 제1 주파수인지 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수인지를 판별하도록 구성된 판별 회로를 포함하고,
상기 제1 임계값 전압은, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수의 중간의 제3 주파수일 때에, 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 일치하도록 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제1항에 있어서,
상기 교류 전압의 주파수가 상기 제3 주파수일 때에, 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 일치하도록, 사용자의 조작에 따라 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능하도록 구성된 삼각파 조정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제2항에 있어서,
상기 삼각파 조정 회로는,
사용자의 조작에 따라, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수인 경우의 조정 모드와, 조정 완료 후의 통상 모드를 전환 가능하도록 구성된 스위치와,
상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수인 환경하에서 상기 조정 모드로 전환되었을 때에, 사용자의 조작에 따라 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 일치하도록 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능하도록 구성된 기울기 조정 회로를 포함하고,
상기 기울기 조정 회로는, 상기 조정 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제1 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값과, 조정 완료 후의 상기 통상 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제3 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값이 일치하도록, 상기 조정 모드와 상기 통상 모드에서 상기 삼각파 전압의 기울기가 변하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제2항에 있어서,
상기 삼각파 조정 회로는,
사용자의 조작에 따라, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제2 주파수인 경우의 조정 모드와, 조정 완료 후의 통상 모드를 전환 가능하도록 구성된 스위치와,
상기 교류 전압의 주파수가 상기 제2 주파수인 환경하에서 상기 조정 모드로 전환되었을 때에, 사용자의 조작에 따라 상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제1 임계값 전압과 일치하도록 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정 가능하도록 구성된 기울기 조정 회로를 포함하고,
상기 기울기 조정 회로는, 상기 조정 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제2 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값과, 조정 완료 후의 상기 통상 모드에 있어서 상기 교류 전압의 주파수가 상기 제3 주파수일 때의 상기 삼각파 전압의 최대값이 일치하도록, 상기 조정 모드와 상기 통상 모드에서 상기 삼각파 전압의 기울기가 변하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 기울기 조정 회로는, 적분 시상수를 변경함으로써 상기 펄스 생성 회로로부터 출력된 펄스 전압의 발생으로 생성되는 상기 삼각파 전압의 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제3항 또는 제4항에 있어서,
사용자에 의한 상기 삼각파 전압의 기울기의 조정을 지원 가능하도록 구성된 조정 지원 회로를 더 포함하고,
상기 조정 지원 회로는,
상기 교류 전압의 주파수가, 상기 제1 주파수보다 높고 상기 제3 주파수보다 낮은 제4 주파수보다 낮을 때에, 사용자에 대해 통지를 행하도록 구성된 제1 통지 회로와,
상기 교류 전압의 주파수가, 상기 제3 주파수보다 높고 상기 제2 주파수보다 낮은 제5 주파수보다 낮을 때에, 사용자에 대해 통지를 행하도록 구성된 제2 통지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제6항에 있어서,
상기 제1 통지 회로는,
상기 제4 주파수에 대응하는 제2 임계값 전압과 상기 삼각파 전압을 비교하도록 구성된 제1 콤퍼레이터와,
상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제2 임계값 전압을 초과했을 때에 점등되도록 구성된 제1 발광 소자를 포함하고,
상기 제2 통지 회로는,
상기 제5 주파수에 대응하여, 상기 제2 임계값 전압보다 낮은 제3 임계값 전압과, 상기 삼각파 전압을 비교하도록 구성된 제2 콤퍼레이터와,
상기 삼각파 전압의 최대값이 상기 제3 임계값 전압을 초과했을 때에 점등되도록 구성된 제2 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펄스 생성 회로는,
상기 교류 전압의 제1 극성의 성분을 취출하는 반파 정류를 행하도록 구성된 제1 반파 정류 회로와,
상기 교류 전압의 제2 극성의 성분을 취출하는 반파 정류를 행하도록 구성된 제2 반파 정류 회로와,
상기 제1 반파 정류 회로의 출력 전압을 방형파(方形波)로 가공하도록 구성된 제1 방형파 생성 회로와,
상기 제2 반파 정류 회로의 출력 전압을 방형파로 가공하도록 구성된 제2 방형파 생성 회로와,
상기 제1 방형파 생성 회로의 출력 전압과 상기 제2 방형파 생성 회로의 출력 전압을 합성하여 상기 펄스 전압을 출력하는 합성 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 삼각파 생성 회로는 적분 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 판별 회로는, 상기 비교 회로로부터 출력된 전압의 상승 및 하강 중 어느 한쪽이 입력될 때마다, 미리 정해진 시간폭만큼 일정값의 전압을 출력하도록 구성된 모노스테이블·멀티바이브레이터를 포함하고,
상기 시간폭은, 상기 제1 주파수의 반주기보다 긴 시간인 것을 특징으로 하는 주파수 검출 회로.