专利名称：一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气隔离的技术领域，尤其是指一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路。
背景技术：
在工业测量和控制系统中，为防止外界的各种干扰，必须将测量系统和计算机系统进行电气隔离。常用的隔离措施有变压器隔离、电容耦合隔离和光耦隔离。与变压器隔离、电容耦合隔离相比，光耦体积小，价格便宜，隔离电路简单且可以完全消除前后级的我相互干扰，具有更强的抗干扰能力。对于数字信号的隔离，使用一般的光耦器件隔离就能达到很好的效果。然而一般的光耦具有较大的非线性电流传输特性且受温度变化的影响较大，对于模拟信号的传输其精度和线性度难以满足系统要求。为了能更精确地传送模拟信号，用线性光耦隔离是最好的选择。线性光耦输出信号随输入信号变化而成比例变化，它为模拟信号传输中隔离电路的简单化、高精度化带来了方便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种更安全、更可靠的利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路，它包括有第一电源电路、第二电源电路、线性光耦输入电路、线性光耦输出电路、单片机电路、交流电过零检测电路，其中，第一电源电路与线性光耦输入电路连接，第二电源电路分别与线性光耦输出电路和单片机电路连接，交流电过零检测电路与线性光耦输入电路连接，线性光耦输入电路与线性光耦输出电路连接，线性光耦输出电路与单片机电路连接。所述的线性光耦输入电路由电阻R4、集成运放U1A、电容C3、电阻R5、线性光耦U2 的发光二极管LED、光敏二极管PDl组成，其中，电阻R4 —端和交流电过零检测电路的过零信号连接，另一端接集成运放UlA的反相输入端2脚，集成运放UlA的同相输入端3脚接地； 电容C3的两端分别接UlA的输出1脚和反相输入端2脚；电阻R5的一端接集成运放UlA 的1脚，另一端接线性光耦U2的1脚即发光二极管LED的负极，线性光耦U2的2脚即发光二极管的正极接第一电源电路的正极；线性光耦U2的3脚即光敏二极管PDl的负极接集成运放UlA的2脚，线性光耦U2的4脚即光敏二极管PDl的正极接第一电源电路的负极；集成运放UlA的8脚、4脚分别接第一电源电路的正负极。所述的线性光耦输出电路由线性光耦U2的光敏二极管PD2、电阻R6、电容C2、集成运放U2A、电阻R7、电容C4组成，其中，线性光耦U2的输出端6脚即光敏二极管PD2的负极和集成运放U2A的反相输入端2脚连接，线性光耦U2的输出端5脚即光敏二极管PD2的正极和集成运放U2A的同相输入端3脚连接后再和第二电源电路的负极连接；电阻R6、电容C2的两端分别接集成运放U2A的1脚和2脚；集成运放U2A的8脚、4脚分别接第二电源电路的正负极；电阻R7的一端接集成运放U2A的1脚，其另一端接第二电源电路的正极；电容 C4的一端接集成运放U2A的1脚，其另一端接第二电源电路的负极。所述的第一电源电路和第二电源电路均为独立的稳压电源。本发明在采用了上述方案后，其最大优点在于本发明利用线性光耦的优良特性和集成运放电路、单片机电路组成精密信号测量电路，实现交流电过零点的精确检测。
图1为本发明利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路框图。图2为本发明利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路原理图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。根据附图1和2所示，本发明的较佳实施例包括有第一电源电路1、第二电源电路 2、线性光耦输入电路3、线性光耦输出电路4、单片机电路5、交流电过零检测电路6，其中， 第一电源电路1与线性光耦输入电路3连接，第二电源电路2分别与线性光耦输出电路4 和单片机电路5连接，交流电过零检测电路6与线性光耦输入电路3连接，线性光耦输入电路3与线性光耦输出电路4连接，线性光耦输出电路4与单片机电路5连接。所述的线性光耦输入电路3由电阻R4、集成运放U1A、电容C3、电阻R5、线性光耦 U2的发光二极管LED、光敏二极管PDl组成，其中，电阻R4 —端和交流电过零检测电路6的过零信号连接，另一端接集成运放UlA的反相输入端2脚，集成运放UlA的同相输入端3脚接地；电容C3的两端分别接UlA的输出1脚和反相输入端2脚；电阻R5的一端接集成运放 UlA的1脚，另一端接线性光耦U2的1脚即发光二极管LED的负极，线性光耦U2的2脚即发光二极管的正极接第一电源电路1的正极；线性光耦U2的3脚即光敏二极管PDl的负极接集成运放UlA的2脚，线性光耦U2的4脚即光敏二极管PDl的正极接第一电源电路1的负极；集成运放UlA的8脚、4脚分别接第一电源电路1的正负极；当220V交流电经交流电过零检测电路6的光耦变换后输出一个方波电压信号，线性光耦输入电路3能将由交流电过零检测电路6输出的方波电压信号转换为电流信号。所述的线性光耦输出电路4由线性光耦U2的光敏二极管PD2、电阻R6、电容C2、集成运放U2A、电阻R7、电容C4组成，其中，线性光耦U2的输出端6脚即光敏二极管PD2的负极和集成运放U2A的反相输入端2脚连接，线性光耦U2的输出端5脚即光敏二极管PD2的正极和集成运放U2A的同相输入端3脚连接后再和第二电源电路2的负极连接；电阻R6、 电容C2的两端分别接集成运放U2A的1脚和2脚；集成运放U2A的8脚、4脚分别接第二电源电路2的正负极；电阻R7的一端接集成运放U2A的1脚，其另一端接第二电源电路2 的正极；电容C4的一端接集成运放U2A的1脚，其另一端接第二电源电路2的负极；本发明的线性光耦输出电路4的作用是将光电转换的电流信号转换成电压信号。所述的第一电源电路1和第二电源电路2均为独立的稳压电源，分别向线性光耦输入电路3和线性光耦输出电路4供电，确保测试电路的隔离特性。本发明的工作原理为220V交流电经二极管D1、电阻Rl整流降压及限流后送到光耦ICl的输入端，其输出端产生一个方波电压信号，经电阻R4限流后再输入到集成运放 UlA的反相输入端，集成运放UlA的作用是将电压信号转变成电流信号。当2脚有电压信号Vin输入时，其输出端1脚使线性光耦U2的LED有电流if流过，且电流if的变化跟随输入电压的变化，并驱动LED发光把电信号转变成光信号。LED发出的光被光敏二极管PDl 探测到并产生光电流ipdl。同时，输入电压Vin也会产生电流流过电阻R4，假设集成运放 UlA是理想运放，则没有电流流入集成运放UlA的输入端，流过电阻R4的电流将会流过光敏二极管PDl到地，因此ipdl=Vin/R4，ipdl只取决于输入电压Vin和电阻R4的值，和LED的光输出特性无关；因LED发出的光同时照射在两个光敏二极管上，理想情况下PDl和PD2完全相同的；集成运放U2A和电阻R6把ipd2转换成输出电压Vout，且Vout=ipd2*R6，Vout/ Vin=R6/R4。因此，输出电压具有稳定性和线性，其增益可通过调整电阻R6和R4来实现，一般R4=R6。则Vout=Vin,即输出信号和输入信号的大小、极性完全相同，实现了交流电过零点的精密测量，同时因电路的隔离特性，解决了输入端各种干扰对测试结果的带来的影响。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围， 故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路，其特征在于它包括有第一电源电路(1)、第二电源电路(2)、线性光耦输入电路(3)、线性光耦输出电路(4)、单片机电路(5)、交流电过零检测电路(6)，其中，第一电源电路(1)与线性光耦输入电路(3)连接， 第二电源电路(2)分别与线性光耦输出电路(4)和单片机电路(5)连接，交流电过零检测电路(6)与线性光耦输入电路(3)连接，线性光耦输入电路(3)与线性光耦输出电路(4)连接，线性光耦输出电路(4)与单片机电路(5 )连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路，其特征在于所述的线性光耦输入电路(3)由电阻R4、集成运放U1A、电容C3、电阻R5、线性光耦U2的发光二极管LED、光敏二极管PDl组成，其中，电阻R4 —端和交流电过零检测电路 (6)的过零信号连接，另一端接集成运放UlA的反相输入端2脚，集成运放UlA的同相输入端3脚接地；电容C3的两端分别接UlA的输出1脚和反相输入端2脚；电阻R5的一端接集成运放UlA的1脚，另一端接线性光耦U2的1脚即发光二极管LED的负极，线性光耦U2 的2脚即发光二极管的正极接第一电源电路(1)的正极；线性光耦U2的3脚即光敏二极管 PDl的负极接集成运放UlA的2脚，线性光耦U2的4脚即光敏二极管PDl的正极接第一电源电路(1)的负极；集成运放UlA的8脚、4脚分别接第一电源电路(1)的正负极。
3.根据权利要求1所述的一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路， 其特征在于所述的线性光耦输出电路(4)由线性光耦U2的光敏二极管PD2、电阻R6、电容 C2、集成运放U2A、电阻R7、电容C4组成，其中，线性光耦U2的输出端6脚即光敏二极管PD2 的负极和集成运放U2A的反相输入端2脚连接，线性光耦U2的输出端5脚即光敏二极管PD2 的正极和集成运放U2A的同相输入端3脚连接后再和第二电源电路(2)的负极连接；电阻 R6、电容C2的两端分别接集成运放U2A的1脚和2脚；集成运放U2A的8脚、4脚分别接第二电源电路(2)的正负极；电阻R7的一端接集成运放U2A的1脚，其另一端接第二电源电路(2)的正极；电容C4的一端接集成运放U2A的1脚，其另一端接第二电源电路(2)的负极。
4.根据权利要求1所述的一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路，其特征在于所述的第一电源电路(1)和第二电源电路(2)均为独立的稳压电源。
全文摘要
本发明提供一种利用线性光耦实现交流电过零信号精确测量的电路，它包括有第一电源电路、第二电源电路、线性光耦输入电路、线性光耦输出电路、单片机电路、交流电过零检测电路，其中，第一电源电路与线性光耦输入电路连接，第二电源电路分别与线性光耦输出电路和单片机电路连接，交流电过零检测电路与线性光耦输入电路连接，线性光耦输入电路与线性光耦输出电路连接，线性光耦输出电路与单片机电路连接。本发明在采用了上述方案后，其最大优点在于本发明利用线性光耦的优良特性和集成运放电路、单片机电路组成精密信号测量电路，实现交流电过零点的精确检测。
文档编号G01R19/175GK102346216SQ20111023536
公开日2012年2月8日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者余梦林, 刘志辉, 林崐, 罗高诚 申请人:佛山市中格威电子有限公司