一种交流电流值检测及电流过零点检测电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种检测电路，属于电路检测技术领域，公开了一种交流电流值检测及电流过零点检测电路，包括可将交流输入端输入的交流电流转化为交流电压的采样电路，与所述采样电路连接的触发电路，与所述触发电路连接的、由所述触发电路控制的整形电路，与所述整形电路输出端连接的、可对所述整形电路输出的数字信号进行处理的一控制单元。本实用新型专利技术的检测电路可同时检测交流电路中的交流电流值及电流过零点，通过测量输出方波信号的占空比可对应得到输入交流电流值，同时，通过方波信号可推算出下一个电流过零点时刻，电路结构简单，成本低，电流值检测精度高、应用范围广，检测电流过零时刻准确。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种检测电路，尤其涉及一种交流电流值检测及电流过零点检测电路，属于电路检测

技术介绍
目前，为了保证交流电源驱动设备的正常运转，其上均设置有交流电流检测电路以检测其驱动交流电流的大小，即通过交流电流检测电路来确保驱动电流的合格与稳定， 从而确保电力设备的正常运转。现有技术中的检测电路通常都需要将采样到的交流电流的模拟信号经过模数转换(A/D转换)，转换成数字信号，才能与CPU、MCU等控制处理单元连接，因此检测电路中必须包含A/D转换电路或者在控制处理单元中集成有A/D模块，增加了检测电路的生产成本。中国专利授权公告号为CN201194016Y，授权公告日为2009年2月11日的技术专利公开了一种交流电流的检测电路，采用非常通用的电阻电容电子器件，通过电容的耦合作用，把220V交流信号转换成低压的电压信号。虽然该技术克服了现有的电流检测电路结构复杂、成本较高的缺陷，但其结构过于简单，检测精度较差，此外，其需要通过A/ D接口才能与MCU连接，且只能外接MCU，而不能直接外接CPU、PLC以及单片机等I/O设备， 应用范围较窄。电路中经常用到的另一种检测电路是交流过零点检测电路，利用过零点时刻控制电路中的如开关、继电器、可控硅等动作，可减少功耗、发热、开关电弧等现象，使电路具有良好的稳定性、安全性，增加设备的使用寿命。目前交流过零点检测大多采用电压过零点检测。对于带有纯阻性负载的交流电路而言，电压过零点与电流过零点是同步的，但是实际电路中，纯阻性负载很少，绝大多数都是容性负载或感性负载，电压过零点与电流过零点总存在相位差。因此检测电流过零点比检测电压过零点更具有实际意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种检测电路，克服现有技术中存在的缺陷，可同时检测交流电路中的交流电流值及电流过零点，电流值检测精度高、应用范围广，检测电流过零时刻准确，且电路结构简单，成本低。为实现以上目的，本技术提出的技术方案是一种交流电流值检测及电流过零点检测电路，其特征是，包括可将交流输入端输入的交流电流转化为交流电压的采样电路，与所述采样电路连接的触发电路，与所述触发电路连接的、由所述触发电路控制的整形电路，与所述整形电路输出端连接的、可对所述整形电路输出的数字信号进行处理的一控制单元。所述控制单元或为CPU、或为MCU、或为其他具备运算控制功能的控制器。所述触发电路包含一触发三极管，所述触发三极管的发射极与所述交流输入端相连接，基极与交流输出端相连接，集电极与所述整形电路连接。所述触发三极管的基极与交流输出端之间串联一触发电阻，提高触发电路的稳定性。所述触发三极管的发射极与基极的串联电阻之间并联所述采样电路。所述采样电路为纯电阻电路，所述纯电阻电路中包含电阻，可以通过调整纯电阻电路的电阻阻值来改变待测交流电流值的测试范围。所述整形电路中包括整形三极管，所述整形三极管的基极通过两个分压电阻分别与触发电路中的触发三极管的集电极、地连接。所述整形三极管的发射极、集电极至少包括两种接法，一种较佳的方案为所述整形三极管的发射极接地，所述整形三极管的集电极通过一偏置电阻与参考工作电压连接， 所述集电极同时与控制单元连接。整形三极管整形后的电压数字信号通过集电极输出后进入控制单元进行运算。另一种较佳的方案为所述整形三极管的发射极通过一偏置电阻与地连接，所述发射极同时与控制单元连接，所述整形三极管的集电极接参考电压。整形三极管整形后的电压数字信号通过发射极输出后进入控制单元进行运算。交流输入端与交流输出端之间设置有与所述采样电路相并联的保护电路，以限制加在采样电路两端的交流电压，保护与所述采样电路并联的触发三极管。所述保护电路包括两个反相并联的二极管，所述二极管导通电压Vd > 0. 7V。较佳的方案是二极管导通电压Vd = 0. 9V。在整形三极管的基极与地之间、集电极与地之间分别连接电容进行滤波，以使整形三极管集电极输出信号波形干扰较少。与现有技术相比，本技术的有益效果为本技术的检测电路可同时检测交流电路中的交流电流值及电流过零点，通过测量输出方波信号的占空比可对应得到输入交流电流值，同时，通过方波信号可推算出下一个电流过零点时刻，电路结构简单，成本低，电流值检测精度高、应用范围广，检测电流过零时刻准确。附图说明图1是本技术一实施例的电路原理图；图2为图1交流输入端输入的正常交流电流i (t)波形图；图3是与图2交流电流i(t)对应的采样电阻Rl两端的电压u(t)波形图；图4为与图2对应的整形电路输出电压Vo波形图；图5为图1输入较小的交流电流il (t)时整形电路输出电压Vol波形图；图6为图1输入较大的交流电流i2(t)时整形电路输出电压Vo2波形图；图7为本技术的另一采样电路实施例；图8为本技术的另一整形电路实施例。图中触发电路1，触发三极管Q1，触发电阻R2，采样电路2，采样电阻R1，电阻 Rll,电阻R12，电阻R13，电阻R14，交流输入端21，交流输出端22，整形电路3，整形三极管Q2，电容Cl，电容C2，偏置电阻R5，分压电阻R3，分压电阻R4，控制单元4，保护电路5，正向二极管D1，反相二极管D2。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。实施例1如图1所示，为本技术的一实施例，一种交流电流值检测及电流过零点检测电路原理图，包括触发电路1、采样电路2、整形电路3、控制单元4和保护电路5。触发电路1中包含一个触发三极管Ql，触发三极管Ql选用PNP型三极管，触发三极管Ql的发射极与一参考工作电压Vcc连接，发射极同时与交流输入端21相连接，基极串联一触发电阻R2与交流输出端22相连接。三极管Ql的发射极与基极的串联电阻R2之间并联一采样电路2，采样电路2为纯电阻电路，包含一个采样电阻R1，交流电流同时从交流输入端21经采样电路2采样后经交流输出端22输出。触发三极管Ql的集电极与整形电路3相连接。整形电路3中包括整形三极管Q2，整形三极管Q2选用NPN型三极管，整形三极管 Q2的基极与触发电路1中的触发三极管Ql的集电极连接，由触发电路1中的触发三极管 Ql控制整形三极管Q2的工作状态，从而控制整形三极管Q2集电极的输出信号为电压方波 Vo。整形三极管Q2的集电极与CPU连接，整形三极管Q2集电极输出的电压方波Vo进入 CPU,经CPU存储运算，即可通过整形三极管Q2集电极输出方波信号的占空比检测出交流输入端21输入的交流电流值，并通过方波信号的上升沿和下降沿以及高、低电平时间推算出电流过零点时刻。整形三极管Q2集电极通过一偏置电阻R5与参考工作电压Vcc连接。整形三极管Q2的基极分别通过分压电阻R3、分压电阻R4与触发电路1中的触发三极管Ql的集电极、地连接。整形三极管Q2的基极与地之间、集电极与地之间分别连接电容Cl和电容C2进行滤波。触发三极管Ql的基极与交流输出端22之间串联触发电阻R2。交流输入端21与交流输出端22之间设置有与采样电路2相并联的保护电路5。 保护电路5中包括相互并联的一个正向二极管Dl和一个反向二极管D2，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种交流电流值检测及电流过零点检测电路，其特征是，包括可将交流输入端输入的交流电流转化为交流电压的采样电路，与所述采样电路连接的触发电路，与所述触发电路连接的、由所述触发电路控制的整形电路，与所述整形电路输出端连接的、可对所述整形电路输出的数字信号进行处理的一控制单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周荣，吴金柄，谌清平，惠滨华，丁央舟，陆健，
申请(专利权)人：苏州路之遥科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32