专利名称：交流电源侦测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流电源侦测装置。
背景技术：
一般网络机房的服务器机架常备有单相交流电源备援系统，如不断电系统( uninterrupted power system, UPS)或环境电力监测装置，用来防止交流电源出现异常， 如电源瞬断、短暂中断、停电或频率漂移等造成网络服务器中断或备援资料丢失，所以对于 提供给服务器机架的交流电源状态必须加以实时侦测，并将异常状态快速提供给后端服务器 ，以进行备援交流电源与异常交流电源交换以使服务器能继续正常工作。
现在的交流电源状态侦测装置用变压器降压式架构或电容降压式架构，采用降压电路降 压与整流后驱动后端光电耦合器导通，并由微处理器监测导通信号，若交流电源中断或停电 造成监测信号开路会立即通知交流电源备援系统与服务器动作，但这两种装置都使用电容作 为电压降压与平滑滤波电路，因电容充放电缓慢的原因，无法侦测到交流电源瞬断或短暂中 断，并且侦测电路有延迟的情况。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种交流电源侦测装置，可以对交流电源进行实时侦测，并 将异常状态提供给后端用电器使其作出快速响应。
一种交流电源侦测装置，用于侦测一交流电源的状态，其包括一侦测电路及一微处理器 ，所述侦测电路包括一第一电压源、 一第一电阻及一具有一双向发光二极管及一光敏三极管 的光电耦合器，所述交流电源的火线端连接所述双向发光二极管的一端，所述交流电源的零 线端连接所述双向发光二极管的另一端，所述光敏三极管的发射极接地，其集电极连接所述 微处理器的中断引脚与侦测引脚及经所述第一电阻连接所述第一电压源，所述微处理器的输 出端用于连接一用电器，所述交流电源的状态信号通过所述侦测电路提供给所述微处理器， 并触发所述微处理器的内部侦测程序对所述交流电源状态进行实时分析，并通过所述微处理 器的输出端将分析结果提供给所述用电器。
相较现有技术，所述交流电源侦测装置直接将所述交流电源与所述光电耦合器的第一双 向发光二极管相连，通过所述第一双向发光二极管发光驱动所述第一光敏三极管导通，并通 过所述第一光敏三极管的集电极将所述交流电源的状态传递给所述微处理器的中断引脚与侦测引脚，并触发所述微处理器的内部侦测程序，进行所述交流电源状态实时分析，并将分析 结果快速、准确地提供给后端用电器。
下面参照附图结合具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 图l为本发明交流电源侦测装置的较佳实施方式的框图。 图2为图1中侦测电路的一较佳实施方式的电路图。 图3为图1中侦测电路的另 一较佳实施方式的电路图。
图4为图2及图3中侦测电路的输出信号与交流电源及计数器基频信号对照图。
具体实施例方式
请参照图l，本发明交流电源侦测装置用于侦测一交流电源IO，其较佳实施方式包括一 侦测电路20、 一微处理器30及一计数基频产生器40。所述交流电源10的火线L与零线N分别连 接所述侦测电路20的输入端，所述侦测电路20的输出端连接所述微处理器30输入端的中断引 脚IP及侦测引脚DP，所述微处理器30的输出端通过一串口连接一用电器(如一服务器50)， 所述计数基频产生器40连接所述微处理器30，用于给所述微处理器30提供频率信号。所述侦 测电路20将所述交流电源的状态信号提供给所述微处理器30的中断引脚IP及侦测引脚DP，并 触发所述微处理器30的内部侦测程序，进行所述交流电源10状态实时分析，并将分析结果提 供给所述服务器50。当所述交流电源10异常时，所述服务器50根据所述微处理器30输出的分 析结果进行备援交流电源(未示出)的切换，使其能在交流电源10异常时继续正常工作。所 述微处理器30可为微控制单元(Micro Controller Unit, MCU)、外围接口控制器( peripheral Interface Controller, PIC)、 可编禾呈逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)或是现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA) 。所述计数基频产生器40为所述微处理器30的内部计数器提供一计数基频。
请参照图2，所述侦测电路20的一较佳实施方式包括一第一电压源Vccl、 一第一电阻R1 、 一第二电阻R2及一光电耦合器22。所述光电耦合器22包括一双向发光二极管D1及一光敏三 极管Q1 。所述交流电源l0的火线端L经所述第二电阻R2连接所述双向发光二极管D1的一端， 所述交流电源IO的零线端N连接所述双向发光二极管D1的另一端，所述光敏三极管Q1的发射 极接地，其集电极连接所述微处理器30的中断引脚IP与侦测引脚DP及经所述第一电阻R1连接 所述第一电压源Vccl。所述第二电阻R2为限流电阻，所述第一电阻R1为上拉电阻，为进一步 节省成本，所述第二电阻R2可删除，即直接将所述交流电源10的火线端L与所述双向发光二 极管D1的一端相连。本实施方式中，当所述交流电源10开启时，所述光电耦合器22通过所述第二电阻R2与所 述交流电源10相连，当交流电源10的正向与负向电压高于其压降时，所述双向发光二极管 D1发光并驱动所述光敏三极管Q1导通，并通过所述光敏三极管Q1的集电极将所述交流电源10 的状态传递给所述微处理器30的中断引脚IP与侦测引脚DP 。
请参照图4中所述交流电源10的信号波形100与所述侦测电路20的输出信号波形200及计 数器基频信号波形400的对照图。易知，在所述交流电源10的一个周期时间内所述微处理器 30的中断引脚IP共有三次下降沿中断触发信号产生，如图4中A段，在所述微处理器30的中断 弓1脚IP得到第一个下降沿中断触发信号时，其侦测弓1脚DP变为低电平，同时内部计数器启动 并计数所述中断引脚IP在第一下降沿与第二下降沿中断触发信号之间的脉冲数X，并将该脉 冲数X储存于第一寄存器中；在所述微处理器30的中断引脚IP得到第二个下降沿中断触发信 号时，内部计数器清零并重新启动计数所述中断引脚IP在第二个下降沿与第三个下降沿中断 触发信号之间的脉冲数Y，并将该脉冲数Y储存于第二寄存器中，以此往复计数。读取第一及 第二寄存器中的脉冲数X、 Y，并将其差值的绝对值与一基准值n比较后査寻表一即可获得当 时的所述交流电源l0的状态。所述基准值n的取法需要考虑交流频率误差度，所述基准值n取 法公式为基准值11= ( (l/交流频率)*误差率)/ (l/计数器基频)。
若第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y之差的绝对值为零，则所述交流电源10的频率无漂 移，代入公式交流频率=1/ (2*脉冲数* (l/计数器基频))，可获得此时所述交流电源10的 频率，若第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y之差的绝对值小于所述基准值n，则所述交流电 源10有频率漂移；若第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y之差的绝对值大于所述基准值n，则 所述交流电源10短暂中断或瞬断，如图4中B段与C段；若停电，则所述微处理器30的中断引 脚无触发信号，计数器不能获得此时的脉冲数，故所述第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y均 为零，根据表一的交流电源状态表即可得知此时为停电状态，如图4中D段。
表一 交流电源状态判断表
寄存器脉冲数判断条件交流电源状态
IF X， Y>0 X=Y1 Y-X 1 =0频率无漂移
IF X， Y>0 Y#X1 Y-X 1 〈ii频率漂移
IF X， Y>0 Y#X1 Y-X 1 >ii电源瞬断或短暂中断
X=0或Y=0停电
请参照图3，所述侦测电路20的另一实施方式包括一第二电压源Vcc2、 一第三电阻R3、 一第四电阻R4、 一第五电阻R5及一光电耦合器24。所述光电耦合器24包括一双向发光二极管D2及一光敏三极管Q2。所述交流电源10的火线端L经所述第四电阻R4连接所述双向发光二极 管D2的一端，所述交流电源10的零线端N连接所述双向发光二极管D2的另一端，所述光敏三 极管Q2的集电极连接所述第二电压源Vcc2，其发射极分别经所述第三电阻R3接地及经所述第 五电阻R5连接所述微处理器30的中断引脚IP与侦测引脚DP 。所述第四电阻R4及所述第五电阻 R5为限流电阻，所述第三电阻R3为接地电阻，为了进一步节省成本，可以将所述第四电阻 R4及所述第五电阻R5删除，即直接将所述交流电源l0的火线端L与所述双向发光二极管D2的 一端相连，所述光敏三极管Q2的发射极与所述微处理器30的中断引脚IP及侦测引脚DP相连。
本实施方式中，当所述交流电源10开启时，所述光电耦合器24通过所述第四电阻R4与所 述交流电源10相连，当交流电源10的正向与负向电压高于其压降时，所述双向发光二极管 D2发光并驱动所述光敏三极管Q2导通，所述光敏三极管Q2的发射极将所述交流电源10的状态 传递给所述微处理器30的中断引脚IP与侦测引脚DP 。
请参照图4中所述交流电源10的信号波形100与所述侦测电路20的输出信号波形300及计 数器基频信号波形400的对照图。易知，在所述交流电源10的一个周期时间内所述微处理器 30的中断引脚IP共有三次上升沿中断触发信号产生，如图4中A段，在所述微处理器30的中断 引脚IP得到第一个上升沿中断触发信号时，其侦测引脚DP变为高电平，同时内部计数器启动 并计数所述中断引脚IP在第一上升沿与第二上升沿中断触发信号之间的脉冲数X，并将该脉 冲数X储存于第一寄存器中；在所述微处理器30的中断引脚IP得到第二个上升沿中断触发信 号时，内部计数器清零并重新启动计数所述中断引脚IP在第二个上升沿与第三个上升沿中断 触发信号之间的脉冲数Y，并将该脉冲数Y储存于第二寄存器中，以此往复计数。读取第一及 第二寄存器中的脉冲数X、 Y，并将其差值的绝对值与一基准值n比较后査寻表一即可获得当 时的所述交流电源l0的状态。所述基准值n的取法需要考虑交流频率误差度，所述基准值n取 法公式为基准值11= ( (l/交流频率)*误差率)/ (l/计数器基频)。
若第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y之差的绝对值为零，则所述交流电源10的频率无漂 移，代入公式交流频率=1/ (2*脉冲数* (l/计数器基频))，可获得此时所述交流电源10的 频率，若第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y之差的绝对值小于所述基准值n，则所述交流电 源10有频率漂移；若第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y之差的绝对值大于所述基准值n，则 所述交流电源10短暂中断或瞬断，如图4中B段与C段；若停电，则所述微处理器30的中断引 脚无触发信号，计数器不能获得此时的脉冲数，故所述第一及第二寄存器内的脉冲数X和Y均 为零，根据表一的交流电源状态表即可得知此时为停电状态，如图4中D段。
所述交流电源侦测装置可通过所述侦测电路20对所述交流电源10进行实时侦测，并将所述交流电源10的状态信号提供给所述微处理器30的中断引脚IP及侦测引脚DP，通过中断引脚 IP的信号来触发所述微处理器30的内部侦测程序，进行所述交流电源10状态实时分析，并将 分析结果提供给所述服务器50，在所述交流电源10异常时，所述服务器50根据所述微处理器 30输出的分析结果进行备援交流电源的切换，使其在交流电源10异常时能继续正常工作。
权利要求
权利要求1一种交流电源侦测装置，用于侦测一交流电源的状态，其包括一侦测电路及一微处理器，所述侦测电路包括一第一电压源、一第一电阻及一具有一双向发光二极管及一光敏三极管的光电耦合器，所述交流电源的火线端连接所述双向发光二极管的一端，所述交流电源的零线端连接所述双向发光二极管的另一端，所述光敏三极管的发射极接地，其集电极连接所述微处理器的中断引脚与侦测引脚及经所述第一电阻连接所述第一电压源，所述微处理器的输出端用于连接一用电器，所述交流电源的状态信号通过所述侦测电路提供给所述微处理器，并触发所述微处理器的内部侦测程序对所述交流电源状态进行实时分析，并通过所述微处理器的输出端将分析结果提供给所述用电器。
2.如权利要求l所述的交流电源侦测装置，其特征在于所述交流电 源的火线端经一第二电阻连接所述双向发光二极管的一端。
3. 一种交流电源侦测装置，用于侦测一交流电源的状态，其包括一侦测电路及一微处理器，所述侦测电路包括一第二电压源、 一第三电阻及一具有一双向发光 二极管及一光敏三极管的光电耦合器，所述交流电源的火线端连接所述双向发光二极管的一 端，所述交流电源的零线端连接所述双向发光二极管的另一端，所述光敏三极管的集电极连 接所述第二电压源，其发射极经所述第三电阻接地及连接所述微处理器的中断引脚与侦测引 脚，所述微处理器的输出端用于连接一用电器，所述交流电源的状态信号通过所述侦测电路 提供给所述微处理器，并触发所述微处理器的内部侦测程序对所述交流电源状态进行实时分 析，并通过所述微处理器的输出端将分析结果提供给所述用电器。
4.如权利要求3所述的交流电源侦测装置，其特征在于所述交流电源的火线端经一第四电阻连接所述双向发光二极管一端。
5.如权利要求3所述的交流电源侦测装置，其特征在于所述光敏三极管的发射极经一第五电阻连接所述微处理器的中断引脚与侦测引脚。
全文摘要
一种交流电源侦测装置，用于侦测一交流电源的状态，其包括一侦测电路及一微处理器，侦测电路包括第一电压源、第一电阻及具有双向发光二极管及光敏三极管的光电耦合器，交流电源的火线端连接双向发光二极管的一端，交流电源的零线端连接双向发光二极管的另一端，光敏三极管的发射极接地，其集电极连接微处理器的中断引脚与侦测引脚及经第一电阻连接第一电压源，微处理器的输出端用于连接一用电器，交流电源的状态信号通过侦测电路提供给微处理器，并触发微处理器的内部侦测程序对交流电源状态进行实时分析，并通过微处理器的输出端将分析结果提供给用电器。所述侦测电路简单、成本低。
文档编号G01R31/42GK101436939SQ20071020250
公开日2009年5月20日 申请日期2007年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者郭恒祯 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司