专利名称：：用于监测交变电压形信号的一个确定幅度阈值的电路装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及用于监测交变电压形信号的一个确定幅度阈值的电路装置，尤其涉及监测电子控制装置如可存储器编程的控制装置或逻辑继电器的交变电压形输入信号或电源装置的交变电压形输入信号的电路装置。对于识别作为这类控制装置输入信号的AC信号来说，区分或识别一定极限值或阈值是必不可少的。这个确定阈值的精确及快速检测对于各种应用是特别有利的。一种公知的用于检测超过或低于一个确定阈值的交变电压形输出信号的电路装置表示在图3中，及它在于将AC输入电压转换成DC输入电压并然后测量其电平。对此使用了一种电路，它由一个半波或全波整流器、降压器(分压器)、滤波器(电容)及一个比较器组成。这种解决方案的缺点是，在输入回路中必须使用RC滤波元件进行滤波，这就导致了过长的输入及输出延时。对于通用115/230V(50Hz)控制装置，根据标准规程EN61131其电平值确定为VH＝79Veff及VL＝40Veff(电压有效值)。因此在两个半波之间的时间(半波整流时为20ms；全波整流时为10ms)中电容器的放电量必须小于。对此所必须使用的放电时间常数τ＝R*C将导致在输入端从高信号到低信号转换时，当最大输入电压(U+10％)为的情况下、到电容电压达到低的阈值时将持续一个相当长的时间。相反的过程、即在输入端从低信号到高信号转换时电容器充电在最小输入电压时也持续相当长的时间。在实践中该延时约为至少50-100ms。此外，根据EN61131(6.3.7.3)对用于可存储器编程的控制装置的交变电压电源装置或类似装置应这样进行不灵敏度试验，即在低于确定的输入电压极限值时，控制装置必须处于一个确定的状态(例如关断)。相反地在供电电压回升时，控制装置必须可靠地接通。为此，用于对这类电源装置输入电压阈值监测的可靠测量是必不可少的。在传统的电源装置中，通常在进行整流及平波后对电源装置的供电电压进行检测和监视(对此见图1中点a和b)，并当一旦超过或低于一预定电压阈值时将给予中央单元一个信号。尤其在用于小控制装置及逻辑继电器的电源装置中，其中由于提供的安装位置及成本原因，不可能使用大的平波电容器，用这种方法有所欠缺。在由于开或关的输出端(如具有相应大电流消耗的各继电器输出端)的数目不同引起大的电流消耗区别的情况下，该传统的方法将产生这样的问题在一定的负载以上再不能保证确定的开及关。例如当在超过开通阈值时接通供电电压及接通输出端的情况下，供电电压的平波将这样的变坏，以致重新小于阈值，然后输出端被关断，负载下降及平波又得以改善，由此又超过了阈值，及输出端又被接通、如此这般进行下去。这种变化重复下去，直到供电电压具有距离相应阈值足够的幅值或出现较小的负载时为止。本实用新型的任务在于，给出一种电路装置，借助它能可靠地及快速地对低于或高于一确定幅度阈值的交变电压形信号进行检测。根据本实用新型，该任务通过独立权利要求的特征来解决。借助根据本实用新型的电路装置，检测最好其频率与待监测交变电压形信号(AC信号)频率相同的参考信号的过零点，不断地检测待监测信号半波的峰值点，与一阈值相比较，并当低于或高于该阈值时产生出一个逻辑信号。最好在过零点监测时所获得的信号用于使一个微处理机产生中断并由微处理机作进一步处理。通过本实用新型的主题实现阈值监测，它能在最短时间内可靠确定待监测AC信号的幅值高度。检测时间在这里仅与AC信号的周期T有关，其中在半波整流的情况下检测时间等于周期T，而在全波整流的情况下检测时间等于半周期T/2。在将根据本实用新型的电路装置用于监测电子装置如可存储器编程的控制装置的AC输入信号时，通过在尽早识别出电压消失时产生出一个信号及进一步处理，以避免读入信号输入端，因此可以避免读入非人为的信号状态一例如由电压消失引起的“逻辑零”。此外，当另外应用本实用新型直接监测电源装置的交变电压形供电电压时，能保证可靠的监测并能与输出侧负载无关地对电源装置的供电电压进行确定的开或关。本实用新型另外的优点包括在从属权利要求及以下对附图的说明中。附图为图1用于监测电源装置供电电压的一个电路装置的可能实施形式；图2图1中电路装置的各种输入、中间及输出信号的状态波形图；图3用于检测交变电压形输入信号的阈值的传统电路装置；图4用于实施本实用新型方法的一种根据本实用新型的电路装置的可能实施形式(这里为检测AC输入信号)的概要图；图5图4中电路装置的各种输入、中间及输出信号的状态波形图。图6A、6B为根据本实用新型优选实施方式的电压监测电路装置的详细线路图。图1表示一个对用电器具供电的电源装置2及根据本实用新型的用于对电源装置2的供电压的一个确定阈值L进行监测的电路装置。这个图示的电路装置基本上由一个整流器4、一个分压器6及一个比较器8的串联电路组成。并且，在该图示的实施例中整流器4是以二极管形式构成的，其中，它的阳极由电源电压供电(连接到L1)，而其阴极则向一个由两电阻R1、R2组成的分压器6供电。其后连接的比较器8的第一输入端与一个可确定的阈值相连接，而第二输入端(比较输入端)与位于R1及R2之间的抽头相连接。该比较器8的输出端与一个脉冲沿控制的触发器14的状态控制输入端相连接。此外，该电路装置具有一个过零点检测器10，及一个延时级12。其中过零点检测器10的一个监测输入端与一参考信号(这里为供电电压L1)相连接。该过零点检测器10的输出端与延时级12的输入端相连接，该延时级的输出端与触发器14的脉冲沿控制输入端相连接。图4表示根据本实用新型的用于监测控制装置，如可存储器编程的控制装置或类似装置的交变电压状输入信号(I1…In)的电路装置。这个图示的电路装置被构造得基本上与图1中所示的并在以上描述的装置一样。并且在该图示实施例中整流器4同样是以一个二极管形式构成的，其中它的阳极不是直接与供电电压L1相连接，而是由输入信号I供电。在图2及5中以状态波形图的形式表示了根据图1及4的电路装置的工作方式为了监测电子控制装置的交变电压状信号(AC信号)的一个确定幅度阈值，进一步应用根据本实用新型的方法。尤其是因为比较器8根据其性能不能承受这样高的负信号，在一个第一步骤中借助整流器4消除负的AC半波信号。在所给出的电路装置中使用例如型号为HC的C-MOS门电路作为比较器8。在此情况下，比较阈值L被设成C-MOS门电路供电电压的一半，这里例如为5V/2＝2.5V。等效的交变电压状输入信号的各个所要求的阈值通过分压器6相应的分压比来确定。根据低于或超过确定阈值L，在比较器8的输出端上产生第一个二进制信号S1，该信号将输入到触发器14的状态控制输入端。在所示出的例子中使用一个脉冲沿控制的D触发器，其中比较器8的输出信号被连接到该D触发器的D输入端。该触发器14的脉冲沿控制的T输入端通过由过零点检测器10及随后的延时级12形成的信号供电。这里过零点检测器10所监测的参考信号最好与待监测的AC信号具有相同的相位及频率，并通过每个过零点的检测构成第二个二进制信号S2。接着该信号S2被通过延时级12这样地延时一个时延TV，即在AC信号幅值的相应峰值的时间点上产生一次状态改变(脉冲沿信号)并由此构成第三个二进制信号S3。其中该时延TV最好为参考信号周期的四分之一。借助于在比较器8及延时级12的输出端形成的信号S1和S3对触发器14进行控制并形成第四个二进制信号S4。该信号S4则构成了决定标志，它指出阈值L是否被低于或被超出。然后在该位置上可借助信号S4进行相应的开关过程或采取相应的措施。在该电路装置的一个优选实施例中至少以硬件和/或软件的方式在一个微处理机中实现延时级12及触发器14。有利的是，一方面整流器4和比较器8，另一方面过零点检测器10各用一种C-MOS门电路实施，其中最好不按原定目的地使用C-MOS门电路的集成保护二极管来实施整流器4，以使它具有整流功能。在该实施方式中，不需要如图1及4中所示的将整流器4串联在分压器6之前。在这里整流器4则与分压器6中接地的电阻相并联，其中整流器4的阳极同样接地电位，其阴极与分压器6的连接点并且与下级比较器8的比较输入端相连接。在该实施形式中，在图2所示位置上的整流器4被取消。有利的是在所有被描述的根据本实用新型的电路装置的实施形式中使用一个抗高信号电平(输入端电压＞比较器8的供电电压)的附加保护电路。为此最好用另一个二极管使其阳极与比较器8的输入端相连接及使其阴极与比较器8的正供电端相连接。在一个特别优选的实施形式中，不管是用于整流的二极管(整流器4)还是用于过压保护的二极管(未示出)均集成在C-MOS比较器8中。上述的过零点检测器10的构成等同于由整流器4、分压器6及比较器8组成的输入电路，与它的区别在于，在过零点检测器10中使用的分压器6这样定参数，用于比较器输入端的分压比接近1∶1，及与地电位连接的电阻R2被选得很大或干脆去掉。如果相应的微处理机的C-MOS输入端设有集成的保护二极管，可考虑省去分立的C-MOSHC反相器，并且用微处理机的集成措施来实施比较器8和过零点检测器10。在图2中以时间顺序表示出在图1所示的电路装置中形成的信号S1-S4以及电源装置的待监测的交变电压状供电电压。其中可以看出，对于大于阈值L的待监测供电电压，在比较器8的输出端产生出信号S1，与此同时，通过在参考信号峰值点的信号S3产生出一个边沿，它用于询问比较器输出端的状态，并由此形成第四个信号S4。该信号可用来保证在低于或高于供电电路的确定阈值时的可靠开关状态和/或发出相应的状态信号(输出警报)。在图5中以时间顺序表示出在图4所示的电路装置中形成的信号S1-S4以及用于控制装置的待监测的交变电压状输入信号I。其中可以看出，在待监测输入信号大于阈值L时在比较器8的输出端产生出信号S1，与此同时，通过在参考信号峰值点的信号S3产生出一个边沿，它用于询问比较器输出端的状态，并由此形成第四信号S4。图6A、6B为根据本实用新型优选实施方式的电压监测电路装置的详细线路图。图6A中的电阻R22、R123、R23构成了图1中的分压器6。分别和电阻R22与R123、电阻R123与R23的连接点相连接的C-MOS门电路完成图1中的整流器4和比较器8的功能，其输出信号ACLOW、ACHIGH通过LP连接器连接至图6B中的微控制器D1的P02、P03端口。而和电阻R24与R25的连接点相连接的C-MOS门电路完成图1中的过零点检测器10的功能，其输出信号ACINT通过LP连接器连接至图6B中的微控制器D1的P01端口。类似地，图6A中的电阻对R6、R14；R7、R15；…；R13、R21构成了图4中的分压器6，而与其相连接的相应C-MOS门电路完成图4中的整流器4和比较器8的功能，其输出信号IN1-IN8通过LP连接器连接至图6B中的微控制器D1的P10-P17端口。图1及4中的触发器14和延时级12的功能均由图6B中的微控制器D1实现。图6A中各元件的名称及参数或型号在表1中说明，图6B中各元件的名称及参数或型号在表2中说明。本实用新型不局限在所描述的实施例上，而是包括与该实用新型构思等同功能的所有实施形式。由此设置了一个电路装置，其中AC信号主要通过使用光电耦合进行电位隔离。对此，比较器8被光电耦合器取代。并在此情况下，阈值可由光电耦合器输入二极管的导通电压构成。当然如所描述的，同样必须在光电耦合器的前面接一个分压器6及一个整流器。所述过零点检测器同样可借助光电耦合器来实现。表1表1<<p>表2表2<tablesid="table4"num="004"><tablewidth="1016">序号元件号数量名称及参数LT号—组成(4Z27-600.xx)1001010731-11单个印刷线路板焊板EZ2528-0001-0731-01EZ2528-0001-0731-01/5</table></tables>权利要求1.用于监测交变电压形信号的一个确定幅度阈值(L)的电路装置，其特征在于，它具有—一个整流器(4)、一个分压器(6)及一个比较器(8)的串联电路，其中整流器(4)的阳极与待监测信号相连接，其阴极向至少由二个电阻(R1、R2)组成的、布置在整流器(4)的阳极和地电位之间的分压器(6)供电，并且分压器(6)的抽头与比较器(8)的比较输入端相连接，以使得在比较器输出端产生第一个二进制信号(S1)，—一个过零点检测器(10)，它的监测输入端与一个参考信号相连接，以构成第二个二进制信号(S2)，—一个连接在过零点检测器(10)后面的延时级(12)，以形成一个限定时间的第三个二进制信号(S3)，—至少一个脉冲沿控制的触发器(14)，—其中比较器输出端与触发器(14)的状态控制输入端相连接，及延时级(12)的输出端与触发器(14)的脉冲沿控制输入端相连接，以使得在触发器(14)的输出端产生识别状态的第四个信号(S4)。2.根据权利要求1的电路装置，其特征在于触发器(14)是一种D触发器。3.根据权利要求1或2中一项的电路装置，其特征在于该/每个触发器(14)通过一个微控制器中的软件来实现。4.根据权利要求1或2中一项的电路装置，其特征在于延时级(12)通过一个微控制器中的软件来实现。5.根据权利要求1或2中一项的电路装置，其特征在于整流器(4)及比较器(8)用C-MOS门电路来实现，其中将一个集成的保护二极管作为整流器(4)来使用。6.根据权利要求1或2中一项的电路装置，其特征在于整个电路装置不包括分压器(6)通过一个微控制器中的软件来实现。7.用于监测交变电压形信号的一个确定幅度阈值(L)的电路装置，其特征在于，它具有—一个设在待监测信号与地电位之间的分压器(6)；一个与分压器(6)的连接于地电位的电阻相并联的整流器(4)，其中整流器(4)的阳极与地电位连接；及一个后级比较器(8)，它的比较输入端与整流器(4)的阴极连接点相连接，其中在比较器输出端产生第一个二进制信号(S1)，—一个过零点检测器(10)，它的监测输入端与一参考信号相连接，以构成第二个二进制信号(S2)，—一个连接在过零点检测器(10)后面的延时级(12)，以形成一个限定时间的第三个二进制信号(S3)，—至少一个脉冲沿控制的触发器(14)，—其中比较器输出端与触发器(14)的状态控制输入端相连接，及延时级(12)的输出端与触发器(14)的脉冲沿控制输入端相连接，以使得在触发器(14)的输出端产生识别状态的第四个信号(S4)。8.根据权利要求7的电路装置，其特征在于触发器(14)是一种D触发器。9.根据权利要求7或8中一项的电路装置，其特征在于该/每个触发器(14)通过一个微控制器中的软件来实现。10.根据权利要求7或8中一项的电路装置，其特征在于延时级(12)通过一个微控制器中的软件来实现。11.根据权利要求7或8中一项的电路装置，其特征在于整流器(4)及比较器(8)用C-MOS门电路来实现，其中将一个集成的保护二极管作为整流器(4)来使用。12.根据权利要求7或8中一项的电路装置，其特征在于整个电路装置不包括分压器(6)通过一个微控制器中的软件来实现。专利摘要本实用新型涉及用于监测交变电压形信号的一个确定幅度阈值(L)的电路装置。该电路装置基本上由一个整流器(4)、一个分压器(6)及一个比较器(8)的串联电路组成,其中整流器(4)的阳极与待监测信号相连接,并在比较器输出端产生第一个二进制信号(S1)。该电路装置还具有一个过零点检测器(10)及连接其后的延时级,其中检测器监测输入端与一个参考信号相连接并在其输出端输出二进制信号(S2)。通过后级延时级(12)形成限定时间的第三个二进制信号(S3)。为了估值的目的,比较器输出端与一个触发器(14)的状态控制输入端相连接及延时级(12)的输出端与该触发器(14)的一个脉冲沿控制输入端相连接,以使得在触发器(14)的输出端产生识别状态的第四个信号(S4)。文档编号H02H3/24GK2366857SQ9824570公开日2000年3月1日申请日期1998年11月4日优先权日1997年11月4日发明者霍雷亚－斯特凡·库尔卡申请人:金钟-默勒有限公司