專利名稱：電表系統(tǒng)的過零檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電表系統(tǒng)，尤其涉及一種在載波電表中的過零檢測電路。
背景技術：
電力線載波通訊技術廣泛應用于自動抄表領域，這種通訊方式經(jīng)常需要精確檢測 電力線上交流電的過零點以實現(xiàn)正常的通訊?，F(xiàn)有的過零檢測電路多是用電阻分壓或穩(wěn) 壓管的方式獲得過零點，這種方法雖然容易實現(xiàn)、成本較低，但在電氣隔離和抗干擾能力等 方面較差；有的檢測電路需要專用電源向其供電，成本高、結構復雜、占用較多的PCB面積， 難以在體積較小的系統(tǒng)中使用。并且，在載波電表中，通常設置有多種人體可接觸的弱電接 口，而電表本身是掛在電力線上的，電表內(nèi)部的元器件很可能帶有危害人身安全的高壓交 流電，如果不進行有效的隔離的話，會比較容易導致觸電事故。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題在于克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，而提出一種能 夠精確檢測高壓交流的過零點并實現(xiàn)高壓交流隔離的過零檢測電路。本實用新型針對上述技術問題而提出的技術方案包括，提出一種電表系統(tǒng)的過零 檢測電路，包括過零檢測單元，其包括輸入端、輸出端、電源端和電源地，該輸入端與高壓 交流的相線相連，該地與高壓交流的零線相連；供電單元，其輸入連接在高壓交流的相線和 零線之間，其輸出連接該過零檢測單元的電源端和電源地；隔離單元，包括相互隔離的輸入 側和輸出側，該輸入側串接在該過零檢測單元的電源端和輸出端之間，該輸出側提供檢測 結果。該過零檢測單元包括檢測電阻、輸入保護二極管、輸入電阻和相互級聯(lián)的兩個三 極管，該檢測電阻串接在高壓交流的相線與該輸入電阻之間，該輸入電阻串接在該檢測電 阻和該相互級聯(lián)的兩個三極管的輸入端之間，該輸入保護二極管的正極接電源地、負極與 該檢測電阻與輸入電阻的連接端相連。該相互級聯(lián)的兩個三極管包括第一個三極管和第二個三極管；該第一個三極管為 NPN型，其基極與該輸入電阻相連，其集電極經(jīng)由一電阻與該電源端相連，其發(fā)射極與電源 地相連；該第二個三極管為NPN型，其基極與該第一個三極管的集電極相連，其集電極與該 隔離單元的輸入側相連，其發(fā)射極與電源地相連。該檢測電阻包括多個串聯(lián)的電阻。該過零檢測單元還包括與該輸入保護二極管并聯(lián)的電容。該供電單元包括取電電阻、穩(wěn)壓二極管、整流二極管和蓄電電容，該取電電阻、整 流二極管和蓄電電容相互串聯(lián)地設置在高壓交流的相線和零線之間，該整流二極管的正極 與取電電阻相連，該穩(wěn)壓二極管的正極與高壓交流的零線相連、負極與該整流二極管的正 極相連。該蓄電電容包括一個電容或者相互并聯(lián)的至少兩個電容。[0011]該取電電阻包括多個串聯(lián)的電阻。該隔離單元包括光藕器件，其包括位于輸入側的發(fā)光二極管和輸出側的光敏三極 管，該光敏三極管連接直流電源，該光敏三極管的發(fā)射極連接該直流電源的接地端，集電極 經(jīng)由電阻連接該直流電源的電源端，該集電極可直接提供檢測結果的輸出，或者，該集電極 可連接反相電路，由該反相電路提供檢測結果的輸出。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的電表系統(tǒng)的過零檢測電路，能夠精確檢測高壓交 流的過零點并實現(xiàn)高壓交流隔離。

圖1是本實用新型的電表系統(tǒng)的過零檢測電路實施例的電原理圖。圖2是本實用新型的電表系統(tǒng)的過零檢測電路實施例的輸入與第一種輸出波形 圖。圖3是本實用新型的電表系統(tǒng)的過零檢測電路實施例的輸入與第二種輸出波形 圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型予以進一步地詳盡闡述。圖1是本實用新型的電表系統(tǒng)的過零檢測電路實施例的電原理圖。該過零檢測電 路包括過零檢測單元、供電單元和隔離單元。該供電單元包括取電電阻Rl、R2和R3、穩(wěn)壓二極管Zl、整流二極管Dl和蓄電電容 Cl和C2，該取電電阻Rl、R2和R3、整流二極管Zl和蓄電電容Cl和C2相互串聯(lián)地設置在 高壓交流的相線L-Line和零線N-Line之間，該整流二極管Dl的正極與取電電阻R1、R2和 R3相連，該穩(wěn)壓二極管Zl的正極與高壓交流的零線N-Line相連、負極與該整流二極管Dl 的正極相連?？梢?，該取電電阻包括三個串聯(lián)的電阻Rl、R2和R3，這種結構提高電路的耐 壓性，從而提高整個電路的可靠性，該蓄電電容包括相互并聯(lián)的兩個電容Cl和C2，每個電 容可以是有極性的電解電容，也可以是無極性的陶瓷電容，這種結構一方面可以提高蓄電 能力，另一方面可提高整個電路的可靠性。在一個實際電路中，取電電阻R1、R2和R3均選 用68K歐姆，穩(wěn)壓二極管Zl選用IOV的管，整流二極管Dl選用IN4148，蓄電電容Cl和C2 均選用10 μ F，需要說明的是，蓄電電容只采用一個容值為10 μ F的電解電容/陶瓷電容Cl 或C2來實現(xiàn)也是可以的。該過零檢測單元包括檢測電阻R6、R7和R8、輸入保護二極管D2、輸入電阻R9、電容 C3和相互級聯(lián)的兩個三極管Q1、Q2，該檢測電阻R6、R7和R8串接在高壓交流的相線L-Line 與該輸入電阻R9之間，該輸入電阻R9串接在該檢測電阻R6、R7和R8和該相互級聯(lián)的兩個 三極管Q1、Q2的輸入端之間，該輸入保護二極管D2的正極接電源地、負極與該檢測電阻R6、 R7和R8與輸入電阻R9的連接端相連，電容C3與該輸入保護二極管D2并聯(lián)。該相互級聯(lián) 的兩個三極管包括第一個三極管Ql和第二個三極管Q2 ；該第一個三極管Ql為NPN型，其 基極與該輸入電阻R9相連，其集電極經(jīng)由一電阻R4與該電源端相連，其發(fā)射極與電源地相 連；該第二個三極管Q2為NPN型，其基極與該第一個三極管Ql的集電極相連，其集電極與 該隔離單元的輸入側相連，其發(fā)射極與電源地相連。在一個實際電路中，檢測電阻R6、R7和R8均選用150K歐姆，輸入保護二極管D2選用BAT54S，輸入電阻R9選用510歐姆，電容C3 均選用IONf，兩個三極管Ql、Q2均選用BC847。該隔離單元包括光藕器件U1，其包括位于輸入側的發(fā)光二極管和輸出側的光敏三 極管，該發(fā)光二極管的正極通過電阻R5與該供電單元中的蓄電電容Cl和C2的正極相連， 該發(fā)光二極管的負極與該過零檢測單元中的第二個三極管Q2的集電極相連；該光敏三極 管連接直流電源，該光敏三極管的發(fā)射極連接該直流電源的接地端，集電極經(jīng)由電阻RlO 連接該直流電源的電源端3V3，該集電極可直接提供檢測結果的輸出TP1，這時的過零檢測 電路相當于在圖1中去除電阻Rll和NPN型三極管Q3，這時的輸入、輸出波形如圖3所示， 其中，輸入為正弦波，輸出為方波，并且，該方波與該正弦波同相，也就是在輸入處于正半 周的時候，輸出處于高電平；在輸入處于負半周的時候，輸出也處于低電平；在輸入的正弦 波過零的時候，輸出的方波反轉(zhuǎn)。在一個實際電路中，該光藕器件Ul選用2501，電阻R5選 用IK歐姆，電阻RlO選用IOK歐姆?；蛘?，過零檢測電路如圖1所示，該集電極可連接由電阻Rll和NPN型三極管Q3 構成的反相電路，該反相電路提供檢測結果的輸出TP2，這時的輸入、輸出波形如圖2所示， 其中，輸入為正弦波，輸出為方波，并且，該方波與該正弦波反相，也 就是在輸入處于正半 周的時候，輸出處于低電平；在輸入處于負半周的時候，輸出也處于高電平；在輸入的正弦 波過零的時候，輸出的方波反轉(zhuǎn)。在一個實際電路中，電阻Rll選用IOK歐姆，電阻RlO選 用IOK歐姆，NPN型三極管Q3選用BC847。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的電表系統(tǒng)的過零檢測電路，具有的有益效果包 括1.可實現(xiàn)精確檢測電力線交流電的過零點；2.實現(xiàn)高壓電力線與弱電檢測系統(tǒng)的隔離，有效避免觸電發(fā)生，保障人身安全；3.無需在高壓側增加專用電源，本電路可自行供電；4.抗干擾能力強；5.電路簡單，成本較低；6.受環(huán)境溫度等因素影響小，工作穩(wěn)定、可靠。上述內(nèi)容，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限制本實用新型的實施方案， 本領域普通技術人員根據(jù)本實用新型的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通 或修改，故本實用新型的保護范圍應以權利要求書所要求的保護范圍為準。
權利要求一種電表系統(tǒng)的過零檢測電路，其特征在于，包括過零檢測單元，其包括輸入端、輸出端、電源端和電源地，該輸入端與高壓交流的相線相連，該地與高壓交流的零線相連；供電單元，其輸入連接在高壓交流的相線和零線之間，其輸出連接該過零檢測單元的電源端和電源地；隔離單元，包括相互隔離的輸入側和輸出側，該輸入側串接在該過零檢測單元的電源端和輸出端之間，該輸出側提供檢測結果。
2.如權利要求1所述的過零檢測電路，其特征在于，該過零檢測單元包括檢測電阻、 輸入保護二極管、輸入電阻和相互級聯(lián)的兩個三極管，該檢測電阻串接在高壓交流的相線 與該輸入電阻之間，該輸入電阻串接在該檢測電阻和該相互級聯(lián)的兩個三極管的輸入端之 間，該輸入保護二極管的正極接電源地、負極與該檢測電阻與輸入電阻的連接端相連。
3.如權利要求2所述的過零檢測電路，其特征在于，該相互級聯(lián)的兩個三極管包括第 一個三極管和第二個三極管；該第一個三極管為NPN型，其基極與該輸入電阻相連，其集電 極經(jīng)由一電阻與該電源端相連，其發(fā)射極與電源地相連；該第二個三極管為NPN型，其基極 與該第一個三極管的集電極相連，其集電極與該隔離單元的輸入側相連，其發(fā)射極與電源 地相連。
4.如權利要求2所述的過零檢測電路，其特征在于，該檢測電阻包括多個串聯(lián)的電阻。
5.如權利要求2所述的過零檢測電路，其特征在于，該過零檢測單元還包括與該輸入 保護二極管并聯(lián)的電容。
6.如權利要求1所述的過零檢測電路，其特征在于，該供電單元包括取電電阻、穩(wěn)壓二 極管、整流二極管和蓄電電容，該取電電阻、整流二極管和蓄電電容相互串聯(lián)地設置在高壓 交流的相線和零線之間，該整流二極管的正極與取電電阻相連，該穩(wěn)壓二極管的正極與高 壓交流的零線相連、負極與該整流二極管的正極相連。
7.如權利要求6所述的過零檢測電路，其特征在于，該蓄電電容包括一個電容或者相 互并聯(lián)的至少兩個電容。
8.如權利要求6所述的過零檢測電路，其特征在于，該取電電阻包括多個串聯(lián)的電阻。
9.如權利要求1至8任一所述的過零檢測電路，其特征在于，該隔離單元包括光藕器 件，其包括位于輸入側的發(fā)光二極管和輸出側的光敏三極管，該光敏三極管連接直流電源， 該光敏三極管的發(fā)射極連接該直流電源的接地端，集電極經(jīng)由電阻連接該直流電源的電源 端，該集電極直接提供檢測結果的輸出。
10.如權利要求1至8任一所述的過零檢測電路，其特征在于，該隔離單元包括光藕器 件，其包括位于輸入側的發(fā)光二極管和輸出側的光敏三極管，該光敏三極管連接直流電源， 該光敏三極管的發(fā)射極連接該直流電源的接地端，集電極經(jīng)由一電阻連接該直流電源的電 源端，該集電極還連接反相電路，該反相電路提供檢測結果的輸出。
專利摘要一種電表系統(tǒng)的過零檢測電路，包括過零檢測單元，其包括輸入端、輸出端、電源端和電源地，該輸入端與高壓交流的相線相連，該地與高壓交流的零線相連；供電單元，其輸入連接在高壓交流的相線和零線之間，其輸出連接該過零檢測單元的電源端和電源地；隔離單元，包括相互隔離的輸入側和輸出側，該輸入側串接在該過零檢測單元的電源端和輸出端之間，該輸出側提供檢測結果，能夠精確檢測高壓交流的過零點并實現(xiàn)高壓交流隔離。
文檔編號G01R19/175GK201765270SQ20102051081
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者孫奉健, 方佰其, 王春國 申請人:深圳長城開發(fā)科技股份有限公司