一种市电电压监测电路、方法及在交通信号机中的应用技术

本发明专利技术提供了一种市电电压监测电路、方法及在交通信号机中的应用，包括强电高压输入电路、光耦合器以及弱电低压采集电路；强电高压输入电路用于将市电输入端口接入光耦合器的一侧端，并在市电输入端口和光耦合器之间形成正向电流回路；弱电低压采集电路用于将弱电输入端口接入光耦合器的另一侧端，并在弱电输入端口和光耦合器之间形成采集电流回路；弱电输入端口接入光耦合器的电路上设置AD采集节点，用于连接电压采集元件。本发明专利技术降低了市电交流电压采集电路的复杂度，从而提高监测市电电压的准确度，降低了相关成本开支。降低了相关成本开支。降低了相关成本开支。

【技术实现步骤摘要】
一种市电电压监测电路、方法及在交通信号机中的应用


[0001]本专利技术涉及电子电路
，具体涉及一种市电电压监测电路、方法及在交通信号机中的应用。

技术介绍

[0002]随着电子电路技术的快速发展，关于市电电压采集与监测的技术越来越成熟；目前，市电电压采集与监测的电路种类繁多，但设计思想殊途同归：即将市电高压信号转换成低压信号，然后经调理电路供AD采集器采集，从而实时反求市电电压。
[0003]一般的高压变低压是使用变压器转换，进而经过运算处理进行电压采集与计算，这样达到高低电压隔离的目的，但也会带来了一定的误差；同时也会增加PCB电路的复杂性，造成成本增加。
[0004]因此，如何提供一种电路结构简单的市电电压监测电路、方法及在交通信号机中的应用是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术利用光电耦合器实现高压交流电的采集与监测。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术公开了一种市电电压监测电路，包括：强电高压输入电路、光耦合器以及弱电低压采集电路；其中，所述强电高压输入电路用于将市电输入端口接入所述光耦合器的一侧端，并在所述市电输入端口和所述光耦合器之间形成正向电流回路；所述弱电低压采集电路用于将弱电输入端口接入所述光耦合器的另一侧端，并在所述弱电输入端口和所述光耦合器之间形成采集电流回路；所述弱电输入端口接入所述光耦合器的电路上设置AD采集节点，用于连接电压采集元件。
[0007]优选的，所述市电输入端口的火线端通过电阻R1接入所述光耦合器一侧端的第一接口，所述市电输入端口的零线端接入所述光耦合器一侧端的第二接口；所述光耦合器一侧端的第二接口连接至二极管的正极，所述二极管的负极连接至电阻R1与所述第一接口的连接节点上。
[0008]优选的，所述正向电流回路中的电流取值范围为1mA~5mA；电阻R1的阻值范围为22KΩ~110KΩ。
[0009]优选的，所述弱电输入端口通过电阻R2接入所述光耦合器另一侧端的第三接口，所述光耦合器的另一侧端的第四接口接地；所述AD采集节点设置在所述电阻R2与所述第三接口的连接节点上。
[0010]优选的，其特征在于，采集电流回路的电流取值范围为2mA~2.5mA；电阻R2的阻值范围为0.12KΩ~1.25KΩ。
[0011]本专利技术公开了一种市电电压监测方法，基于如下市电电压监测电路：
将市电输入端口通过电阻R1接入光耦合器一侧端的第一接口，所述市电输入端口的零线端接入所述光耦合器一侧端的第二接口；所述光耦合器一侧端的第二接口连接至二极管的正极，所述二极管的负极连接至电阻R1与所述第一接口的连接节点上，在所述市电输入端口和所述光耦合器之间形成正向电流回路；将弱电输入端口通过电阻R2接入所述光耦合器另一侧端的第三接口，所述光耦合器的另一侧端的第四接口接地；所述AD采集节点设置在所述电阻R2与所述第三接口的连接节点上，在所述弱电输入端口和所述光耦合器之间形成采集电流回路；所述弱电输入端口接入所述光耦合器的电路上设置AD采集节点，用于连接电压采集元件；包括如下步骤：利用光耦合器的电流传输比CTR与环境温度T
E
关系CTR=F(T
E
)，结合下式求出当前监测环境温度T
E
下的实时市电输入电压U
in
：U
in
={[(U
cc
‑
U
ce
)/R2]/F(T
E
)}*R1其中，U
cc
为弱电输入电压，U
ce
为AD采集电压。
[0012]本专利技术公开了一种根据所述的市电电压监测方法在交通信号机中的应用，所述市电为接入所述交通信号机的市电，所述环境温度T
E
为所述交通信号机的工作环境温度。
[0013]本专利技术公开了一种根据所述的交通信号机输入市电电压的监测方法对输入交通信号机的市电电压的监测方法，包括获取光耦合器的电流传输比CTR与环境温度T
E
关系CTR=F(T
E
)的步骤：根据交通信号机的工作环境温度范围，获得多组交通信号机工作环境温度下的市电电压监测电路的测试数据，并代入下式计算不同工作环境温度下的光耦合器的电流传输比CTR：CTR=[U
cc
‑
U
ce
/R2]/(U
in
/R1)；构建工作环境温度范围内的光耦合器的电流传输比CTR与交通信号机环境温度T
E
的拟合关系CTR=F(T
E
)；利用所述拟合关系CTR=F(T
E
)，求出当前监测环境温度T
E
下的实时市电输入电压U
in
。
[0014]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术利用光电耦合器实现高压交流电的采集与监测，降低了市电交流电压采集电路的复杂度，从而提高监测市电电压的准确度，降低了相关成本开支，同时电路结构的简化减小了PCB尺寸。通过构建交通信号机工作环境温度范围内的光耦合器的电流传输比与交通信号机环境温度的拟合关系，即可实现对输入交通信号机的市电电压的快捷监测，适用性更高。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；图1为本专利技术实施例提供的市电电压监测电路整体逻辑架构图；
图2为该专利技术实施例提供的市电电压监测电路原理图；图3为该专利技术实施例提供的光耦合器SPC规格书中表述的电流传输比CTR与环境温度T
E
关系图；图4为该专利技术实施例提供的光耦合器SPC规格书中表述的集电极电压U
ce
与集电极电流I
C
关系图；图5为该专利技术实施例提供的对输入交通信号机的市电电压的监测过程中光耦合器的电流传输比CTR与环境温度T
E
测试数据拟合曲线关系图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]本专利技术实施例第一方面公开了一种市电电压监测电路，参见图1，包括：强电高压输入电路101、光耦合器102以及弱电低压采集电路103。
[0018]具体电路逻辑原理如图2所示包括，强电高压输入电路101用于将市电输入端口接入光耦合器102的一侧端，并在市电输入端口和光耦合器102之间形成正向电流回路；弱电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种市电电压监测电路，其特征在于，包括：强电高压输入电路（101）、光耦合器（102）以及弱电低压采集电路（103）；其中，所述强电高压输入电路（101）用于将市电输入端口接入所述光耦合器（102）的一侧端，并在所述市电输入端口和所述光耦合器（102）之间形成正向电流回路；所述弱电低压采集电路（103）用于将弱电输入端口接入所述光耦合器（102）的另一侧端，并在所述弱电输入端口和所述光耦合器（102）之间形成采集电流回路；所述弱电输入端口接入所述光耦合器（102）的电路上设置AD采集节点，用于连接电压采集元件。2.根据权利要求1所述的市电电压监测电路，其特征在于，所述市电输入端口的火线端通过电阻R1接入所述光耦合器（102）一侧端的第一接口，所述市电输入端口的零线端接入所述光耦合器（102）一侧端的第二接口；所述光耦合器（102）一侧端的第二接口连接至二极管的正极，所述二极管的负极连接至电阻R1与所述第一接口的连接节点上。3.根据权利要求2所述的市电电压监测电路，其特征在于，所述正向电流回路中的电流取值范围为1mA~5mA；电阻R1的阻值范围为22KΩ~110KΩ。4.根据权利要求1所述的市电电压监测电路，其特征在于，所述弱电输入端口通过电阻R2接入所述光耦合器（102）另一侧端的第三接口，所述光耦合器（102）的另一侧端的第四接口接地；所述AD采集节点设置在所述电阻R2与所述第三接口的连接节点上。5.根据权利要求4所述的市电电压监测电路，其特征在于，采集电流回路的电流取值范围为2mA~2.5mA；电阻R2的阻值范围为0.12KΩ~1.25KΩ。6.一种市电电压监测方法，其特征在于，基于如下市电电压监测电路：将市电输入端口通过电阻R1接入光耦合器（102）一侧端的第一接口，所述市电输入端口的零线端接入所述光耦合器（102）一侧端的第二接口；所述光耦合器（102）一侧端的第二接口连接至二极管的正极，所述二极管的负极连接至电阻R1与所述第一接口的连接节点上，在所述市电输入端口和所述光耦合器（102）之间形成正向电流回路；将弱电输入端口通过电阻R2接入所述光耦合器（102）另一侧端的第三接口，所述光耦合器（102）的另一侧端的第四接口接地；所述AD采集节点设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，翟云峰，赵新勇，赵磊，王超，马旭光，佘红艳，林军，郑培余，刘春瑞，刘广磊，张鹏，董芊里，王孟孟，顾惠楠，王欢，仇天然，原明，杨梓桐，
申请(专利权)人：华录易云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：