一种交流电压过零点检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及交流电压过零点检测电路。
【背景技术】
[0002]交流电过零点检测指的是在交流系统中，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时，系统作出的检测。可作开关电路或者频率检测。漏电开关的漏电检测是检测零序电流。目前，公知的交流电压过零点检测电路为单比较电路。将交流电压信号与接近OV的直流电压+Vl比较，当交流电压大于+Vl时检测电路输出高电平，当交流电压小于-VI时检测电路输出低电平，由此将要测量的交流电压转换为方波信号，此处的方波信号边沿并不是在OV而是交流电压的+VI，-Vl时刻。此方法中有+VI，-VI两个回差比较电压阻碍了过零点检测精度。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对目前公知的交流电压过零点检测电路中，两个回差比较电压阻碍了过零点检测精，提供一种高精度的电压信号过零点检测电路。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种交流电压过零点检测电路，包括正向运算器、反相运算器和比较器；所述的正向运算器包括运算放大器U1B、电阻R5和电容Cl ;待测交流电压输入到所述的运算放大器UlB的反相输入端，电阻R5和电容Cl并联在运算放大器UlB的反相输入端与输出端之间，所述的运算放大器UlB的同相端接地；所述的反相运算器包括运算放大器U1C、电阻R6和电容C2 ;待测交流电压输入到所述的运算放大器UlB的正相输入端，电阻R6和电容C2并联在运算放大器UlC的反相输入端与输出端之间，所述的运算放大器UlC的反相端接地；所述的比较器包括运算放大器UlD ;所述的运算放大器UlD的反相输入端和同相输入端分别与所述的运算放大器UlB和所述的运算放大器UlC的输出端相连，所述的运算放大器UlD输出方波信号的上升沿及下降沿就是待测交流电压输的过零点。
[0005]本实用新型中，输入的待检测的交流电压分别经过正向运算电路、反向运算电路得到互相反相180度的交流电压，这两个电压经过比较运算电路可以将输入的交流电压转换为方波信号。通过方波的上升沿、下降沿由此得知输入交流电压信号的过零点。整个电路结构简单，原理清楚。
[0006]在本实用的优选方式中:在所述的运算放大器UlB的反相输入端与待测交流电压之间设置有限流电阻R1，在运算放大器UlB的同相输入端与地之间设置有限流电阻R3 ;在所述的运算放大器UlC的同相输入端与待测交流电压之间设置有限流电阻R4，在运算放大器UlC的反相输入端与地之间设置有限流电阻R2。在所述的运算放大器UlB的输出端与所述的运算放大器UlD的反相输入端之间设置有限流电阻R8 ;在所述的运算放大器UlC的输出端与所述的运算放大器UlD的同相输入端之间设置有限流电阻R10。
[0007]还包括由滤波电容C4和滤波电阻R9并联组成的第一滤波电路和由滤波电容C3和滤波电阻R7并联组成的第二滤波电路；所述的第一滤波电路设置在所述的运算放大器UlD的同相输入端与一 5V电源之间；所述的第二滤波电路设置在所述的运算放大器UlD的反相输入端与+5V电源之间。在所述的运算放大器的输出上还通过上拉电阻Rll接3.3V的直流电。
[0008]以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型实施例1原理图。
【具体实施方式】
[0010]实施例1，本实施例是一种用来检测交流电信号的过零点的过零点检测电路，如图1所示:本实施例的检测电压信号的过零点的检测电路包括正向运算器、反相运算器和比较器。
[0011 ] 其中，正向运算器包括运算放大器U1B、电阻R5和电容Cl ;待测交流电压VAC输入到运算放大器UlB的反相输入端，电阻R5和电容Cl并联在运算放大器UlB的反相输入端与输出端之间，运算放大器UlB的同相端接地；在所述的运算放大器UlB的反相输入端与待测交流电压之间设置有限流电阻R1，在运算放大器UlB的同相输入端与地之间设置有限流电阻R3 ;运算放大器UlB输出信号为输入信号待测交流电压VAC反相信号VACl。
[0012]反相运算器包括运算放大器U1C、电阻R6和电容C2 ;待测交流电压VAC输入到运算放大器UlB的正相输入端，电阻R6和电容C2并联在运算放大器UlC的反相输入端与输出端之间，运算放大器UlC的反相端接地；运算放大器UlC的同相输入端与待测交流电压之间设置有限流电阻R4，在运算放大器UlC的反相输入端与地之间设置有限流电阻R。运算放大器UlC的输出信号VAC2与待测交流电压VAC同相的信号VAC2。这样，VAC2与VACl是反相的。
[0013]比较器包括运算放大器UlD ;运算放大器UlD的反相输入端和同相输入端分别与运算放大器UlB和所述的运算放大器UlC的输出端相连，运算放大器UlB的输出端与运算放大器UlD的反相输入端之间设置有限流电阻R8 ;在运算放大器UlC的输出端与运算放大器UlD的同相输入端之间设置有限流电阻RlO ;运算放大器UlD输出方波信号的上升沿及下降沿就是待测交流电压输的过零点。还包括由滤波电容C4和滤波电阻R9并联组成的第一滤波电路和由滤波电容C3和滤波电阻R7并联组成的第二滤波电路；第一滤波电路设置在运算放大器UlD的同相输入端与一 5V电源之间；第二滤波电路设置在运算放大器UlD的反相输入端与+5V电源之间。在运算放大器的输出上还通过上拉电阻Rll接3.3V的直流电。
[0014]本实施例利用运放的运算功能将要测量的交流电压信号处理后得到两个互相反相180度的交流电压，正向交流电压为要测量的交流电压，反向180度交流电压为基准电压。此两个电压进行比较运算，交叉的时刻就是电路输出方波上升沿、下降沿的时刻，由此可以将输入交流电压转换为方波信号。无需回差电压也能防止过零点处检测误动作，由此提高了过零点的测量精度。
[0015]根据这个工作原理，交流电压过零点测量电路如下图1所示。图1中的电路由运放UlB构成的正向运算器、运放UlC构成的反向运算器，比较器UlD构成的比较电路组成。输入的交流电压VAC经过UlB滤波运算后得到与输入的交流电压VAC反相的交流电压信号VACl，输入的交流电压信号VAC经过UlC滤波运算后得到与输入交流电压VAC相同的交流电压VAC2。两个互相反相的交流电压信号VAC1，VAC2经过UlD比较运算器，能计算出VACl与VAC2的交会时刻，由此输入交流电压VAC大于OV时，UlD的输出CAP为高电平，输入交流电压VAC小于OV时，UlD的输出CAP为低电平。最终输出CAP为方波信号，通过方波信号的上升沿及下降沿从而得知输入交流电压VAC的过零点。
[0016]本实施例中的交流信号过零点检测电路是一种基础电路，可以用在很多电路装置中，比如，目前在智能家居等使用的采用电力线载波进行数据通信的装置中，在要求传送数据安全可靠时，将传送数据在过零点前后一小段时间其它时间由于噪声的影响不能传送数据，因此，需要有一个过零点检测，当电力线载波通信要求速度高时，对过零点精确度要求更高，本实施例的交流信号过零点检测电路正好填补这一要求。
【主权项】
1.一种交流电压过零点检测电路，其特征在于:包括正向运算器、反相运算器和比较器; 所述的正向运算器包括运算放大器U1B、电阻R5和电容Cl ;待测交流电压输入到所述的运算放大器UlB的反相输入端，电阻R5和电容Cl并联在运算放大器UlB的反相输入端与输出端之间，所述的运算放大器UlB的同相端接地； 所述的反相运算器包括运算放大器U1C、电阻R6和电容C2 ;待测交流电压输入到所述的运算放大器UlB的正相输入端，电阻R6和电容C2并联在运算放大器UlC的反相输入端与输出端之间，所述的运算放大器UlC的反相端接地； 所述的比较器包括运算放大器UlD ;所述的运算放大器UlD的反相输入端和同相输入端分别与所述的运算放大器UlB和所述的运算放大器UlC的输出端相连，所述的运算放大器UlD输出方波信号的上升沿及下降沿就是待测交流电压输的过零点。
2.根据权利要求1所述的交流电压过零点检测电路，其特征在于:在所述的运算放大器UlB的反相输入端与待测交流电压之间设置有限流电阻R1，在运算放大器UlB的同相输入端与地之间设置有限流电阻R3 ;在所述的运算放大器UlC的同相输入端与待测交流电压之间设置有限流电阻R4，在运算放大器UlC的反相输入端与地之间设置有限流电阻R2。
3.根据权利要求1所述的交流电压过零点检测电路，其特征在于:在所述的运算放大器UlB的输出端与所述的运算放大器UlD的反相输入端之间设置有限流电阻R8 ;在所述的运算放大器UlC的输出端与所述的运算放大器UlD的同相输入端之间设置有限流电阻R10。
4.根据权利要求1或2或3所述的交流电压过零点检测电路，其特征在于:还包括由滤波电容C4和滤波电阻R9并联组成的第一滤波电路和由滤波电容C3和滤波电阻R7并联组成的第二滤波电路；所述的第一滤波电路设置在所述的运算放大器UlD的同相输入端与一5V电源之间；所述的第二滤波电路设置在所述的运算放大器UlD的反相输入端与+5V电源之间。
5.根据权利要求1或2或3所述的交流电压过零点检测电路，其特征在于:在所述的运算放大器的输出上还通过上拉电阻Rll接3.3V的直流电。
【专利摘要】本实用新型公开了一种交流电压过零点检测电路，包括正向运算电路、反向运算电路、比较运算电路。待检测的交流电压经过正向运算电路输出的交流电压与输入交流电压相同，交流电压经过反向运算电路得到的输出交流电压与输入的交流电压反向180度。两个输出互相反向180度的交流电压经过比较运算电路得到方波信号。由此我们将输入的交流电压经过电路运算后得到绝对同频同相的方波信号，方波信号的上升沿、下降沿为交流电压的过零点时刻。本技术得到的方波信号可用于检测交流电压频率，大幅度提高交流电压频率测量精度。本技术也可用于过零点锁相环的基准信号，明显提高锁相环的精度确保锁相环的输出与当前交流电压同频同相。
【IPC分类】G01R19-175
【公开号】CN204287305
【申请号】CN201420743258
【发明人】刘招蒙, 蒋中为
【申请人】深圳市金威源科技股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月1日