专利名称：单相电源接线判定方法及单相电源相位检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单相电源的接线判定方法，具体地说，是涉及一种电器设
残鸟
A刺
背景技术：
现有许多电器设备如商用空调室外机等都采用三相、单相共用一个主电路 板，而且主电路板上一般都设置有相位检测电路，用来检测三相供电中的缺相
装、维修过程中，如果火线与零线反接，电路中的保险丝会失效，起不到保护 作用，严重威胁着工作人员的安全。现有技术是通过增加额外的电路进行检测 和判定，这样做虽然能够检测出火线与零线是否反接，但会大大增加电路板的 成本。而且在单相供电时，相位检测电路处于闲置状态，造成现有电路资源的 利用率较低。
基于以上原因，如何在不增加电路板成本的前提下，实现单相供电时火线 与零线是否正确连接的检测与判定，是本发明所要解决的主要问题。
发明内容
高的问题，提供了一种火线与零线接线判定方法，利用电器设备中原有的三相 电源相位检测电路实现了火线与零线正接、反接的判定功能，增强了电路板的 安全性。
为解决上述技术问题，本发明釆用以下技术方案予以实现
一种单相电源接线判定方法，在主电路板上设置有火线端子、零线端子、
地线端子、以及用于检测三相交流电源缺相或逆相的相位检测电路；其中，在 所述相位检测电路中包含有两条相位检测支路，将第一条相位检测支路的输入 端通过配线与零线端子连接，将第二条相位检测支路的输入端通过配线与地线 端子连接，通过检测第二条相位检测支路输出的电信号的状态判定火线与零线 是否正确连接。
具体来说，当所述第二条相位检测支路输出的电信号为脉冲波形信号时， 则判定火线与零线反接。当所述第一条相位检测支路输出的电信号为脉冲波形
进一 步的，所述两条相位检测支路的输出端分别与 一处理器的两个输入亏1 脚对应连接，所述处理器4艮据接收到的电信号状态判定火线与零线是否反接。
为了排除电路中噪声脉沖对判定结果的干扰，所述处理器在接收到来自第 二条相位检测支路输出的脉冲个数大于等于某一设定值时，判定火线与零线反 接。所述设定值的具体取值根据电路中噪声脉沖的具体情况确定。
本发明同时又提供了另外一种判定火线与零线是否接线正确的判定方法， 其中，在主电路板上设置有火线端子、零线端子、地线端子、以及用于冲企测三 相交流电源缺相或逆相的相位检测电路；在所述相位检测电路中包含有两条相 位检测支路，将其中一条相位检测支路的输入端通过配线与地线端子连接，通 过检测所述相位检测支路输出的电信号的状态判定火线与零线是否正确连接。
具体来讲，当所述相位检测支路输出的电信号为脉沖波形信号时，则判定 火线与零线正4妻。
进一步的，所述相位检测支路的输出端与一处理器的输入引脚相连接，所 述处理器根据接收到的电信号状态判定火线与零线是否正接。
为了排除电路中噪声脉冲对判定结果的干扰，所述处理器在接收到来自所 述相位检测支路输出的脉冲个数大于等于某一设定值时，判定火线与零线正接； 所述设定值的具体取值根据电路中噪声脉冲的具体情况确定。本发明同时又提供了 一种单相电源相位检测电路，在主电路板上设置有火 线端子、零线端子和地线端子，在所述主电路板上还设置有单相电源相位检测 电路，所述相位检测电路包括两个输入端，第一输入端通过配线连接所述的零 线端子，并通过分压网络及光耦电路的发光端连接第二输入端，所述第二输入
端通过配线连接所述的地线端子；光耦电路的受光端连接处理器的输入引脚。
具体来讲，所述光耦电路的发光端为双向发光二极管， 一端通过双向稳压 二极管及所述的分压网络连接所述相位检测电路的第一输入端，另 一端连接所 述相位检测电路的第二输入端；所述光耦电路的受光端为受光三极管，集电极 一方面连接所述处理器的输入引脚，另一方面通过上拉电阻连接直流电源，发 射极接地。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明利用电器设备主电 路板上现有的用于对三相交流电源进行缺相或逆相4全测的相位冲企测电路来对单 相电源的接线状态进行判定，在不增加电路成本的前提下，通过简单的软件设 计，实现了对单相供电时火线与零线正、反接的判定功能，改善了电路板的安 全性能，降低了安装和维修人员的触电危险。同时，本发明还提供了一种单相 电源相位检测电路，将该电路设置在电器设备主电路板上，通过简单的配线连
图1是现有技术中空调室外机主电路板上的相位检测电路原理图； 图2是本发明所提出的第一种判定方法所对应的配线连接图； 图3是图2所示电路中火线与零线正接、反接时通过输出端INT2输出的波 形图4是本发明所提出的第一种判定方法所对应的软件流程图； 图5是本发明所提出的第二种判定方法所对应的配线连接图； 图6是本发明所提出的第二种判定方法所对应的软件流程图7是本发明所提出的单相电源相位检测电路图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
首先，介绍一下本发明单相接线判定方法的基本思路
参见图1所示，图1是现有空调室外机主电路板上的相位检测电路，原用 于对接入的三相交流电源是否存在缺相和逆相问题进行检测。其中，Ll、 L2和 L3为三相电源接入端子，并且在接入单相电源时，Ll端子兼用于连接火线(即 火线端子)；N端子为零线端子，E端子为地线端子。在所述相位检测电路中包 含有两条相位^r测支路，其输入端分别与L2、 L3端子对应连接(以下对所述两 个输入端就记为L2端子和L3端子)，INT1、 INT2分别为其检测结果输出端， 在进行三相电源检测时，单片机通过对输出端INT1、 INT2输出的波形信号进行 分析来判定三相电源是否存在缺相和逆相问题。所述相位4企测电路目前仅用于 对接入的三相电源进行相位检测，当主电路板接入单相交流电源时，此部分相 位检测电路处于闲置状态。为了充分利用所述相位4全测电^各达到同时对单相电 源接线状态进行检测目的，本发明提出了一种全新的接线判定方法，即，将第 一条相位检测支路的输入端L2通过配线连接N端子，第二条相位检测支路的输 入端L3通过配线连接E端子；或者直接将第一条相位检测支路的输入端L2 (或 者第二条相位检测支路的输入端L3)通过配线连接E端子；这样一来，在主电 路板接入单相交流电源时，通过INT1或者INT2输出的波形信号即可判定火线 和零线是否正确的连接在了 Ll和N端子上。
下面通过两个实施例分别对两种接线判定方法进行具体描述。
实施例一，参见图2所示，本实施例在图1基础上连接两条配线， 一条配 线连接在L2与N端子之间，另 一条配线连接在L3与E端子之间，并将相位检 测支路的输出作为单片机的输入，利用该电路图就可以实现本发明所述的在单 相供电时判定火线和零线是否正确连接的目的。
其基本设计思路是在单相供电时，单相电从L1和N端子接入，第一条相 位检测支路的输出端INT1与单片机的其中一个中断引脚相连接，作为单片机的 第一中断源；第二条相位检测支路的输出端INT2与单片机的另一个中断引脚相 连接，作为单片机的第二中断源；两条相位检测支路的电路结构及参数配置相同。
当单相供电正接，即Ll端子接入火线、N端子接入零线时，L2端子与L3 端子之间的电压为零线与地线之间的电压，这个电压4支低， 一般在2. 6V左右， 经电阻分压网络R03、 R04、 R07、 R08和稳压二才及管ZD03或ZD04分压处理后， 施加到光耦PC2发光二极管两端的压降很低， 一般在0. 1V左右，由于小于光耦 PC2的0. 7V阈值电压，因此光耦电i 各PC2不导通，通过输出端INT2输出的电 信号恒为高电平，没有脉冲，参见图3所示波形图。当单相供电反接，即Ll 端子连接零线，N端子连接火线时，由于L2通过配线与N端子连接，即通过L2 接入火线，则L2与L3之间的电压差为单相交流电源电压，最大值为Fi2_i3 =220F ， 此时通过电阻分压网络R03、 R04、 R07、 R08和稳压二极管ZD03或ZD04分压后 得到的电压值远大于光耦PC2的阈值电压，从而触发PC2导通，通过输出端INT2 输出波形信号。在单相电源的交流电压作用下，PC2不断导通和截止，输出INT2 的波形为脉冲波形，参见图3所示波形图。这样一来，单片机根据接收到的波 形信号即可判定火线与零线是否反接了 。
该电路除了可以判定火线与零线是否反接外，还可以判断出连接在L2、 N 端子之间的配线是否接好。其基本思路为当配线连接良好时，不管零线与火 线正接还是反接，Ll与L2之间的电压均为单相交流电源电压，光耦PC1总是 处于不断导通和截止状态，所以，通过输出端INT1输出的电信号为脉沖波形信 号。单片机可以根据INT1的输出波形判断所述配线是否接好。
将输出端INT1与单片机的第一中断引脚相连，作为单片机内部第一计数器 Count —INT1的中断源；将输出端INT2与单片机的第二中断引脚相连，作为单 片机内部第二计数器Count_INT2的中断源。其软件流程如图4所示，具体包括以下步骤
步骤S1Q1:流程开始。
步骤S102:判断单片机内部lms定时器Timer —lms是否触发(所述定时器 在单片机上电后即被触发)。若触发，则执行步骤S103;否则转至步骤S104。 步骤S103:内部第一计凄t器Count— INT1以lms为计凄t时钟才丸4亍"++，，计数。
步骤S104:判断输出端INT1是否有脉冲输出，即单片机的第一中断引脚 是否接收到中断信号。如果有脉冲输出，执行步骤S105;否则转至步骤S106。 步骤S105:第一计数器Count_INT1清零。
步骤S106:判断输出端INT2是否有脉沖输出，即单片机的第二中断引脚 是否接收到中断信号。若有脉冲输出，执行步骤S107;否则转至步骤S108。
步骤S107:第二计数器Count — INT2以INH的输出脉冲频率为计数频率执 行"++"操作。
步骤S108:判断Count_INT1是否超过第一设定值X。如果超过X,判定L2 与N端子之间的配线未接好，输出判定结果，并结束本次流程；若未超过X， 则继续执行步骤S109。
步骤S109:判断Count_1耵2是否超过第二设定值乙如果超过Y，则执行 步骤S110;否则直接转至步骤Slll。设置第二设定值Y的目的是防止计数器 Count-INT2溢出，保证在故障未排出时能一直报警提示。
步骤S110:将第三i殳定值Z赋予Count — INT2。
步骤S111:判断Count —INT2是否小于第三设定值Z。如果不小于第三设定 值Z,则判定火线、零线反接，输出判定结果；如果小于第三设定值Z，则返回 至步骤S102，继续执行接线判定的流程。
步骤S112:流程结束。
本软件流程中，第一设定值X可定义为200，在L2与N端子之间的配线未 接好的情况下，INT1不输出脉冲。第一计数器CounUINTl是以lms为计数时 钟执行"++"计数，如果Count-INTl超过第一设定值X，表示在200ms的时间 内INT1—直未输出脉冲，则判定该配线没有接好。
第二设定值Y可以定义为100000，既能保证准确判定出火线与零线是否正 确连接，也能保证第二计数器Count — INT2不溢出。
第三设定值Z设定为100,其目的是排除电路中噪声对判定结果的干扰。 由于双向光耦的触发频率为100Hz,第二计数器Count-INT2的计数周期为10ms， 如果Count-INTl的计数值小于100,即连续输出脉冲的时间小于ls时，判定 该脉沖为干扰脉沖。
上述技术方案将相位检测电路中的两相输入端都通过配线连接，结合起来 可判定出火线与零线是否反接。如果判定火线与零线反接，将报警提示维修人 员检修火线与零线，避免了因火线与零线反接而带来的危险。
实施例二，在本实施例中，仅选择其中一条相位检测支路的输入端与E端 子通过配线连接，来判定出火线与零线是否正确连接。在本实施例中以L2与E 端子连接为例进行具体说明，其电路结构参见图5所示，将L2端子用配线与E 端子连接，通过检测第一条相位检测支路的输出端INT1输出的电平信号状态来 判定火线和零线是否正确连接。
当单相供电电源正接，即L1端子接入火线，N端子接入零线时，Ll与地线 之间电压接近单相电源电压，此电压经电阻分压网络ROl、 R02、 R05、 R06和稳 压二极管ZD01或ZD02分压处理后，施加到光耦PC1发光二极管的两端，使PC1 不断导通和截止，进而通过输出端INT1输出脉沖波形信号；当火线与零线反接， 即L1端子接入零线，N端子接入火线时，由于Ll与地线之间电压为零线与地 线之间的电压，这个电压4交低，经电阻分压网络ROl、 R02、 R05、 R06和稳压二 极管ZD01或ZD02分压处理后，施加到光耦PC1发光二极管两端的压降小于其 阈值电压，因此，光耦PC1不导通，通过输出端INT1输出的电平信号恒为高电 平，没有脉冲输出。这样一来，单片机可以根据INT1输出的波形判定火线与零 线是否正确连接。
将输出端INT1与单片机的第一中断引脚相连接，作为单片机内部计数器
Count —INT1的中断源。图6为该实施例的软件流程图，具体判定过程如下 步骤S201:流程开始。
步骤S202:判断输出端INT1是否有脉冲输出，即单片机的第一中断引脚 是否接收到中断信号。若有脉冲输出，则执行步骤S203;否则转至步骤S204。 步骤S203:计数器Count-INTl以INT1输出脉冲的频率为计数频率执行 "++"操作。
步骤S204:判断Count-INTl是否超过第二设定值Y。如果超过第二设定值 Y,则执行步骤S205;否则直接转至步骤S206。设置第二设定值Y的目的是防 止计数器CounUINTl溢出，保证在火线与零线接线正确时能一直报警提示。
步骤S205:将第三设定值Z赋予Count —INT1。
步骤S206:判断Count —INT1是否小于第三设定值Z。如果不小于第三设定 值Z，则判定火线、零线正接，输出判定结果；如果小于第三设定值Z,则返回 至步骤S202,继续执行接线判定的流程。
步骤S207:流程结束。
上述设定值Y、 Z可以参考实施例一中的数值。如果在规定时间内没有接收 到火线与零线接线正确的信号，维修人员应该检查是否将火线与零线反接了 ， 并结束单片机的本次检测流程，避免造成死循环。
实施例二所阐述的接线判定方法使用配线少，软件判定简单，但是会存在 2. 5mA左右的漏电流，适合在漏电流要求不高的情况下^f吏用。
图7是本发明所提出的单相电源相位检测电路图。所述相位检测电路包括 两个输入端子Lll和L12，并分别通过配线与主电鴻^反上的零线端子N和地线 端子E连接；电阻R18、 R19、 R20及R21构成电阻分压网络；输入端子L11和 L12之间的电压通过电阻分压网络和双向稳压二极管ZD05、 ZD06分压后，施加 到双向光耦电路PC3发光端的双向发光二极管上；而光耦电3各PC3的受光端为 一个三极管，所述三极管的集电极通过电阻R22输出波形信号，该输出INT3
与单片机的输入？ 1脚连接。
利用图7所示的单相电源相位检测电路可以检测空调室外机单相供电时火 线与零线是否正确连接。其判断原理与实施例一中火线与零线正反接判定原理
类似，即若火线与零线正接，Lll与L12之间的电压为零线与地线之间的压差， 相位检测电路的输出端INT3通过上拉电阻R23连接+5V直流电，故INT3输出 恒为高电平；当单相供电火线与零线反接时，Lll与L12之间的电压为火线与 地线之间的压差，输出端INT3输出的波形为脉沖波形。单片机根据INT3输出
实施例一的判断流程。
当然，上述单片^L也可以采用其他具有信号处理能力的处理器实现，本发 明对此不进行具体限制。上述判定方法及判定电路可以用在具有与空调室外枳^ 类似电路结构的所有电器设备上。
应当指出，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举 例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的修改、变形、 添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种单相电源接线判定方法，在主电路板上设置有火线端子、零线端子、地线端子、以及用于检测三相交流电源缺相或逆相的相位检测电路；其特征在于在所述相位检测电路中包含有两条相位检测支路，将第一条相位检测支路的输入端通过配线与零线端子连接，将第二条相位检测支路的输入端通过配线与地线端子连接，通过检测第二条相位检测支路输出的电信号的状态判定火线与零线是否正确连接。
2、 根据权利要求1所述的接线判定方法，其特征在于当所述第二条相位 检测支路输出的电信号为脉冲波形信号时，则判定火线与零线反接。
3、 根据权利要求1或2所述的接线判定方法，其特征在于当所述第一条 相位检测支路输出的电信号为脉冲波形信号时，则判定第一条相位检测支路的 输入端与零线端子之间的配线连接良好。
4、 根据权利要求3所述的接线判定方法，其特征在于所述两条相位检测 支路的输出端分别与 一处理器的两个输入S1脚对应连接，所述处理器根据接收 到的电信号状态判定火线与零线是否反接。
5、 根据权利要求4所述的接线判定方法，其特征在于所述处理器在接收 到来自第二条相位检测支路输出的脉冲个数大于等于某一设定值时，判定火线 与零线反接；所述设定值的具体取值根据电路中噪声脉冲的具体情况确定。
6、 一种单相电源接线判定方法，在主电路板上设置有火线端子、零线端子、 地线端子、以及用于检测三相交流电源缺相或逆相的相位检测电路；其特征在 于在所述相位检测电路中包含有两条相位4全测支路，将其中一条相位检测支 路的输入端通过配线与地线端子连接，通过检测所述相位检测支路输出的电信 号的状态判定火线与零线是否正确连接。
7、 根据权利要求6所述的接线判定方法，其特征在于当所述相位检测支 路输出的电信号为脉冲波形信号时，则判定火线与零线正接。
8、 根据权利要求7所述的接线判定方法，其特征在于所述相位检测支路的输出端与一处理器的输入引脚相连接，所述处理器根据接收到的电信号状态 判定火线与零线是否正接。
9、 根据权利要求8所述的接线判定方法，其特征在于所述处理器在接收 到来自所述相位检测支路输出的脉沖个数大于等于某一设定值时，判定火线与 零线正接；所述设定值的具体取值根据电路中噪声脉冲的具体情况确定。
10、 一种单相电源相位检测电路，在主电路板上设置有火线端子、零线端 子和地线端子，其特征在于在所述主电路板上还设置有单相电源相位检测电 路，所述相位;险测电^各包括两个输入端，第一输入端通过配线连接所述的零线 端子，并通过分压网络及光耦电路的发光端连接第二输入端，所述第二输入端 通过配线连接所述的地线端子；光耦电路的受光端连接处理器的输入引脚。
全文摘要
本发明公开了一种单相电源接线判定方法，解决了单相供电时可能的失误而造成的火线与零线反接的问题，在基本不增加硬件成本的前提下，改善了电路板的安全性能。其具体技术方案是在室外机主电路板上设置火线端子、零线端子、地线端子、以及用于检测三相交流电源缺相或逆相的相位检测电路；其中，在所述相位检测电路中包含有两条相位检测支路，将第一条相位检测支路的输入端通过配线与零线端子连接，将第二条相位检测支路的输入端通过配线与地线端子连接，通过检测第二条相位检测支路输出的电信号的状态判定火线与零线是否正确连接。此外，本发明还公开了一种单相电源相位检测电路，利用所述电路能够检测判定出单相供电时火线与零线是否正确连接。
文档编号G01R31/42GK101183144SQ20071011526
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者李希志, 石靖峰 申请人:海信集团有限公司