一种相序检测电路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电子检测电路技术领域，特别涉及一种相序检测电路。


背景技术：

[0002]
三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120
°
的交流电势组成的电源。三相交流电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电。工程接线时一旦相序接错时，会对负载产生较为严重的影响。因此，在工业领域在接入三相电前需要对三相电源的相序进行检测。
[0003]
目前，公开号为cn101539601b的中国专利公开了一种三相交流电相序检测电路，包括，对输入的交流电进行波形整形的波形限幅整形电路，和对时序进行逻辑控制的相序检测电路，来自波形变换电路晶体管的三相开关脉冲信号，分别连接在a、b、c三相波形限幅整形电路和相序控制电路之间的两个并联d 型正沿触发器的clk端和复位端，并将其按时序循环周期输出的高电平或低电平送至相序输出控制电路的相序判断晶体管。
[0004]
该专利虽然能够检测三相电源可能出现的相序错误，但是其经过波形限幅整形电路的信号直接输入至d型正沿触发器中，如果波形限幅整形电路发生损坏，会直接影响到后续的相序检测电路，使用寿命短。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是提供一种相序检测电路，其具有能够保护相序检测的电路，避免其受到前端波形限幅整形电路损坏的影响，延长了使用寿命的优点。
[0006]
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]
一种相序检测电路，其特征在于，包括：电源电路、整形取样电路、相序判断电路和控制执行电路，
[0008]
所述整形取样电路设有三个信号输入端，分别与三相电源的a、b、c相电压信号连接，用于将a、b、c相电压信号的正弦波转换为a、b、c相矩形脉冲信号；
[0009]
所述相序判断电路用于判断整形取样电路输出的a、b、c相矩形脉冲信号的相序连接是否正确，并将结果输出为高电平或者低电平到控制执行电路；
[0010]
所述控制执行电路用于根据相序判断电路输出的高电平或者低电平控制用电设备是否工作；
[0011]
所述电源电路用于将输入的三相电源的交流电整流降压为直流电压vh、 vcc，所述直流电压vh用于给控制执行电路提供电源，所述直流电压vcc用于给整形取样电路提供电源；
[0012]
所述相序判断电路包括两个d型触发器u1a、u1b，所述d型触发器u1a的 q端与d型触发器u1b的d端连接组成双d型触发器，所述相序判断电路还包括第一与门u2a、第二与门u2b、第三与门u2c和第四与门u2d，
[0013]
所述第一与门u2a的两个输入端与整形取样电路的a相矩形脉冲信号输出端连接，所述第一与门u2a的输出端与d型触发器u1a的时钟信号端clk端连接；
[0014]
所述第二与门u2b的两个输入端与整形取样电路的b相矩形脉冲信号输出端连接，所述第二与门u2b的输出端与d型触发器u1b的时钟信号端clk端连接；
[0015]
所述第三与门u2c的两个输入端与整形取样电路的c相矩形脉冲信号输出端连接，所述第三与门u2c的输出端与d型触发器u1a的信号输入端d端连接；
[0016]
所述第四与门u2d的两个输入端分别与第二与门u2b、第三与门u2c的输出端连接，所述第四与门u2d的输出端与d型触发器u1a、u1b的复位端r端连接；
[0017]
所述d型触发器u1b的输出端q端与控制执行电路连接。
[0018]
优选的，所述d型触发器u1a、u1b为一块集成芯片上的两个d型触发器，所述集成芯片的型号为cd4013。
[0019]
优选的，所述整形取样电路包括降压模块、整形模块和基准电压模块，所述降压模块包括电阻r1、r2、r3串联组成的第一降压电路，电阻r4、r5、r6 串联组成的第二降压电路，电阻r7、r8、r9串联组成的第三降压电路，所述整形模块包括三个运算放大器u3a、u3b、u3c，所述基准电压模块包括运算放大器 u3d，所述运算放大器u3d的输出端通过电阻r16分别与运算放大器u3a的正相输入端、运算放大器u3b的反相输入端连接，所述运算放大器u3d的输出端通过电阻r17和运算放大器u3b的正相输入端、运算放大器u3c的反相输入端连接，所述运算放大器u3d的输出端通过电阻r1和运算放大器u3c的正相输入端、运算放大器u3a的反相输入端连接，
[0020]
所述第一降压电路的一端与运算放大器u3a的正相输入端相连，另一端与a 相电压输入端子l1相连；
[0021]
所述第二降压电路的一端与运算放大器u3b的正相输入端相连，另一端和b 相电压输入端子l2相连；
[0022]
所述第三降压电路的一端与运算放大器u3c的正相输入端相连，另一端和c 相电压输入端子l3相连；
[0023]
所述基准电压模块还包括电阻r14和由电容c6、电阻r15并联构成的微分电路，所述电容c6一端与地连接，另一端通过电阻r14与电源电路连接，所述电阻r15一端与地连接，另一端与运算放大器u3d的正相输入端连接。
[0024]
优选的，所述控制执行电路包括控制模块和执行模块，所述控制模块包括三极管v1、电解电容c9和电阻r19，所述三极管v1的基极通过电阻r19与d 型触发器u1b的q端连接，所述三极管v1的集电极与所述执行模块连接，所述三极管v1的发射极与地连接，所述电解电容c9的正极与三极管v1的基极连接，负极与地连接；
[0025]
所述执行模块包括继电器k1、开关二极管d5和发光二极管led2，所述继电器k1的一端与三极管v1的集电极连接，另一端与发光二极管led2的负极连接，所述开关二极管d5与继电器k1反向并联。
[0026]
优选的，所述运算放大器u3a、u3b、u3c、u3d为一块集成芯片上的四个运算放大器，该集成芯片的型号为lm324n。
[0027]
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0028]
本实用新型的相序判断电路，通过整形取样电路对三相电的a、b、c三相输入电压
进行降压整形，经过整形取样电路之后的三相电压信号均通过与门再与d型触发器u1、u2连接，通过四个与门对输入相序判断电路的三相信号进行缓冲，间接保护了相序判断电路，在前一级的整形取样电路损坏时只会损坏四个与门，而不会对后续的电路造成损坏。
附图说明
[0029]
图1是实施例的电路原理图；
[0030]
图2是实施例的正确相序的波形图。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032]
实施例：
[0033]
如图1所示，一种相序检测电路，包括：电源电路、整形取样电路、相序判断电路和控制执行电路，整形取样电路设有三个信号输入端，分别与三相电源的a、b、c相电压信号连接，用于将a、b、c相电压信号的正弦波转换为a、 b、c相矩形脉冲信号；相序判断电路用于判断整形取样电路输出的a、b、c相矩形脉冲信号的相序连接是否正确，并将结果输出为高电平或者低电平到控制执行电路；控制执行电路用于根据相序判断电路输出的高电平或者低电平控制用电设备是否工作；电源电路用于将输入的三相电源的交流电整流降压为直流电压vh、vcc，直流电压vh用于给控制执行电路提供电源，直流电压vcc用于给整形取样电路提供电源。
[0034]
整形取样电路包括降压模块、整形模块和基准电压模块，三相交流电的a、b、c三相分别经过降压模块后与整形模块连接，基准电压模块包括运算放大器 u3d，其中降压模块包括电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9，整形模块包括运算放大器u3a、u3b、u3c，a相电压通过串联的三个电阻r1、r2、r3与运算放大器u3a的正相输入端连接，b相电压通过串联的三个电阻r4、r5、r6 与运算放大器u3b的正相输入端连接，c相电压通过串联的三个电阻r7、r8、 r9与运算放大器u3c的正相输入端连接。运算放大器u3d的输出端通过电阻r16 和运算放大器u3a的正相输入端、运算放大器u3b的反相输入端连接，运算放大器u3d的输出端通过电阻r17和运算放大器u3b的正相输入端、运算放大器 u3c的反相输入端连接，运算放大器u3d的输出端通过电阻r1和运算放大器u3c 的正相输入端、运算放大器u3a的反相输入端连接，基准电压模块还包括电阻 r14和由电容c6、电阻r15并联构成的微分电路，电容c6一端与地连接，另一端通过电阻r14与电源电路提供的vcc信号连接，电阻r15一端与地连接，另一端与运算放大器u3d的正相输入端连接，微分电路提取脉冲前沿输入到运算放大器u3d的输入端，然后运算放大器u3d的输出端输出信号作为整形模块的基准电压。为了简化整体电路的涉及、调试和安装，降低成本，选用集成芯片来作为运算放大器u3a、u3b、u3c、u3d，集成芯片选用lm324n。
[0035]
其中相序判断电路包括两个d型触发器u1a、u1b，d型触发器u1a的q端与d型触发器u1b的d端连接组成双d型触发器，相序判断电路还包括第一与门u2a、第二与门u2b、第三与
门u2c和第四与门u2d，第一与门u2a的两个输入端与整形取样电路的运算放大器u3a的输出端连接，第一与门u2a的输出端与d型触发器u1a的clk端连接；第二与门u2b的两个输入端与整形取样电路的运算放大器的u3b的输出端连接，第二与门u2b的输出端与d型触发器u1b 的clk端连接；第三与门u2c的两个输入端与整形取样电路的运算放大器u3c 的输出端连接，第三与门u2c的输出端与d型触发器u1a的d端连接；第四与门u2d的两个输入端分别与第二与门u2b、第三与门u2c的输出端连接，第四与门u2d的输出端与d型触发器u1a、u1b的r端连接；d型触发器u1b的输出端与控制执行电路连接。运算放大器u3a输出端输出的a相电压信号经过第一与门u2a后输入d型触发器u1a的clk端作为其时钟信号，运算放大器u3b输出端输出的b相电压信号经过第二与门u2b后输入d型触发器u1b的clk端作为其时钟信号，运算放大器u3c输出端输出的c相电压信号经过第三与门u2c后与d型触发器u1a的d端连接作为数据输入信号，第四与门u2d的两个输入端一端与第三与门u2c的输出端连接，另一端与第二与门u2b的输出端连接，第四与门u2d的输出端与两个d型触发器u1a、u1b的r端连接作为其复位信号。其中，两个d型触发器u1a、u1b选型为cd4013集成芯片。
[0036]
如图1和图2所示，若相位顺序正确，即以abc的顺序出现正脉冲，在c 相电压信号输出高电平时，a相电压信号的上升沿使d型触发器u1a的q端输出高电平，然后d型触发器u1b的q端在b相电压信号的上升沿作用下变为高电平，最后在b相电压信号和c相电压信号均输出高电平时，d型触发器u1a、u1b 的r端触发进行复位，d型触发器u1a、u1b的q端回到低电平，完成一次循环。若相序不对，则d型触发器u1b的q端输出保持低电平不变。
[0037]
如图1所示，控制执行电路包括控制模块和执行模块，控制模块包括三极管v1、电解电容c9和电阻r19，三极管v1的基极通过电阻r19与d型触发器 u1b的q端连接，三极管v1的集电极与执行模块连接，三极管v1的发射极与地连接，电解电容c9的正极与三极管v1的基极连接，负极与地连接；执行模块包括继电器k1、开关二极管d5和发光二极管led2，继电器k1的一端与三极管 v1的集电极连接，另一端与发光二极管led2的负极连接，开关二极管d5与继电器k1反向并联。三相交流电是周期信号，d型触发器u1b的q端输出脉冲的频率与三相交流电频率相同，其电压的直流分量就是电解电容c9上的电压。该电压使三极管v1导通，继电器k1接通用电设备的三相电源，同时发光二极管 led2导通发光，显示三相电的相序正确。若相序不对，d型触发器u1b的q端输出保持低电平不便，三极管截止，继电器断开保证了用电设备的三相交流电源不被接通。
[0038]
本实用新型原理：三相电压信号a、b、c分别经过整形取样电路的降压模块和整形模块后分别输入到第一与门u2a、第二与门u2b、第三与门u2c的两个输入端内，第二与门u2b和第三与门u2c的输出端分别输出到第四与门的两个输入端内，若相位顺序正确，即以abc的顺序出现正脉冲，在c相电压信号输出高电平时，a相电压信号的上升沿使d型触发器u1a的q端输出高电平，然后 d型触发器u1b的q端在b相电压信号的上升沿作用下变为高电平，此时三极管v1导通，发光二极管led2发光，继电器k1的线圈得电，用电设备开始工作，最后在b相电压信号和c相电压信号均输出高电平时，d型触发器u1a、u1b的 r端触发进行复位，d型触发器u1a、u1b的q端回到低电平，电容c9开始放电，使得三极管v1继续导通维持继电器k1继续得电，用电设备正常工作，完成一次循环。若相序不对，则d型触发器u1b的q端输出保持低电平不变，三极管 v1截止，发光二极管led2截止，继电器k1的线圈失电，用电设备停止工作。
[0039]
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。