交直流信号检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种交直流信号检测系统，包括一信号整流电路、一过零点检测电路、一信号采样电路及一主控制芯片，其中，信号整流电路将一输入信号（交流信号/直流信号）转换成一瞬时信号，过零点检测电路检测或捕捉瞬时信号的一过零位置，并将一第一输出信号输出；信号采样电路测量瞬时信号的一瞬时值，并输出一第二输出信号，主控制芯片控制信号整流电路、过零点检测电路及信号采样电路，主控制芯片依据第一输出信号及第二输出信号来计算输入信号的类型、频率及有效值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单相交直流检测电路，属于检测系统领域。
技术介绍
在工业生产及日常生活中，使用单相交/直流电为设备进行供电已被广泛应用。在使用过程中，常常需要对单相信号的信号类型、信号频率、信号的有效值等物理量进行实时监控。然而，传统的单相交/直流电的测量电路结构比较复杂，例如，一般会使用至少一运算放大器芯片，有些甚至使用专用的单相电测量芯片，使得不仅电路极为复杂，计算过程也极为复杂，而且成本较高。因此，如何提供一种简单且具有高效能的交直流信号检测系统及电路实为目前业界的重要议题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种交直流信号检测系统，具有简单且高效能的功效，用于克服传统测量电路存在的缺陷。电路原理简单易懂、非常清晰，电路结构明了。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：根据本技术的实施例，本技术提供一种交直流信号检测系统，包括一信号整流电路，将一输入信号转换成一瞬时信号；一过零点检测电路，检测该瞬时信号的一过零位置，并输出一第一输出信号；一信号采样电路，测量该瞬时信号的一瞬时值，并输出一第二输出信号；以及一主控制芯片，控制该信号整流电路、该过零点检测电路及该信号采样电路，其中，该主控制芯片依据该第一输出信号及该第二输出信号来计算该输入信号的类型、频率及有效值。附图说明为了更清楚地说明本技术结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。图1为本技术之一种单相交直流检测电路结构的方块图；图2为本技术之信号整流电路的电路图；图3为本技术之过零点检测电路的电路图；图4为本技术之信号采样电路的电路图；图5为本技术之原始的交流输入信号的示意图；图6为本技术之原始交流信号经整流后输出的信号的示意图；图7为本技术之交流输入时零点捕捉电路的输出信号的示意图；图8为本技术之直流输入时零点捕捉电路的输出信号的示意图；以及图9为本技术之交流信号采样的示意图。附图标记说明：信号整流电路10，过零点检测电路12，信号采样电路14，主控制芯片16，输入信号AC/DC_Signal，电容C1, C2，整流桥D1，输出信号Output 1，输出信号Output 2，晶体管Q1，电阻R1-R8，时段t1、t2, T峰值Vpp，瞬时信号V_signal。具体实施方式下面将结合本实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行具体、清楚、完整地描述。须知，本说明书所附图式绘示之结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示之内容，以供熟悉此技艺之人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施之限定条件，故不具技术上之实质意义，任何结构之修饰、比例关系之改变或大小之调整，在不影响本技术所能产生之功效及所能达成之目的下，均应落在本技术所揭示之
技术实现思路
得能涵盖之范围内。如图1所示，本技术的交直流信号检测系统，包括一信号整流电路10、一过零点检测电路12、一信号采样电路14及一主控制芯片16，其中，信号整流电路10可将一输入信号（交流信号/直流信号）AC/DC_Signal转换成一瞬时信号V_signal，过零点检测电路12可检测或捕捉瞬时信号V_signal的一过零位置，并将一输出信号Output 1输出；信号采样电路14可测量瞬时信号V_signal的一瞬时值，并输出一输出信号Output 2，主控制芯片16可控制信号整流电路10、过零点检测电路12及信号采样电路14，此外，主控制芯片16依据输出信号Output 1及输出信号Output 2来计算输入信号的类型、频率及有效值。如图1及2所示，原始的输入信号可为交流信号或直流信号，经过信号整流电路10，其输出的信号为一瞬时信号V_signal。信号整流电路10可为一半波整流电路、一全波整流电路、一桥式整流电路及一倍压整流电路之其中一者。输入信号的类型识别如图3所示，过零点检测电路12在不同输入信号（交流信号或直流信号）情况下，可得到不一样的输出信号Output 1。整流后的瞬时信号V_signal通过电阻R1、电阻R2及电阻R3分压，当晶体管Q1的1脚的信号超过晶体管Q1的阈值电压(threshold voltage)后，且晶体管Q1的3脚接地，输出信号Output 1为逻辑0；当晶体管Q1的1脚的信号低于晶体管Q1的阈值电压后，输出信号Output 1为逻辑1，其中，电容C1、电阻R1、电阻R2及电阻R3共同构成一RC滤波器，主要是滤除无用的干扰信号。为了提高信号采样电路14抗干扰能力，本技术采用硬件滤波电路及软件滤波算法对输入信号进行双重滤波。如图4所示，电容C2、电阻R6、电阻R7及电阻R8共同构成一RC滤波电路，滤除高频干扰信号。在软件滤波算法处理过程中，会连续监控t2时段每个采样值(如图9所示)，在正常情况下，这些连续的采样值是有规律的渐变数值，若突然出现一个跳变很大的值（大于或小于前一个值20%以上），主控制芯片16会将这个突变的值作为异常干扰信号而丢弃，并继续进行采样及处理。因此，软/硬件双重滤波处理可以保证本技术拥有很强的抗干扰能力。根据本技术的实施例，若输入信号是一直流信号，瞬时信号V_signal将是一平直的直流信号；若输入信号是一交流信号，瞬时信号V_signal将是如图6所示的信号。对于交流信号，存在过零点（如图5中的Zero Cross），所以，过零点检测电路12的输出信号Output 1的输出情况如图7所示。再者，对于直流信号，由于不存在图5中的过零点，所以，过零点检测电路12的输出信号Output 1的输出情况如图8所示。又，主控制芯片16可实时地监控过零点检测电路12的输出信号Output 1的输出波形，因此，主控制芯片16可实时地监控输入信号的类型。信号的频率测量对于交流信号，如图7所示，过零点检测电路12的输出信号Output 1是一个非常有规律的周期信号。主控制芯片16包括一外部中断装置(未显示于图式中)及一类比数位转换器(未显示于图式中)，其中，外部中断装置具有一外部中断输入端，以及类比数位转换器具有一转换输入端。主控制芯片16通过外部中断输入端监控两个连续的过零点检测电路12的输出信号Output 1的脉冲信号（如图9所示），并记录脉冲信号的上升沿之间的时间间隔，所以，可以精确地计算出交流信号的周期，通过周期则可以获得交流信号的频率（请参照公式1）： （公式1）交流信号的有效值测量对于直流信号，主控制芯片16启动类比数位转换器(analog-to-digital converter, ADC)直接读取信号采样电路14的输出信号Output 2，信号采样电路14的输出信号Output 2是瞬时信号V_signal经由电组R1、电阻R7及电阻R8分压后的弱信号。所以，整流后的瞬时信号V_signal的有效值如公式2所示： （公式2）其中，2^n为n是类比数位转换器的位数，V_ref为类比数位转换器的参考电压，DATA_ADC为类比数位转换器的采样值。对于交流信号，传统的交流信号有效值的测量方法为对一个完整周期进行连续采样，对所有采样值进行计算才能得到输入信号的有效值。此种传统的测量方法不足的地方在于输入信号有效值的计算必须要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流信号检测系统，包括：一信号整流电路，将一输入信号转换成一瞬时信号；一过零点检测电路，检测该瞬时信号的一过零位置，并输出一第一输出信号；一信号采样电路，测量该瞬时信号的一瞬时值，并输出一第二输出信号；以及一主控制芯片，控制该信号整流电路、该过零点检测电路及该信号采样电路，其中，该主控制芯片依据该第一输出信号及该第二输出信号来计算该输入信号的类型、频率及有效值。

【技术特征摘要】
1.一种交直流信号检测系统，包括：一信号整流电路，将一输入信号转换成一瞬时信号；一过零点检测电路，检测该瞬时信号的一过零位置，并输出一第一输出信号；一信号采样电路，测量该瞬时信号的一瞬时值，并输出一第二输出信号；以及一主控制芯片，控制该信号整流电路、该过零点检测电路及该信号采样电路，其中，该主控制芯片依据该第一输出信号及该第二输出信号来计算该输入信号的类型、频率及有效值。2.根据权利要求1所述的交直流信号检测系统，其特征在于，该主控制芯片更包括一外部中断装置，具有一第一输入端；一类比数位转换器，具有一第二输入端；以及一比较单元，比较连续的采样值，当连续的该采样值...

【专利技术属性】
技术研发人员：凡冬青，刘中，
申请(专利权)人：魏德米勒电联接上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31