本发明专利技术涉及一种大量程交流信号过零检测方法及装置，属于电子技术领域。大量程交流信号过零检测装置具体包括整流单元，变换单元，放大单元，比较单元和输出单元；并针对电流型检测和电压型检测设计了不同的变换单元和放大单元；本发明专利技术所设计的变换单元可以用于实现大量程范围的电压过零检测。本发明专利技术提供的一种大量程交流信号过零检测方法及装置，没有采用降压电路或稳压限幅电路，而是直接对高压信号进行处理，减小本底噪声或电压门限对检测精度的影响，并且能够同时实现大信号和小信号的过零检测，精度较高，具有广泛的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子
，涉及一种大量程交流信号过零检测方法及装置。
技术介绍
过零检测指的是交流信号正负半周转换时刻的检测。在实际的应用中，检测电路 中处理的输入信号幅值范围是在一个比较小的范围内的，如1~5V，而实际输入信号的幅 值变化范围大。对幅值小的信号，需要先进行放大处理，对幅值大的信号则要先进行降压转 换。 在实际的应用中，如在系统启动的时候，信号的幅值比较小（常在微伏级），而正 常工作时，信号的幅值比较大（可达数百伏）。如无刷直流电机的启动，中频感应加热电源 的启动等，要同时解决大信号和小信号的过零检测精度，需要特殊的处理电路才能实现。 由于电路的本底噪声，当输入信号小到一个门限％后，输出的就是随机干扰信号， 这时过零检测的输出是没有意义的。另外若输入信号带有高频干扰信号，在过零检测时应 把这些干扰去掉以后输出。 现有的过零检测方法采用以下几种技术方案： (1)降压电路 把高电压信号降压处理是一种典型的处理方式，设输入为Asin(wt)，降压比例为 k。电路的本底噪声N(t)，则处理电路的输出Y(t)为： 本底噪声的幅值为Vz，过零检测的输出为： Y(t)的值从0到、间这段时间就是过零检测的误差。对应的时间差为 从这个表达式可以看出，由于降压了 k倍，误差角度从arcsin(Vz/A)变化到 arcsin(kVz/A)，增加了近k倍，影响了检测精度。 (2)光隔限流电路 通过限流电路，限制流过光电隔离器件电流，保证在高电压的时候流过光电隔离 器件的电流仍在允许范围，从而实现高电压信号的检测。因为电路结果简单、成本低，这类 电路也是目前过零检测电路中用得较为普遍的一种电路。 设输入限流电阻为R，光电隔离器件的最小导通电流为，则过零检测的输出为： 若光电隔离器件的最大允许导通电流为IMX，则R=A/IMX。光隔电流从0到1_间 这段时间就是过零检测的误差。对应的时间差为 一般1_为I_的1/10~1/100,因此这个检测误差是比较大的。使这类电路往往 只能用在精度要求不高的应用场合。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大量程交流信号过零检测方法及装置，能 够同时实现大信号和小信号的过零检测，且检测误差较小，具有较好实用价值。 本专利技术的目的之一是提供一种大量程交流信号过零检测方法，本专利技术的目的之二 是提供一种大量程交流信号过零检测装置。 本专利技术的目的之一是通过以下技术方案来实现的： 一种大量程交流信号过零检测方法，所述方法包括以下步骤： 步骤1)对输入的交流检测信号进行整流，将交流信号变为直流信号； 步骤2)整流单元输出信号经变换单元处理，当变换单元的输入信号小于设定值 时，则变换单元的输出信号跟随输入信号，当变换单元输入信号大于设定值时，变换单元输 出信号等于设定值；电流型检测时，所述变换单元用于保证实际输出电流值I< ，电压 型检测时，所述变换单元用于保证实际输出电压值V〈Vin;I_和vin为设定值； 步骤3)对变换单元的输出信号进行放大； 步骤4)设置比较器门限对信号进行滤波，滤除高频干扰，进而输出检测信号脉 冲。 本专利技术的目的之二是通过以下技术方案来实现的： 一种大量程交流信号过零检测装置，所述装置包括整流单元，变换单元，放大单 元，比较单元和输出单元；交流检测信号依次经整流单元，变换单元，放大单元，比较单元和 输出单元后，输出检测信号脉冲；所述整流单元用于对交流检测信号进行整流，将交流信号 变为直流信号；所述变换单元为电流型变换单元或电压型变换单元，用于保证变换输出信 号值小于设定值；所述放大单元为电流型放大单元或电压型放大单元，用于对变换单元的 输出信号进行放大；所述比较单元为电流型比较单元或电压型比较单元，用于滤除高频干 扰；所述输出单元的作用是当比较单元响应时，输出检测信号脉冲。 进一步，所述整流单元包括两个整流二极管Dp D2;两个二极管Di、D2构成半桥整 流电路，第一整流二极管Di正极接检测信号的输入端A，第一整流二极管Di负极与第二整 流二极管D2的负极相连；第二整流二极管D2正极接检测信号的另一输入端B。 进一步，所述电流型变换单元包括恒流二极管D3和取样电阻R6;恒流二极管D3正 极分别与第一整流二极管仏负极和第二整流二极管D2负极相连，恒流二极管D3负极分别 于与电流型放大单元中运算放大器Ui正相输入端及取样电阻R6相连，取样电阻R6的另一 端分别与第二整流二极管D2的正极及检测信号的输入端B相连。 进一步，所述电流型放大单元包括运算放大器％、电阻&、电阻R2，运算放大器仏 正相输入端与变换单元恒流二极管仏负极相连，运算放大器1反相输入端分别与电阻心和 电阻R2相连，运算放大器ui输出端分别与比较器U2反相输入端及电阻Ri的另一端相连；电 阻馬的另一端与检测信号的输入端B相连并接地。 进一步，所述电流型比较单元包括比较器U2、电阻R3、电阻R4、电源VCC;比较器U2 反相输入端与运算放大器Ui输出端相连，比较器U2同相输入端分别于电阻R3及电阻R4相 连；电阻R3的另一端连接电源VCC;电阻1?4的另一端与检测信号的输入端B相连并接地；所 述电阻R3和电阻R4用于设置门限电压Vp 进一步，所述电压型变换单元包括限流电阻MP稳压管Z1;限流电阻Rn分别与 第一整流二极管〇:负极和第二整流二极管D2负极相连，限流电阻Rn的另一端分别与稳压 管Zi正极及电压型放大单元中三极管T:基级相连，稳压管Zi负极分别与第二整流二极管 D2正极及检测信号的输入端B相连。 进一步，所述电压型放大单元包括三极管，电阻R12、电阻R13;三级管!\集电极与 第一整流二极管〇:负极和第二整流二极管D2负极相连，三极管Ti基级分别与限流电阻R^ 及稳压管ZJ极相连，三极管Ti射级与电阻R12相连；电阻R12的另一端分别与比较器U3反 相输入端相连和电阻M目连；电阻R13的另一端与检测信号的另一输入端B相连。 进一步，所述电压型比较单元包括比较器U3、电阻R14、电阻R15、电源VCC;电源VCC 连接到电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别连接到比较器U3正相输入端和电阻R15的一 端；电阻R15的另一端接地；所述电阻R14和电阻R15用于设置门限电压Vp 进一步，所述输出单元包括比较器U2输出端或比较器U3输出端、电阻R5或电阻 R16、电源VCC和输出端口OUT;电源VCC连接到电阻R5或电阻R16的一端，电阻R5或电阻R16 的另一端与比较器U2输出端或比较器U3输出端相连，比较器U2输出端或比较器U3输出端 与输出端口OUT连接。 本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的一种大量程交流信号过零检测方法及装 置，能够实现大信号和小信号的过零检测，精度较高，具有广泛的实用价值。本专利技术没有采 用降压电路，直接对高压信号进行处理，减小本底噪声或电压门限对检测精度的影响；针对 电流型检测电路，采用恒流输出的预处理电路，只要有正向电压，就会有电流输出，电流的 大小不受正向电压大小的影响；针对电压型检测电路，采用限幅放大电路，信号输入幅值 小时，输出跟随输入当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大量程交流信号过零检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1)对输入的交流检测信号进行整流，将交流信号变为直流信号；步骤2)整流单元输出信号经变换单元处理，当变换单元的输入信号小于设定值时，则变换单元的输出信号跟随输入信号，当变换单元输入信号大于设定值时，变换单元输出信号等于设定值；电流型检测时，所述变换单元用于保证实际输出电流值I≤Iout，电压型检测时，所述变换单元用于保证实际输出电压值V<Vin；Iout和Vin为设定值；步骤3)对变换单元的输出信号进行放大；步骤4)设置比较器门限对信号进行滤波，滤除高频干扰，进而输出检测信号脉冲。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程森林，何强志，王川，靳双，杨发如，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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