高精度交流信号过零检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高精度交流信号过零检测装置，还涉及一种高精度交流信号过零检测方法，属于信号检测技术领域。
【背景技术】
[0002]现有的交流信号过零检测电路种类繁多，其中利用光耦器件进行过零检测的电路得到广泛的应用。
[0003]现有光耦器件检测装置是用两个光耦构成，其检测方法是利用交流信号在接近过零点时光耦截止的特性实现过零点的检测。由于光耦的截止并不是严格对应交流信号的过零点，因此存在死区、过零不精确、误差大等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高精度交流信号过零检测装置，解决现有技术中光耦器件过零检测存在死区、过零不精确、误差大的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:高精度交流信号过零检测装置，包括光耦器件U1、光耦器件U2和可编程逻辑器件，所述光耦器件U1、光耦器件U2分别包括:各自的发光二极管和与发光二极管对应设置的光敏三极管；
待检测的交流信号的L端分别与光耦器件Ul的阳极、光耦器件U2的阴极电连接，N端分别与光耦器件Ul的阴极、光耦器件U2的阳极电连接；
所述光耦器件Ul的集电极、光耦器件U2的集电极分别与可编程逻辑器件的I/O输入口连接，同时分别与电源VCC的输出端电连接；光耦器件Ul的发射极、光耦器件U2的发射极分别接地；
所述可编程逻辑器件的I/o输出口与主电路数字量输入口连接；
当交流信号的L-N端波形输出正半周时，光耦器件Ul的发光二极管导通并发光，光耦器件Ul的光敏三极管导通，输出低电平；同时光親器件U2的发光二极管截止，光親器件U2的光敏三极管截止，输出高电平；
当交流信号的L-N端波形输出正半周时，光耦器件U2的发光二极管导通并发光，光耦器件U2的光敏三极管导通，输出低电平；同时光親器件Ul的发光二极管截止，光親器件Ul的光敏三极管截止，输出高电平；
所述可编程逻辑器件根据光耦器件U1、光耦器件U2输出的电平信号检测过零点。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述交流信号的L端依次串联限流电阻R1、限流电阻R2后，再分别与光耦器件Ul的阳极、光耦器件U2的阴极电连接。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述光耦器件Ul的集电极、光耦器件U2的集电极分别通过各自的上拉电阻与电源VCC的输出端电连接。
[0008]本发明的另一目的在于，提供一种高精度交流信号过零检测方法，包括如下步骤: 步骤一:可编程逻辑器件采集光耦器件U1、光耦器件U2输出的电平信号，并对采集的电平信号取反，分别记为:S1、S2 ;
步骤二:可编程逻辑器件对信号SI和S2进行或非逻辑运算，得到方波信号S3 ; 步骤三:可编程逻辑器件测量方波信号S3的脉冲宽度；
步骤四:可编程逻辑器件在方波信号S3宽度的一半时，通过I/O输出口输出窄脉冲S4，S4即对应交流信号L、N的过零点。
[0009]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是:结构简单、稳定可靠，使用方便，具有较强的抗干扰能力。
【附图说明】
[0010]图1是本发明提供的高精度交流信号过零检测装置的电路图。
[0011]图2是本发明提供的高精度交流信号过零检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0013]如图1所示，高精度交流信号过零检测装置，包括光耦器件Ul、光耦器件U2和可编程逻辑器件CPLD，光親器件Ul、光親器件U2分别包括:各自的发光二极管和与发光二极管对应设置的光敏三极管。可编程逻辑器件CPLD的I/O输出口与主电路数字量输入口连接。
[0014]待检测的交流信号的L端依次串联限流电阻R1、限流电阻R2后，再分别与光耦器件Ul的阳极、光耦器件U2的阴极电连接，N端分别与光耦器件Ul的阴极、光耦器件U2的阳极电连接。光耦器件Ul的集电极、光耦器件U2的集电极分别与可编程逻辑器件CPLD的I/O输入口连接，同时分别通过各自的上拉电阻与电源VCC的输出端电连接。光耦器件Ul的发射极、光親器件U2的发射极分别接地。
[0015]当交流信号的L-N端波形输出正半周时，光耦器件Ul的发光二极管导通并发光，光親器件Ul的光敏三极管导通，输出低电平；同时光親器件U2的发光二极管截止，光親器件U2的光敏三极管截止，输出高电平。
[0016]当交流信号的L-N端波形输出正半周时，光耦器件U2的发光二极管导通并发光，光親器件U2的光敏三极管导通，输出低电平；同时光親器件Ul的发光二极管截止，光親器件Ul的光敏三极管截止，输出高电平。
[0017]可编程逻辑器件CPLD根据光耦器件Ul、光耦器件U2输出的电平信号检测过零点。
[0018]本发明提供的一种高精度交流信号过零检测方法是基于上述过零检测装置实现的，包括如下步骤:
步骤一:可编程逻辑器件CPLD采集光耦器件U1、光耦器件U2输出的电平信号，并对采集的电平信号取反，分别记为:S1、S2 ;
步骤二:可编程逻辑器件CPLD对信号SI和S2进行或非逻辑运算，得到方波信号S3 ; 步骤三:可编程逻辑器件CPLD测量方波信号S3的脉冲宽度；
步骤四:可编程逻辑器件CPLD在方波信号S3宽度的一半时，通过I/O输出口输出窄脉冲S4，S4即对应交流信号L、N的过零点。
[0019]本发明提供的高精度交流信号过零检测方法具有较强的抗干扰能力。
[0020]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.高精度交流信号过零检测装置，其特征在于，包括光耦器件U1、光耦器件U2和可编程逻辑器件，所述光耦器件U1、光耦器件U2分别包括:各自的发光二极管和与发光二极管对应设置的光敏三极管； 待检测的交流信号的L端分别与光耦器件Ul的阳极、光耦器件U2的阴极电连接，N端分别与光耦器件Ul的阴极、光耦器件U2的阳极电连接； 所述光耦器件Ul的集电极、光耦器件U2的集电极分别与可编程逻辑器件的I/O输入口连接，同时分别与电源VCC的输出端电连接；光耦器件Ul的发射极、光耦器件U2的发射极分别接地； 所述可编程逻辑器件的I/o输出口与主电路数字量输入口连接； 当交流信号的L-N端波形输出正半周时，光耦器件Ul的发光二极管导通并发光，光耦器件Ul的光敏三极管导通，输出低电平；同时光親器件U2的发光二极管截止，光親器件U2的光敏三极管截止，输出高电平； 当交流信号的L-N端波形输出正半周时，光耦器件U2的发光二极管导通并发光，光耦器件U2的光敏三极管导通，输出低电平；同时光親器件Ul的发光二极管截止，光親器件Ul的光敏三极管截止，输出高电平； 所述可编程逻辑器件根据光耦器件U1、光耦器件U2输出的电平信号检测过零点。2.根据权利要求1所述的高精度交流信号过零检测装置，其特征在于，所述交流信号的L端依次串联限流电阻R1、限流电阻R2后，再分别与光耦器件Ul的阳极、光耦器件U2的阴极电连接。3.根据权利要求1所述的高精度交流信号过零检测装置，其特征在于，所述光耦器件Ul的集电极、光耦器件U2的集电极分别通过各自的上拉电阻与电源VCC的输出端电连接。4.高精度交流信号过零检测方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:可编程逻辑器件采集光耦器件U1、光耦器件U2输出的电平信号，并对采集的电平信号取反，分别记为:S1、S2 ; 步骤二:可编程逻辑器件对信号SI和S2进行或非逻辑运算，得到方波信号S3 ; 步骤三:可编程逻辑器件测量方波信号S3的脉冲宽度； 步骤四:可编程逻辑器件在方波信号S3宽度的一半时，通过I/O输出口输出窄脉冲S4，S4即对应交流信号L、N的过零点。
【专利摘要】本发明公开了一种高精度交流信号过零检测装置，包括光耦器件U1、光耦器件U2和可编程逻辑器件，待检测的交流信号的L端分别与光耦器件U1的阳极、光耦器件U2的阴极电连接，N端分别与光耦器件U1的阴极、光耦器件U2的阳极电连接；光耦器件U1的集电极、光耦器件U2的集电极分别与可编程逻辑器件的I/O输入口连接，同时分别与电源VCC电连接；光耦器件U1的发射极、光耦器件U2的发射极分别接地；本发明还公开了一种高精度交流信号过零检测方法，可编程逻辑器件对光耦器件U1、光耦器件U2输出的电平信号进行处理，最终输出与交流信号过零点对应的窄脉冲信号。本发明结构简单、稳定可靠，使用方便，具有较强的抗干扰能力。
【IPC分类】G01R19/175
【公开号】CN105092948
【申请号】CN201510525509
【发明人】张玎橙, 黄家才
【申请人】南京工程学院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月25日