市电电压及频率检测电路及装置的制作方法

1.本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及一种市电电压及频率检测电路及装置。


背景技术：

2.市电供电电网是一个很庞大的系统，从发电到入户用电需要经过很多变电步骤等，各地的电网环境因距离远近以及线缆等因素电网电压会不尽相同，给生产和生活带来影响。
3.在电器产品接入市电电网使用过程中，电子电控产品在整机应用中接入市电就需要对供电环境进行检测判断，以保证电子电控产品工作在可控制的控制模型内。现有的市电电网检测通常采用过零检测电路和分压检测电路，电控产品通过此类型的检测电路，能大幅度降低自身工作受损情况，同时也能控制后级输出负载的运行状态，达到产品的安全与可靠，但是，过零检测电路仅能检测电源频率与过零点，而分压检测电路将输入电压通过电阻分压至芯片可采样范围检测，电路功能单一，缺少对检测电路以及芯片保护，一旦启动电流过大，会导致后级负载损坏。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种市电电压及频率检测电路，旨在解决现有市电电网检测电路没有防冲击保护电路且功能单一的问题。
5.本实用新型是这样实现的，一种市电电压及频率检测电路，包括：
6.限流缓冲模块，限流缓冲模块的输入端与市电火线acl连接；
7.光耦隔离模块，光耦隔离模块的第一端与市电零线acn连接，光耦隔离模块的第二端与限流缓冲模块的输出端连接；
8.检测输出模块，检测输出模块与光耦隔离模块的第一输出端连接，用于将光耦隔离模块的输出信号转换为恒定电平值信号；
9.控制芯片模块，控制芯片模块的第一输入端与检测输出模块的输出端连接用于接收恒定电平值信号，控制芯片模块的第二输入端与光耦隔离模块的第二输出端连接用于检测光耦隔离模块的光耦次级方波频率。
10.更进一步地，限流缓冲模块包括限流电阻器组、ntc电阻r4以及稳压器组，限流电阻器组的一端与市电火线acl连接，限流电阻器组的另一端与ntc电阻r4的一端连接，ntc电阻r4的另一端通过稳压器组与光耦隔离模块的第二端连接。
11.更进一步地，限流电阻器组包括第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，第一电阻r1的一端作为限流电阻器组的一端与市电火线acl连接，第一电阻r1的另一端依次通过第二电阻r2和第三电阻r3与ntc电阻r4的一端连接。
12.更进一步地，稳压器组包括第一稳压二极管z1和第二稳压二极管z2，第一稳压二极管z1的阴极与ntc电阻r4的另一端连接，第一稳压二极管z1的阳极与第二稳压二极管z2
的阴极连接，第二稳压二极管z2的阳极连接至光耦隔离模块。
13.更进一步地，光耦隔离模块包括光耦n1和第一二极管d1，第一二极管d1的阴极与第二稳压二极管z2的阳极连接，第一二极管d1的阳极与市电零线acn连接，光耦n1的输入正端与第二稳压二极管z2的阳极连接，光耦n1的输入负端与市电零线acn连接，光耦n1的输出正端与第一电压端vcc连接，光耦n1的输出负端作为光耦隔离模块的第一输出端与检测输出模块连接。
14.更进一步地，检测输出模块包括电解电容c1、保护电阻r5和第二二极管d2，第二二极管d2的阳极与光耦n1的输出负端连接，第二二极管d2的阴极连接至控制芯片模块的第一输入端，第二二极管d2的阴极还分别通过电解电容c1和保护电阻r5接地。
15.更进一步地，检测输出模块包括限流电阻r6，光耦n1的输出负端通过限流电阻r6接地。
16.更进一步地，光耦n1的输出负端还作为光耦隔离模块的第二输出端与控制芯片模块的第二输入端连接。
17.第二方面，本申请还提供一种市电电压及频率检测装置，检测装置包括火线夹、零线夹以及如上述的市电电压及频率检测电路，火线夹与限流缓冲模块的输入端连接，火线夹用于夹住市电火线acl并与市电火线acl导通，零线夹与光耦隔离模块的第一端连接，零线夹用于夹住市电零线acn并与市电零线acn导通。
18.本实用新型实施例由于设置有限流缓冲模块，通过限流缓冲模块将市电火线acl的输出电压输出至光耦隔离模块，进而由检测输出模块检测光耦隔离模块的输出电信号后输出恒定电平值信号至控制芯片模块，而且控制芯片模块还能检测市电频率，从而判断市电的电压值和频率是否满足后端负载工作要求，能有效防止市电电压或者频率变化对电路的冲击，进而导致后级负载损坏，保护电路。
附图说明
19.图1是本实用新型提供的市电电压及频率检测电路的模块示意图；
20.图2是本实用新型提供的市电电压及频率检测电路一个实施例的具体电路结构示意图；
21.图3是本实用新型提供的市电电压及频率检测电路另一个实施例的具体电路结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.本申请由于设置有限流缓冲模块，通过限流缓冲模块将市电火线acl的输出电压输出至光耦隔离模块，进而由检测输出模块检测光耦隔离模块的输出电信号后输出恒定电平值信号至控制芯片模块，而且控制芯片模块还能检测市电频率，从而判断市电的电压值和频率是否满足后端负载工作要求，能有效防止市电电压或者频率变化对电路的冲击，进而导致后级负载损坏，保护电路。
24.实施例一
25.在一些可选实施例中，请参阅图1，图1是本申请一个实施例市电电压及频率检测电路的模块示意图。
26.如图1所示，本申请提供一种市电电压及频率检测电路，包括限流缓冲模块1、光耦隔离模块2、检测输出模块3和控制芯片模块4。
27.限流缓冲模块1的输入端与市电火线acl连接；光耦隔离模块2的第一端与市电零线acn连接，光耦隔离模块2的第二端与限流缓冲模块1的输出端连接；检测输出模块3与光耦隔离模块2的第一输出端连接，用于将光耦隔离模块2的输出信号转换为恒定电平值信号；控制芯片模块4的第一输入端与检测输出模块3的输出端连接用于接收恒定电平值信号，控制芯片模块4的第二输入端与光耦隔离模块2的第二输出端连接用于检测光耦隔离模块2的光耦次级方波频率。
28.在实施时，限流缓冲模块1可以采用限流电阻、稳压二极管或者限流电阻和稳压二极管的组合构成，限流换成模块用于连接市电火线acl并对市电火线acl进行限流缓冲保护电路，光耦隔离模块2用于将经过限流缓冲模块1的市电电信号通过光耦隔离方式传输至检测输出模块3，起到隔离保护的作用，检测输出模块3将光耦隔离模块2的输出信号转换为恒定电平值信号后输出至控制芯片模块4，在实施时，控制芯片模块4可以采用mcu(microcontroller unit，微控制单元)，mcu将恒定电平值信号与预设电平值进行比对，即可得出当前市电电网的电压值。
29.另一方面，控制芯片模块4的第二输入端与光耦隔离模块2的第二输出端连接用于检测光耦隔离模块2的光耦次级方波频率，从而判断市电电网的频率，本申请实施例由于设置有限流缓冲模块1，通过限流缓冲模块1将市电火线acl的输出电压输出至光耦隔离模块2，进而由检测输出模块3检测光耦隔离模块2的输出电信号后输出恒定电平值信号至控制芯片模块4，而且控制芯片模块4还能检测市电频率，从而判断市电的电压值和频率是否满足后端负载工作要求，能有效防止市电电压或者频率变化对电路的冲击，进而导致后级负载损坏，本申请电路兼容传统过零检测功能的同时以低成本方式实现电压检测与保护功能。
30.实施例二
31.在一些可选实施例中，请参阅图2，图2是本申请市电电压及频率检测电路一个实施例的电路结构示意图。
32.如图2所示，限流缓冲模块1包括限流电阻器组、ntc电阻r4以及稳压器组，限流电阻器组的一端与市电火线acl连接，限流电阻器组的另一端与ntc电阻r4的一端连接，ntc电阻r4的另一端通过稳压器组与光耦隔离模块2的第二端连接。
33.在实施时，ntc(negative temperature coefficient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料，本申请实施例通过采用ntc电阻r4和稳压器组的双重作用，对输入侧进行保护，通过光耦光电比传输，实现隔离采样，对光耦次级输出进行检测形成有效电平，通过控制芯片模块4将其输出值与设定电压值比较，判定目前电压是否满足后级负载要求。同时，也对输入电压频率进行比对，判断其输入频率，兼容传统过零检测功能的同时以低成本方式实现电压检测与保护。
34.在一些可选实施例中，限流电阻器组可以采用一个阻值较大的限流电阻构成，为
了降低成本，限流电阻器也可以采用多个限流电阻串联构成，例如限流电阻器包括第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，第一电阻r1的一端作为限流电阻器组的一端与市电火线acl连接，第一电阻r1的另一端依次通过第二电阻r2和第三电阻r3与ntc电阻r4的一端连接。稳压器组可以采用一个钳位电压较高的稳压二极管构成，当然，为了降低成本，稳压器组也可以采用多个稳压二极管串接构成，例如稳压器组包括第一稳压二极管z1和第二稳压二极管z2，第一稳压二极管z1的阴极与ntc电阻r4的另一端连接，第一稳压二极管z1的阳极与第二稳压二极管z2的阴极连接，第二稳压二极管z2的阳极连接至光耦隔离模块2，稳压器组的稳压值为第一稳压二极管z1和第二稳压二极管z2的稳压值相加，能有效降低成本。
35.光耦隔离模块2包括光耦n1和第一二极管d1，第一二极管d1的阴极与第二稳压二极管z2的阳极连接，第一二极管d1的阳极与市电零线acn连接，在实施时，光耦n1是由发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起，通过光线实现耦合构成电
‑
光和光
‑
电的转换器件，其中，光耦n1包括第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚，第一管脚为输入正端，第二管脚为输入负端，第三管脚为输出负端，第四管脚为输出正端，其中，光耦n1的输入正端与第二稳压二极管z2的阳极连接，光耦n1的输入负端与市电零线acn连接，光耦n1的输出正端与第一电压端vcc连接，光耦n1的输出负端作为光耦隔离模块2的第一输出端与检测输出模块3连接。
36.检测输出模块3包括电解电容c1、保护电阻r5和第二二极管d2，第二二极管d2的阳极与光耦n1的输出负端连接，第二二极管d2的阴极连接至控制芯片模块4的第一输入端，第二二极管d2的阴极还分别通过电解电容c1和保护电阻r5接地，光耦n1的输出负端还作为光耦隔离模块2的第二输出端与控制芯片模块4的第二输入端连接。
37.在实施时，控制芯片模块4采用mcu，mcu的i/o2引脚作为控制芯片模块4的第一输入端，mcu的i/o1引脚作为控制芯片模块4的第二输入端。在一些可选实施例中，市电输入经过第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3和ntc电阻r4限流，第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3和ntc电阻r4能抑制浪涌电流，起开机保护作用，第一稳压二极管z1和第二稳压二极管z2的稳压钳位，限定检测电路最低电压，高于钳位电压后电路才启动运行，减小电路检测运行的有效范围，同时增加电路使用寿命；在一些实施例中，检测起始电压可以通过调整稳压二极管参数与各限流电阻的参数实现，通过调整稳压管参数与限流电阻参数，可以调整检测起始电压，以及检测电流，从而调整检测范围；在光耦隔离模块2中，当输入波形电压值大于光耦导通电压时，光耦次级导通呈高电平，光耦次级电流随初级电流增大而增大；当输入波形电压值小于光耦导通电压时，光耦次级截止呈低电平；光耦次级方波通过电解电容c1的充放电，将其转换为一个恒定电平值并通过i/o2传输至mcu，mcu将该恒定电平值与预设电平值比较，即可得出当前市电输入电压值,其中保护电阻r5起放电作用，第二二极管d2起隔离信干扰的作用。mcu的i/o1通过检测光耦次级方波频率，计算出市电的频率，将其与预先设定频率比较并输出比较结果，判断是否满足后级各个负载输出要求，同时会告示用户，例如通过屏幕展示市电的电压值和频率，以供用户自行判断和处理。
38.实施例三
39.在一些实施例中，请参阅图3，图3是本申请另一个实施例的电路结构示意图。
40.如图3所示，检测输出模块3包括限流电阻r6，光耦n1的输出负端通过限流电阻r6接地。在实施时，限流电阻r5起限流作用，避免光耦次级的输出信号损坏mcu，保护电路。
41.实施例四
42.在一些可选实施例中，基于同一个发明构思，本申请还提供一种市电电压及频率检测装置，检测装置包括火线夹、零线夹以及如上述的市电电压及频率检测电路，火线夹与限流缓冲模块的输入端连接，火线夹用于夹住市电火线acl并与市电火线acl导通，零线夹与光耦隔离模块的第一端连接，零线夹用于夹住市电零线acn并与市电零线acn导通。
43.本实施例通过设置有市电电压及频率检测电路，该市电电压及频率检测电路包括限流缓冲模块1，通过限流缓冲模块1将市电火线acl的输出电压输出至光耦隔离模块2，进而由检测输出模块3检测光耦隔离模块2的输出电信号后输出恒定电平值信号至控制芯片模块4，而且控制芯片模块4还能检测市电频率，从而判断市电的电压值和频率是否满足后端负载工作要求，能有效防止市电电压或者频率变化对电路的冲击，进而导致后级负载损坏，保护电路。
44.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。