專利名稱：一種交流電壓檢測方法、裝置及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 交流電測量，更具體地說，涉及一種交流電壓檢測方法、裝置及其 電路。
背景技術(shù)：
在許多運(yùn)用場合下，檢測交流電是否正常是非常重要的。特別是在對交流電壓 敏感的一些使用場合下，通常都會(huì)使用電壓互感器或電流互感器來取得當(dāng)前的交流電壓 并對其進(jìn)行測試、判斷。在有過零檢測的方案或電路中，通常都使用微控制器來做過零 檢測，同時(shí)，在當(dāng)前的情況下，許多控制電路也會(huì)使用微控制器來構(gòu)成。在這種情況 下，微控制器加上電壓或電流互感器，會(huì)帶來較大的成本壓力；通常，電壓或電流互感 器的體積也會(huì)較大，這會(huì)使控制電路或功能電路的整體體積變大，而且電路結(jié)構(gòu)也會(huì)變 得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述成本較高、體積較大、電 路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的缺陷，提供成本低、體積小、電路簡單的交流電壓檢測方法、裝置及 其電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種交流電壓檢測方法，包 括如下步驟A)對并接在設(shè)置在降壓后的交流電零、相線之間的采樣電阻上的充電電容放 電；B)收到交流電負(fù)半周過零信號(hào)？如是，執(zhí)行步驟C)；否則，返回步驟A)；C)對所述充電電容充電，取得其充滿后的電壓值與設(shè)定電壓值比較，得到交流 電壓的檢測結(jié)果。在本發(fā)明所述的交流電電壓檢測方法中，所述步驟A)中通過使并接在所述充電 電容兩端的可控開關(guān)導(dǎo)通而使所述充電電容放電。在本發(fā)明所述的交流電電壓檢測方法中，所述步驟C)進(jìn)一步包括Cl)斷開所述可控開關(guān)；C2)取得所述充電電容充滿電時(shí)一端的電壓值，并將其通過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)形式的第一電壓值；C3)將所述第一電壓值與預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)電壓值比較，判斷所述交流電壓是否正
堂
巾ο在本發(fā)明所述的交流電電壓檢測方法中，所述步驟C2)進(jìn)一步包括C21)取得所述充電電容一端電壓并將其模數(shù)轉(zhuǎn)換；C22)比較當(dāng)前取樣值與上一個(gè)取樣值是否相同？如相同，取當(dāng)前取樣值為第一 電壓值；否則，返回步驟C21)。
本發(fā)明還涉及一種交流電電壓檢測裝置，包括放電模塊用于對并接在設(shè)置在降壓后的交流電零、相線之間的采樣電阻上的 充電電容放電；過零信號(hào)接收模塊用于接收交流電負(fù)半周過零信號(hào)；充電及比較模塊用于對所述充電電容充電，取得其充滿后的電壓值與設(shè)定電 壓值比較，得到交流電壓的檢測結(jié)果。在本發(fā)明所述交流電電壓檢測裝置中，所述放電模塊包括用于使并接在所述充 電電容兩端的可控開關(guān)導(dǎo)通而使所述充電電容放電的放電控制單元。在本發(fā)明所述交流電電壓檢測裝置中，所述充電模塊進(jìn)一步包括充電控制單元，用于斷開所述可控開關(guān)；第一電壓取得單元用于取得所述充電電容充滿電時(shí)一端的電壓值，并將其通 過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)形式的第一電壓值；比較單元用于將所述第一電壓值與預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)電壓值比較，判斷所述交流電 壓是否正常。在本發(fā)明所述交流電電壓檢測裝置中，所述第一電壓取得單元進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元用于取得所述充電電容一端電壓并將其模數(shù)轉(zhuǎn)換；第一電壓值比較子單元用于比較當(dāng)前取樣值與上一個(gè)取樣值是否相同？如相 同，取當(dāng)前取樣值為第一電壓值。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述交流電電壓檢測方法的電路，包括用于將交流電壓 值降壓的阻容降壓單元以及與通過所述阻容降壓單元降壓后的交流電零線連接的過零信 號(hào)取得單元，所述過零信號(hào)取得單元輸出端與一微控制器的第一輸入/輸出端連接，還 包括連接在所述降壓后的零、相線之間的多個(gè)相互串接的取樣電阻、通過一個(gè)二極管與 所述取樣電阻中第一取樣電阻并接的充電電容、通過限流電阻與所述充電電容兩端并接 的受控開關(guān)；所述充電電容一端與一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述受控開關(guān)的控制 端與所述微控制器的第二輸入/輸出端口連接。在本發(fā)明所述的電路中，所述第一取樣電阻一端與降壓后的交流電相線連接， 另一端與所述串接的多個(gè)取樣電阻一端連接，所述多個(gè)串接后的取樣電阻的另一端連接 在所述降壓后的交流電零線上。實(shí)施本發(fā)明的交流電壓檢測方法、裝置及其電路，具有以下有益效果由于其 使用用于控制或其他功能的微控制器的多余輸入/輸出端口，且不需要傳統(tǒng)的電壓互感 器或電流互感器，所以其成本低、體積小、電路簡單。


圖1是本發(fā)明交流電壓檢測方法、裝置及其電路實(shí)施例中方法流程圖； 圖2是所述實(shí)施例中裝置結(jié)構(gòu)示意圖；的邏輯框圖；圖3是所述實(shí)施例中電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，在本發(fā)明交流電壓檢測方法、裝置及其電路實(shí)施例中，其測量交 流電的方法包括如下步驟步驟Sll輸出控制信號(hào)使得受控開關(guān)導(dǎo)通，充電電容放電在本步驟中，開始 對交流電壓進(jìn)行檢測。在本實(shí)施例中，在經(jīng)過阻容降壓的交流電的相線和零線之間串接 有多個(gè)取樣電阻，其中一端與交流電相線連接，另一端與其他串聯(lián)的取樣電阻連接的取 樣電阻為第一取樣電阻；第一取樣電阻通過二極管與充電電容并接，而充電電容 的兩端 并接有一個(gè)串接的限流電阻和受控開關(guān)，當(dāng)受控開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，充電電容通過該限流電阻 放電。而在本實(shí)施例中，上述受控開關(guān)是一個(gè)三極管。因此，在本步驟中，就是輸出 控制信號(hào)(微控制器輸出到三極管基極)，使得該受控開關(guān)(三極管)導(dǎo)通，充電電容放 H1^ ο步驟S12收到負(fù)半周過零信號(hào)？在本步驟中，微控制器判斷是否接收到交流電 的負(fù)半周過零信號(hào)，如果接收到該信號(hào)，說明交流電開始負(fù)半周的過零點(diǎn)，可以執(zhí)行步 驟S13 ·’否則，返回步驟S11，繼續(xù)對充電電容放電。步驟S13輸出控制信號(hào)使受控開關(guān)截止，充電電容充電本步驟中，微控制器 輸出(或改變)與上述受控開關(guān)的控制極連接的輸出端上的控制信號(hào)，使得上述受控開關(guān) 由上述的導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)，這樣，充電電容也有放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為充電狀態(tài)，使 得上述充電電容開始充電。步驟S14取得充電電容一端的電壓值，將其模數(shù)轉(zhuǎn)換、并送到微控制器中在 本步驟中，取得上述充電電容一端的電壓值，由于充電電容一端連接在降壓后的交流電 的零線上，所以，取得電壓的一端是通過二極管與其他取樣電阻連接的一端。每次取得 電壓之后，將其輸送到微控制器中，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬的電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并 存儲(chǔ)該電壓值。步驟S15當(dāng)前取得電壓值和上次取得的值相同？判斷當(dāng)前取得的電壓值是否與 上次取得的電壓值相同，如相同，執(zhí)行步驟S16;否則，返回步驟S14，繼續(xù)執(zhí)行步驟 S14。步驟S16取當(dāng)前取得電壓值為第一電壓值在本步驟中，將本次取得的電壓值 設(shè)置為第一電壓值。步驟S17比較第一電壓值和設(shè)定值，判斷交流電壓是否正常在本步驟中，將 上述第一電壓值與存儲(chǔ)在微控制器中的設(shè)定值比較，該設(shè)定值是事先存儲(chǔ)的，當(dāng)然，在 一些實(shí)施例中，上述設(shè)定值也可以是在確認(rèn)交流電壓正常時(shí)取得的第一設(shè)定值。在本步 驟中，比較上述第一設(shè)定值和設(shè)定值，如果兩個(gè)值相等或其差值在設(shè)定的允許范圍內(nèi)， 就可以認(rèn)為交流電壓正常。反之，則判斷為交流電壓異常，并可以進(jìn)一步判斷該交流電 壓是較高還是較低。本實(shí)施例還揭示了一種交流電壓檢測裝置，包括放電模塊1、過零信號(hào)接收模塊 2和充電及比較模塊3。參見圖2，其中，放電模塊1用于對并接在設(shè)置在降壓后的交流 電零、相線之間的采樣電阻上的充電電容放電；過零信號(hào)接收模塊2用于接收交流電負(fù) 半周過零信號(hào)；充電及比較模塊3用于對所述充電電容充電，取得其充滿后的電壓值與 設(shè)定電壓值比較，得到交流電壓的檢測結(jié)果。在本實(shí)施例中，上述放電模塊1包括用于 使并接在所述充電電容兩端的可控開關(guān)導(dǎo)通而使所述充電電容放電的放電控制單元11。充電及比較模塊3進(jìn)一步包括用于斷開上述可控開關(guān)的充電控制單元31、用于取得上述 充電電容充滿電時(shí)一端的電壓值并將其通過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)形式的第一電壓值的第 一電壓取得單元32、以及用于將上述第一電壓值與預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)電壓值比較并判斷交流電 壓是否正常的比較單元33。在本實(shí)施例中，第一電壓取得單元32還可以進(jìn)一步分解為用于取得上述充電電 容一端電壓并將其模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元321以及用于在當(dāng)前取樣值與上次取得電 壓數(shù)值相同時(shí)將當(dāng)前取得電壓值設(shè)置為第一電壓值的第一電壓值比較子單元322。圖3是 本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)上述交流電壓檢測方法所用的電路，在圖3中，該電路包 括用于將交流電壓值降壓的阻容降壓單元以及與通過上述阻容降壓單元降壓后的交流電 零線連接的過零信號(hào)取得單元，過零信號(hào)取得單元輸出端與一微控制器的第一輸入/輸 出端1/03連接，還包括連接在降壓后的零、相線之間的多個(gè)相互串接的取樣電阻(R1、 R4、R6)、通過一個(gè)二極管Dl與上述取樣電阻中第一取樣電阻Rl并接的充電電容Cl、 通過限流電阻R2與充電電容Cl兩端并接的受控開關(guān)TRl ；充電電容Cl 一端與輸入/輸 出端1/01連接，受控開關(guān)TRl的控制端與所述微控制器的第二輸入/輸出端口 1/02連 接。其中，第一取樣電阻Rl—端與降壓后的交流電相線連接，另一端與串接的多個(gè)取樣 電阻一端連接，多個(gè)串接后的取樣電阻的另一端連接在降壓后的交流電零線上。在實(shí)現(xiàn)原有功能的基礎(chǔ)上(原先就存在阻容降壓電源、過零檢測電路以及微控 制器)，增加Rl、R2、R4、R6、DU Cl和TRl組成的電路，1/01 口與微控制器的A/ D采集端口(輸入/輸出端口的一種)相連接，1/02和1/03與微控制器的普通I/O相連 接，1/02作為Cl的放電控制口，1/03作為過零檢測電路的輸入口 ；在開始檢測交流電 壓前，先通過微控制器控制1/02，使Cl放電，在檢測到負(fù)半周過零信號(hào)的同時(shí)，輸出控 制信號(hào)，將TRl關(guān)閉，并同時(shí)采集1/01的電壓和達(dá)到該電壓的充電時(shí)間；上述步驟進(jìn)行 循環(huán)，直到1/02的電壓保持不變，再與事先測試而得的正常交流電壓的數(shù)據(jù)對比來判斷 電網(wǎng)電壓的異常；這樣就可以檢測電網(wǎng)電壓某一點(diǎn)的電壓異常情況。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但 并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本 發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種交流電壓檢測方法，其特征在于，包括如下步驟A)對并接在設(shè)置在降壓后的交流電零、相線之間的采樣電阻上的充電電容放電；B)收到交流電負(fù)半周過零信號(hào)？如是，執(zhí)行步驟C)；否則，返回步驟A)；C)對所述充電電容充電，取得其充滿后的電壓值與設(shè)定電壓值比較，得到交流電壓 的檢測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電壓檢測方法，其特征在于，所述步驟A)中通過使并 接在所述充電電容兩端的可控開關(guān)導(dǎo)通而使所述充電電容放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電壓檢測方法，其特征在于，所述步驟C)進(jìn)一步包括Cl)斷開所述可控開關(guān)；C2)取得所述充電電容充滿電時(shí)一端的電壓值，并將其通過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)形 式的第一電壓值；C3)將所述第一電壓值與預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)電壓值比較，判斷所述交流電壓是否正常。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電壓檢測方法，其特征在于，所述步驟C2)進(jìn)一步包括C21)取得所述充電電容一端電壓并將其模數(shù)轉(zhuǎn)換；C22)比較當(dāng)前取樣值與上一個(gè)取樣值是否相同？如相同，取當(dāng)前取樣值為第一電壓 值；否則，返回步驟C21)。
5.—種交流電壓檢測裝置，其特征在于，包括放電模塊用于對并接在設(shè)置在降壓后的交流電零、相線之間的采樣電阻上的充電 電容放電；過零信號(hào)接收模塊用于接收交流電負(fù)半周過零信號(hào)；充電及比較模塊用于對所述充電電容充電，取得其充滿后的電壓值與設(shè)定電壓值 比較，得到交流電壓的檢測結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的交流電壓檢測裝置，其特征在于，所述放電模塊包括用于使 并接在所述充電電容兩端的可控開關(guān)導(dǎo)通而使所述充電電容放電的放電控制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流電壓檢測裝置，其特征在于，所述充電模塊進(jìn)一步包括充電控制單元，用于斷開所述可控開關(guān)；第一電壓取得單元用于取得所述充電電容充滿電時(shí)一端的電壓值，并將其通過模 數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)形式的第一電壓值；比較單元用于將所述第一電壓值與預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)電壓值比較，判斷所述交流電壓是 否正常。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流電壓檢測裝置，其特征在于，所述第一電壓取得單元進(jìn) 一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元用于取得所述充電電容一端電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 第一電壓值比較子單元用于比較當(dāng)前取樣值與上一取樣值是否相同？如相同，取 當(dāng)前取樣值為第一電壓值。
9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的交流電壓檢測方法的電路，包括用于將交流電壓值降壓的阻容降壓單元以及與通過所述阻容降壓單元降壓后的交流電零線連接的過零信號(hào)取得 單元，所述過零信號(hào)取得單元輸出端與一微控制器的第一輸入/輸出端連接，其特征在 于，還包括連接在所述降壓后的零、相線之間的多個(gè)相互串接的取樣電阻、通過一個(gè)二 極管與所述取樣電阻中第一取樣電阻并接的充電電容、通過限流電阻與所述充電電容兩 端并接的受控開關(guān)；所述充電電容一端與一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述受控開關(guān) 的控制端與所述微控制器的第二輸入/輸出端口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述第一取樣電阻一端與降壓后的交 流電相線連接，另一端與所述串接的多個(gè)取樣電阻一端連接，所述多個(gè)串接后的取樣電 阻的另一端連接在所述降壓后的交流電零線上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交流電壓檢測方法，包括如下步驟對并接在設(shè)置在降壓后的交流電零、相線之間的采樣電阻上的充電電容放電；收到交流電負(fù)半周過零信號(hào)？如是，對所述充電電容充電，取得其充滿后的電壓值與設(shè)定電壓值比較，得到交流電壓的檢測結(jié)果；否則，返回上一步驟。本發(fā)明還涉及一種交流電壓檢測裝置及電路。實(shí)施本發(fā)明的交流電壓檢測方法、裝置及其電路，具有以下有益效果成本低、體積小、電路簡單。
文檔編號(hào)G01R19/25GK102012452SQ20101054268
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者姜西輝 申請人:深圳和而泰智能控制股份有限公司