KR910008916B1

KR910008916B1 - Alternatic zero point detective circuit

Info

Publication number: KR910008916B1
Application number: KR1019890008766A
Authority: KR
Inventors: 윤기권
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 정용문
Priority date: 1989-06-24
Filing date: 1989-06-24
Publication date: 1991-10-24
Also published as: KR910001391A

Abstract

A circuit detects the zero point of AC voltage by comparing the phase of the AC power supply. The circuit comprises a driving power producer (10) for producing the driving power rectified from AC voltage, a phase comparator (20) for comparing two input waveforms and for producing the TTL level rectangular wave, a converter (30) for converting the output of the phase comparator, and a relay controller (40) for controlling the power supply according to the detection signal transmitted from the converter.

Description

AC voltage zero point detection circuit

제1도는 종래의 회로도.1 is a conventional circuit diagram.

제2도는 제1도의 동작파형도.2 is an operating waveform diagram of FIG.

제3도는 본 발명에 따른 동작파형도.3 is an operational waveform diagram according to the present invention.

제4도는 본 발명에 따른 동작특성도.4 is an operating characteristic diagram according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따른 제3도의 동작파형도.5 is an operational waveform diagram of FIG. 3 according to the present invention;

본 발명은 가정 자도와 시스템의 가전기기를 전원공급 제어 및 데이타 송수신 동기제어에 있어서 교류(AC) 전압의 제로 포인트 검출회로에 관한 것으로, 특히 교류전원 라인에 발생하는 교류전원 신호의 위상의 비교로 AC 사인파형을 정확한 듀티의 구형파로 변환하여 교류전원의 제로 포인트를 검출할 수 있는 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a zero point detection circuit of alternating current (AC) voltage in power supply control and data transmission / reception synchronization control of home appliances and systems, and particularly, by comparing the phase of an AC power signal generated in an AC power line. The present invention relates to a circuit capable of detecting a zero point of an AC power source by converting an AC sine wave into a square wave having an accurate duty.

종래의 AC전원의 제로 크로싱 검출방식은 제1도와 같이 포토카플러(PC)를 사용하여 제2도(2a)와 같이 AC전원라인(1a,1b)을 통해 저항(R1)을 지나 AC전원이 입력되면(2a)의 ″하이″구간에서 포토카플러(PC)의 발광다이오드가 온되면 포토트랜지스터가 온되어 포토트랜지스터의 콜렉터에 (2b)와 같은 출력신호가 발생되어 제로 포인트가 검출된다. 그러나 상기 제1도에 의한 제로 포인트 검출방식은 AC전원라인(1a,1b)의 양단에 전류제한용 저항(R1)을 연결하여 포토카플러(PC)에 의해 제로포인트를 찾아 낼 수 있으나 상기 포토카플러(PC)의 구동을 위한 최소, 최대 전류제한에 의해 정확한 제로 크로싱 포인트를 찾을 수 없으며, 듀티가 틀리는 문제점이 있었다. 왜냐하면 지연을 줄이기 위해 저항(R1)의 값을 줄이면 AC입력전원 Vp-p에서 소자가 파괴되는 현상이 발생되고, 상기 소자를 보호하려고 저항(R1)의 값을 증가시키면 지연이 발생되어 제로 크로싱 점을 찾았으나 실제 제로 포인트와 상이하여 동기신호가 일치하지 않는등 정확한 제로 포인트를 찾을 수 없고, 이로 인하여 가전기기 온/오프 제어에 있어 악영향을 끼쳐 EMT 발생의 원인이 되어왔었다.In the conventional zero crossing detection method of the AC power supply, the AC power is input through the resistor R1 through the AC power lines 1a and 1b as shown in FIG. 2A using the photocoupler PC as shown in FIG. When the light emitting diode of the photocoupler PC is turned on in the "high" section of 2a, the phototransistor is turned on, and an output signal such as (2b) is generated at the collector of the phototransistor so that the zero point is detected. However, in the zero point detection method according to FIG. 1, a zero point can be found by a photocoupler PC by connecting a current limiting resistor R1 to both ends of the AC power lines 1a and 1b. Due to the minimum and maximum current limit for driving (PC), the exact zero crossing point cannot be found and the duty is incorrect. Because reducing the value of the resistor R1 to reduce the delay causes the device to break down at the AC input power supply Vp-p, and increasing the value of the resistor R1 to protect the device results in a delay resulting in zero crossing point. However, the exact zero point cannot be found because the synchronization signal is not identical because it is different from the actual zero point, and this has adversely affected the on / off control of home appliances, causing the occurrence of EMT.

따라서 본 발명의 목적은 AC교류전원의 위상을 비교하고 상기 비교에 의해 검출된 제로 크로싱 포인트를 TTL레벨로 변환하여 정확한 제로 포인트로 인식할 수 있는 회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit that can compare the phases of the AC alternating current power source and convert the zero crossing point detected by the comparison to a TTL level to recognize the correct zero point.

본 발명의 다른 목적은 정확 제로 크로싱 포인트 검출신호에 의해 데이타 송수신 동기 및 AC전원공급 제어를 정확히 할 수 있는 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a circuit capable of accurately performing data transmission / reception synchronization and AC power supply control by an accurate zero crossing point detection signal.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명에 따른 회로도로서, AC전원라인(1a,1b)의 (1a) 라인으로 부터 저항(R1)과 다이오드(D1)을 직렬로 연결하고 다이오드(D1)의 출력단으로 부터 캐패시터(C1)과 제너다이오드(D2)을 병렬로 접속하여 접지되도록 구성된 구동전원 발생부(10)이고, 상기 AC전원라인(1a,1b)로 부터 저항(R2,R4)을 연결하고 상기 저항(R2,R4)을 연결한 양단(33,34)로 부터 다이오드(D3,D4)를 병렬로 연결하며 상기 다이오드(D3,D4)의 캐소드와 에노드를 연결한 노드(33)으로 부터 저항(R3)을 연결하여 연산증폭기(ICI)의 반전단(-)에 연결하고 상기 노드(34)을 상기 연산증폭기(ICI)의 비반전단(+) 연결되도록 구성된 AC전원 위상 비교부(20)와, 상기 구동전원 발생부(10)의 출력단에 저항(R5)을 연결하여 포토카플러(PC)의 발광다이오드의 에노드에 연결하고 상기 발광다이오드 캐소드에 상기 AC전원위상비교부(20)의 연산증폭기(ICI)의 출력단에 연결하며 상기 포토카플러(PC)의 포토트랜지스터의 콜렉터에 전원단(Vcc)으로 부터 저항(R6)을 연결함과 동시에 중앙처리장치(도시하지 않았음)의 인터럽트단(INT)에 연결되도록 구성한 변화부(30)이며, 상기 중앙처리장치의 출력 포토(PU)에 트랜지스터(Q1)의 베이스를 연결하고 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 전원단(Vcc)을 연결하며 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 릴레이(Ry) 코일(L1)을 연결하고 상기 코일(L1)으로 부터 전원라인(L1)에 상기 코일(L1)의 여자에 따라 연동되는 릴레이 스위치(8W)를 연결한 부분이 릴레이 제어부(40)이다.2 is a circuit diagram according to the present invention, in which the resistor R1 and the diode D1 are connected in series from the line (1a) of the AC power lines 1a and 1b, and the capacitor C1 is connected from the output terminal of the diode D1. ) And a zener diode (D2) connected in parallel to the driving power generation unit 10 is configured to ground, and connect the resistors (R2, R4) from the AC power lines (1a, 1b) and the resistors (R2, R4) ) Connects diodes D3 and D4 in parallel from both ends 33 and 34, and connects resistor R3 from node 33 connecting the cathode and the anode of diodes D3 and D4. An AC power phase comparing unit 20 configured to be connected to an inverting terminal (-) of an operational amplifier (ICI) and to connect the node 34 to a non-inverting terminal (+) of the operational amplifier (ICI), and generating the driving power. The resistor R5 is connected to the output terminal of the unit 10 and connected to the anode of the light emitting diode of the photocoupler PC, and the AC field is connected to the light emitting diode cathode. It is connected to the output terminal of the operational amplifier (ICI) of the phase comparator 20 and connects the resistor R6 from the power supply terminal Vcc to the collector of the phototransistor of the photocoupler PC and at the same time a central processing unit (not shown). And a change unit 30 configured to be connected to the interrupt terminal INT of the central processing unit, and the base of the transistor Q1 is connected to the output port PU of the central processing unit, and to the emitter of the transistor Q1. Connect the power terminal (Vcc) and connect the relay (Ry) coil (L1) to the collector of the transistor (Q1) and interlock according to the excitation of the coil (L1) from the coil (L1) to the power line (L1) The portion connecting the relay switch 8W to be connected is the relay controller 40.

제4도는 본 발명에 따른 제3도의 동작파형도로서 (4a)는 입력교류전원 파형이고 (4b)는 저항(R2)를 통한 노드(33)의 출력파형도이며, (4c)는 연산증폭기(ICI)의 출력파형이고, (4d)는 포토카플러(PC)의 출력파형이다.4 is an operational waveform diagram of FIG. 3 according to the present invention, where 4a is an input AC power supply waveform, 4b is an output waveform diagram of the node 33 through the resistor R2, and 4c is an operational amplifier. ICI), and 4d is the output waveform of the photocoupler PC.

제5도는 본 발명에 따른 제로 크로싱 포인트 검출 실시예 파형도이다.5 is a waveform diagram of a zero crossing point detection embodiment according to the present invention.

따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제3-4도를 참조하여 상세히 설명하면, AC전원라인(1a,1b)상에 존재하는 60㎐의 신호는 각 가정내에 동일한 신호이며, 정확하게 동기가 이루어져 있으므로 이 신호를 동기신호로 이용하면 정확한 동기가 이루어지므로 신호의 송수신 효율을 높일 수가 있는 것으로 알려져 있다. 그런데 AC전원라인(1a,1b)상에 존재하는 AC신호를 회로내의 TTL레벨로 변환하여 CPU가 인지할 수 있는 신호로 변환하는데 저렴한 가격으로 정확한 듀티의 신호를 재생하여 CPU로 공급하고 CPU는 이 변환신호를 이용하여 데이타 송수신에 필요한 동기신호로 이용하고, AC전원신호를 제어하기 위한 정보신호로 이용하고자 하는 것이 본 발명이다.Therefore, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4, since the 60 Hz signal existing on the AC power lines 1a and 1b is the same signal in each home, and is accurately synchronized. It is known that the use of this signal as a synchronization signal can increase the transmission and reception efficiency of the signal since accurate synchronization is achieved. However, the AC signal present on the AC power lines 1a and 1b is converted into a TTL level in the circuit and converted into a signal that the CPU can recognize. The signal of the correct duty is reproduced and supplied to the CPU at a low price. The present invention intends to use the converted signal as a synchronization signal for data transmission and reception and to use it as an information signal for controlling the AC power signal.

제3도는 가정자동화 시스템의 가전기기 제어에 사용되고자 하는 회로로서, AC제로 크로싱 검출회로와 릴레이 제어회로(40)로 구성되어 있으며, 구동 전원발생부(10)는 전체회로 동작에 필요한 전류를 공급시키기 위한 회로로서 다이오드(D1)의 반파정류회로와 제너다이오드(D2)에 의해 과전압 방지회로로 구성되어 있고, AC전원위상 비교부(20)는 60㎐ AC신호의 위상에 따른 사인신호를 구형파신호로 변환하며, 상기 AC전원위상 비교부(20)의 저항(R2)(R4)은 전류제한용이고, 다이오드(D3)와 (D4)는 AC과전압이 연산증폭기(ICI)에 걸리는 것을 막기 위함이다. 연산증폭기(ICI)의 기준단자인 비반전단(+)입력단자의 레벨에 비해 반전단(-)단장의 입력위상을 비교하여 그 출력신호에 따라 변환회로 포토카플러(PC)를 구동시키게 된다. 즉 연산증폭기(ICI)의 비반전단(+) 단자의 기준전압에 비해 노드(33)의 전압(4b)에 따른 변화분이 포토카플러(PC)의 변환부(30)를 거쳐 TTL레벨로 변환되어 CPU로 전달되게 되며, 타회로에 비해 정확한 듀티로 변환된다. 141 sin wt의 AC신호가 입력되어 제5도와 같이 연산증폭기(ICI)의 턴온전압인 0.7V까지 상승하는데 걸리는 시간만큼의 지연밖에 발생되지 않는다. 즉 0.7=141 sin wt이고, sin wt=0.005이므로 t=13㎲이다.3 is a circuit intended to be used for home appliance control of a home automation system, and is composed of an AC zero crossing detection circuit and a relay control circuit 40. The driving power generation unit 10 supplies a current required for the operation of the entire circuit. The circuit for making a circuit is composed of a half-wave rectifier circuit of the diode D1 and an overvoltage prevention circuit by a zener diode D2. The resistances R2 and R4 of the AC power phase comparator 20 are for current limiting, and the diodes D3 and D4 are for preventing AC overvoltage from being applied to the operational amplifier ICI. . The input phase of the inverting terminal (-) is compared with the level of the non-inverting terminal (+) input terminal, which is a reference terminal of the operational amplifier (ICI), and the conversion circuit photocoupler (PC) is driven according to the output signal. That is, the change according to the voltage 4b of the node 33 compared to the reference voltage of the non-inverting terminal (+) terminal of the operational amplifier (ICI) is converted to the TTL level through the conversion unit 30 of the photocoupler (PC) and the CPU It is transferred to and converted to the correct duty compared to other circuits. The AC signal of 141 sin wt is inputted, and as shown in FIG. 5, only a delay as long as it takes to rise to 0.7 V, which is the turn-on voltage of the operational amplifier ICI, is generated. That is, 0.7 = 141 sin wt and sin == 0.005, so t = 13 ms.

즉 거의 50%의 정확한 듀티(DU)를 가진 출력을 얻을 수 있으므로 AC신호의 정확한 제로 크로싱 포인트를 구할 수 있다. 그리고 로드(100)에 공급되는 AC신호를 온/오프함에 있어 AC전원라인(1a,1b) 양단에 걸리는 전압차의 크기에 따라 dV/dt의 스파이크(spike)성 노이즈를 유발시켜 회로에 악영향을 끼치며 EMI의 발생원인으로 등장하여 왔었으나, 이를 막기 위하여 정확한 제로 크로싱신호에다 릴레이(Ry) 지연시간이 고려된 시간에 릴레이(Ry)를 구동시키므로서 AC전원라인(1a,1b) 양단의 전압자가 제로인 순간에 스위치(SW)의 접점이 온되므로 dV/dt=0으로 할 수 있어 회로에 끼치는 악영향을 배제할 수 있다. 즉 릴레이 온 신호 발생시점=제로 크로싱 포인트-릴레이 지연시간이 된다.In other words, an output with nearly 50% accurate duty (DU) can be obtained, resulting in an accurate zero crossing point of the AC signal. In addition, when the AC signal supplied to the load 100 is turned on / off, a spike noise of dV / dt is caused depending on the magnitude of the voltage difference across the AC power lines 1a and 1b, thereby adversely affecting the circuit. Although it has appeared as a cause of EMI, in order to prevent this, the voltage across the AC power line (1a, 1b) Since the contact point of the switch SW is turned on at the time of zero, dV / dt = 0 can be eliminated, so that adverse effects on the circuit can be eliminated. That is, when the relay on signal is generated = zero crossing point-relay delay time.

상술한 바와같이 AC전원의 지연이 없는 정확한 제로 포인트를 구할 수 있으므로 각종 신호전달이 동기 포인트를 에러없이 정확하게 구할 수가 있으며, 이를 이용한 릴레이 제어방식을 채택하므로 회로에 끼치는 악영향과 EMT 방출 및 릴레이접점 마모를 방지할 수 있는 이점이 있다.As described above, accurate zero point can be obtained without delay of AC power, and various signal transmission can accurately obtain sync point without error.By adopting relay control method using this, bad effect on circuit and EMT emission and relay contact wear There is an advantage to prevent.

Claims

In the zero point detection circuit of the AC voltage having a central processing unit, the drive power generating section 10 for rectifying the AC voltage to generate a drive power, and compares the phase of the input waveform of the AC voltage to the TTL level A zero point of an AC voltage is detected by converting an AC power phase comparator 20 that generates a square wave and an output of the AC power phase comparator 20 using the output of the drive power generator 10 as a drive power source. Control to supply power to the load at zero crossing time by the control of the central processing unit according to the conversion unit 30 outputting to the interrupt terminal of the central processing unit and the detection signal received through the conversion unit 30 Circuit comprising a relay control unit 40.

2. The both ends 33 and 34 of claim 1, wherein the AC power phase comparing unit 20 connects the resistors R2 and R4 from the AC power lines 1a and 1b and the resistors R2 and R4. In parallel, the diodes D3 and D4 are connected in parallel, and the resistor R3 is connected from the node 33 connecting the cathode and the anode of the diodes D3 and D4 to the inverting terminal of the operational amplifier ICI. And an AC power phase comparator (20) configured to connect to (-) and to connect the node (34) to a non-inverting (+) end of the operational amplifier (ICI).

The method of claim 1, wherein the relay controller 250 connects the base of the transistor Q1 to the output port PU of the CPU, and connects the power terminal Vcc to the emitter of the transistor Q1. The part connecting the relay Ry coil L1 to the collector of transistor Q1 and connecting the relay switch SW interlocked according to the excitation of the coil L1 from the coil L1 to the power line L1. And a relay control section (40).