一种用于电力线的过零检测电路及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电力线的过零检测电路，所述过零检测电路具有输出端和输入端，所述输入端与电力线L和电力线N电连接，它包括基准电压模块（1）、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电容CL、电容CN和PCB板（2）；所述基准电压模块（1）、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电容CL以及电容CN设在PCB板（2）上，本发明的优点是该过零检测电路，电路结构简单，成本低。
【专利说明】
一种用于电力线的过零检测电路及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于电力线的过零检测电路及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 电力线载波通信技术是一种通过市电的供电线路来进行数据通信的技术，该技术 为将数据调制到一个与市电频率(50Hz或60Hz)不同的通常为大于数十KHz以上的正弦波载 波上。在电力线载波通信系统中为了达到较好的通信效果，需要检测市电过零点。但是现有 的市电过零检测电路要么过于复杂，要么为其精度受元件参数及市电电压的变化有较大的 影响，为了克服上述的情况，授权公告号CN 203759106 U公开一种市电过零检测电路，该市 电过零检测电路包括在市电电压从正半周到过零点时使放电过程加快的脉冲产生控制模 块和光祸器件，其中，脉冲产生控制模块包括电阻R1、电阻R2、电容Cl，NPN型的三极管Q1、 NPN型的三极管Q2、电阻R3和二极管D1，虽然电路结构已经做到了一定程度的简化，但是由 于需要用到多个三极管以及光祸器件，导致整个电路的造价成本相对较高。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，提供一种用于电力线的过零检测电路，该过零检测 电路，电路结构简单，成本低。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种用于电力线的过零检测电 路，所述过零检测电路具有输出端和输入端，所述输入端与电力线L和电力线N电连接，它包 括基准电压模块、容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL、电容CN和PCB 板;所述基准电压模块、容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL以及电 容CN设在PCB板上，所述电容CL的一端与电力线L电连接，另一端与阻抗元件Z1的一端电连 接;所述阻抗元件Z1的另一端与容抗元件C1的正极电连接，所述容抗元件C1的负极接地，所 述电容CN的一端与电力线N电连接，所述电容CN的另一端与阻抗元件Z2的一端电连接，所述 阻抗元件Z2的另一端与容抗元件C2的正极电连接，所述容抗元件C2的负极接地，所述容抗 元件C1的正极与基准电压模块的输入端以及过零检测电路的一输出端电连接，所述容抗元 件C2的正极与基准电压模块的输出端以及过零检测电路的另一输出端电连接。
[0005] 作为一种优选，所述基准电压模块包括基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及 电阻R6;所述电阻R3的一端与容抗元件C1的正极电连接，另一端与电阻R4的一端电连接，所 述电阻R4的另一端与容抗元件C2的正极电连接，所述电阻R5的一端与基准电压VCC电连接， 另一端与电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端接地，电阻R3与电阻R4的连接节点与电阻 R5与电阻R6的连接节点电连接。
[0006] 作为一种优选，所述电容CN和电容CL为板间电容。
[0007] 作为一种优选，所述板间电容包括PCB板为介质的基材层以及设在基材层的上表 面和下表面的导电块。
[0008] 作为一种优选，所述导电块为铜制成且呈圆饼状的导电块。
[0009] 作为一种优选，板间电容CN的导电块的表面积a等于电容CN的电容值与PCB板的厚 度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘积;板间电容CL的导电 块的表面积a等于电容CL的电容值与PCB板的厚度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板 材的相对介电常数的乘积。
[0010] 采用以上的结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：其主要包括基准电压 模块以及容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL、电容CN和PCB板等元 器件;基准电压模块、容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL以及电容 CN设在PCB板上，电容CL的一端与电力线L电连接，另一端与阻抗元件Z1的一端电连接;阻抗 元件Z1的另一端与容抗元件C1的正极电连接，容抗元件C1的负极接地，电容CN的一端与电 力线N电连接，电容CN的另一端与阻抗元件Z2的一端电连接，阻抗元件Z2的另一端与容抗元 件C2的正极电连接，容抗元件C2的负极接地，容抗元件C1的正极与基准电压模块的输入端 以及过零检测电路的一输出端电连接，容抗元件C2的正极与基准电压模块的输出端以及过 零检测电路的另一输出端电连接。上述结构的过零检测电路，整体上的电路结构简单，其次 仅仅用到在实际应用中最最常见的电阻以及电容这一类元器件，这类元器件成本低，其次， 这类元器件的性能稳定，使得整个电路的造价低，使得整个电路能够稳定地运行。
[0011] 其中，采用基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6组成的基准电压模 块，造成成本低，单单是用到一些常规的元器件，性能稳定，确保了基准电压模块能够长期 有效地运行。
[0012] 其中，以PCB板为介质的基材层以及设在基材层的上表面和下表面的导电块所构 成的板间电容，具有成本低，耐压高，不易击穿，安全性高，适用于强电环境。
[0013] 同时，将设在基材层的上表面和下表面的导电块，做成铜制成的圆饼状结构，方便 了获得导电块的表面积a的大小，通过该表面积a的大小可以计算得到板间电容的电容值。
[0014] 本发明要解决的技术问题是，提供一种用于电力线的过零检测电路的制作方法， 采用该制作方法制成的过零检测电路，运行稳定，电路结构简单，造成低。
[0015] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种用于电力线的过零检测电 路的制作方法， 步骤一:准备基准电压模块、容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容 CL、电容CN、PCB板、基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及四块圆饼状铜制成的 导电块，其中，两块导电块的表面积a等于电容CL的电容值与PCB板的厚度的乘积除以自由 空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘积，剩余两块导电块的表面积a等于电容CN 的电容值与PCB板的厚度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘 积； 步骤二:将PCB板上划定两个间隔分布的区域，在该区域的上表面和下表面上焊接上导 电块； 步骤三:其中，导电块与电力线L电连接，该导电块正下方的导电块与阻抗元件Z1的一 端电连接，阻抗元件Z1的另一端与容抗元件C1的正极电连接，容抗元件C1的负极接地;另一 导电块与电力线N电连接，该导电块正下方的导电块与阻抗元件Z2的一端电连接，阻抗元件 Z2的另一端与容抗元件C2的正极电连接，容抗元件C2的负极接地，容抗元件C1的正极与零 检测电路的一输出端电连接，容抗元件C2的正极与过零检测电路的另一输出端电连接;容 抗元件C1的正极与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端电连接，电阻R4 的另一端与容抗元件C2的正极电连接，电阻R5的一端与基准电压VCC电连接，电阻R5的另一 端与电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端接地，电阻R3与电阻R4的连接节点与电阻R5与 电阻R6的连接节点电连接。
[0016] 采用以上的方法后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：通过PCB板的两个区 域的上下表面焊接上导电块，构成两个板间电容构成电容CL和电容CN，使得上述的过零检 测电路适用于强电环境，同时板间电容具有成本低，耐压高，不易击穿，安全性高，该电路中 另外也是应用了最最常规的元器件，即电阻和电容，整个电路的电路结构简单，造成低，能 够稳定运行。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的电路图。
[0018] 图2是板间电容的结构图。
[0019]图中所示：1、基准电压模块，2、PCB板，3、导电块。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0021] 如附图1和附图2所示，本发明一种用于电力线的过零检测电路，所述过零检测电 路具有输出端和输入端，所述输入端与电力线L和电力线N电连接，它包括基准电压模块1、 容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL、电容CN和PCB板2;所述基准电 压模块1、容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL以及电容CN设在PCB板 2上，所述电容CL的一端与电力线L电连接，另一端与阻抗元件Z1的一端电连接;所述阻抗元 件Z1的另一端与容抗元件C1的正极电连接，所述容抗元件C1的负极接地，所述电容CN的一 端与电力线N电连接，所述电容CN的另一端与阻抗元件Z2的一端电连接，所述阻抗元件Z2的 另一端与容抗元件C2的正极电连接，所述容抗元件C2的负极接地，所述容抗元件C1的正极 与基准电压模块1的输入端以及过零检测电路的一输出端电连接，所述容抗元件C2的正极 与基准电压模块1的输出端以及过零检测电路的另一输出端电连接。
[0022] 其中，阻抗元件Z1为电阻R1，阻抗元件Z2为电阻R2,容抗元件C1为电容C1，容抗元 件C2为电容C2。
[0023] 所述基准电压模块1包括基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6;所述 电阻R3的一端与容抗元件C1的正极电连接，另一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的 另一端与容抗元件C2的正极电连接，所述电阻R5的一端与基准电压VCC电连接，另一端与电 阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端接地，电阻R3与电阻R4的连接节点与电阻R5与电阻R6 的连接节点电连接。
[0024] 所述电容CN和电容CL为板间电容。
[0025] 所述板间电容包括PCB板2为介质的基材层以及设在基材层的上表面和下表面的 导电块。
[0026] 所述导电块为铜制成且呈圆饼状的导电块3。
[0027] 板间电容CN的导电块3的表面积a等于电容CN的电容值与PCB板2的厚度的乘积除 以自由空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘积;板间电容CL的导电块3的表面积 a等于电容CL的电容值与PCB板2的厚度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板材的相对 介电常数的乘积。
[0028] 本发明的工作原理分析如下:如附图1所示，电路中电容CL的电压情况心 电路输出P端的电压情况
，电路中电容CL的电压情况， 电路输出P纟而的电压情况
，其中A =_$，=Ceir，
当％-心=〇则判断载波处于零点，达到了过零检测的目的。
[0029] 本发明一种用于电力线的过零检测电路的制作方法，它包括以下步骤，步骤一:准 备基准电压模块1、容抗元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL、电容CN、PCB 板2、基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及四块圆饼状铜制成的导电块3，其 中，两块导电块3的表面积a等于电容CL的电容值与PCB板2的厚度的乘积除以自由空间的介 电常数与PCB板材的相对介电常数的乘积，剩余两块导电块3的表面积a等于电容CN的电容 值与PCB板2的厚度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘积； 步骤二:将PCB板2上划定两个间隔分布的区域，在该区域的上表面和下表面上焊接上 导电块3; 步骤三:其中，导电块3与电力线L电连接，该导电块3正下方的导电块3与阻抗元件Z1的 一端电连接，阻抗元件Z1的另一端与容抗元件C1的正极电连接，容抗元件C1的负极接地;另 一导电块3与电力线N电连接，该导电块3正下方的导电块3与阻抗元件Z2的一端电连接，阻 抗元件Z2的另一端与容抗元件C2的正极电连接，容抗元件C2的负极接地，容抗元件C1的正 极与零检测电路的一输出端电连接，容抗元件C2的正极与过零检测电路的另一输出端电连 接;容抗元件C1的正极与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端电连接，电 阻R4的另一端与容抗元件C2的正极电连接，电阻R5的一端与基准电压VCC电连接，电阻R5的 另一端与电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端接地，电阻R3与电阻R4的连接节点与电阻 R5与电阻R6的连接节点电连接。
[0030] 以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本 发明不仅限于以上实施例，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本 发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种用于电力线的过零检测电路，所述过零检测电路具有输出端和输入端，所述输 入端与电力线L和电力线N电连接，其特征在于:它包括基准电压模块(1)、容抗元件CU容抗 元件C2、阻抗元件Zl、阻抗元件Z2、电容CL、电容CN和PCB板(2);所述基准电压模块(1)、容抗 元件C1、容抗元件C2、阻抗元件Z1、阻抗元件Z2、电容CL以及电容CN设在PCB板(2 )上，所述电 容CL的一端与电力线L电连接，另一端与阻抗元件Z1的一端电连接;所述阻抗元件Z1的另一 端与容抗元件C1的正极电连接，所述容抗元件C1的负极接地，所述电容CN的一端与电力线N 电连接，所述电容CN的另一端与阻抗元件Z2的一端电连接，所述阻抗元件Z2的另一端与容 抗元件C2的正极电连接，所述容抗元件C2的负极接地，所述容抗元件Cl的正极与基准电压 模块（1)的输入端以及过零检测电路的一输出端电连接，所述容抗元件C2的正极与基准电 压模块(1)的输出端以及过零检测电路的另一输出端电连接。2. 根据权利要求1所述的一种用于电力线的过零检测电路，其特征在于:所述基准电压 模块（1)包括基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6;所述电阻R3的一端与容抗 元件Cl的正极电连接，另一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端与容抗元件C2 的正极电连接，所述电阻R5的一端与基准电压VCC电连接，另一端与电阻R6的一端电连接， 电阻R6的另一端接地，电阻R3与电阻R4的连接节点与电阻R5与电阻R6的连接节点电连接。3. 根据权利要求1所述的一种用于电力线的过零检测电路，其特征在于:所述电容CN和 电容CL为板间电容。4. 根据权利要求3所述的一种用于电力线的过零检测电路，其特征在于:所述板间电容 包括PCB板(2)为介质的基材层以及设在基材层的上表面和下表面的导电块。5. 根据权利要求4所述的一种用于电力线的过零检测电路，其特征在于:所述导电块为 铜制成且呈圆饼状的导电块(3)。6. 根据权利要求5所述的一种用于电力线的过零检测电路，其特征在于:板间电容CN的 导电块(3 )的表面积a等于电容CN的电容值与PCB板(2 )的厚度的乘积除以自由空间的介电 常数与PCB板材的相对介电常数的乘积;板间电容CL的导电块(3 )的表面积a等于电容CL的 电容值与PCB板(2)的厚度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘 积。7. -种根据权利要求1所述的用于电力线的过零检测电路的制作方法，它包括以下步 骤，其特征在于： 步骤一:准备基准电压模块（1)、容抗元件Cl、容抗元件C2、阻抗元件Zl、阻抗元件Z2、电 容CL、电容CN、PCB板(2 )、基准电压VCC、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及四块圆饼状铜 制成的导电块(3)，其中，两块导电块(3)的表面积a等于电容CL的电容值与PCB板(2)的厚度 的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板材的相对介电常数的乘积，剩余两块导电块(3)的 表面积a等于电容CN的电容值与PCB板(2)的厚度的乘积除以自由空间的介电常数与PCB板 材的相对介电常数的乘积； 步骤二:将PCB板(2)上划定两个间隔分布的区域，在该区域的上表面和下表面上焊接 上导电块(3); 步骤三:其中，导电块(3)与电力线L电连接，该导电块(3)正下方的导电块(3)与阻抗元 件Z1的一端电连接，阻抗元件Z1的另一端与容抗元件Cl的正极电连接，容抗元件C1的负极 接地;另一导电块(3)与电力线N电连接，该导电块(3)正下方的导电块(3)与阻抗元件Z2的 一端电连接，阻抗元件Z2的另一端与容抗元件C2的正极电连接，容抗元件C2的负极接地，容 抗元件Cl的正极与零检测电路的一输出端电连接，容抗元件C2的正极与过零检测电路的另 一输出端电连接;容抗元件Cl的正极与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与电阻R4的 一端电连接，电阻R4的另一端与容抗元件C2的正极电连接，电阻R5的一端与基准电压VCC电 连接，电阻R5的另一端与电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端接地，电阻R3与电阻R4的连 接节点与电阻R5与电阻R6的连接节点电连接。
【文档编号】G01R19/175GK105891589SQ201610362033
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】郑坚江, 程遥
【申请人】宁波三星医疗电气股份有限公司