專利名稱：一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電氣隔離的技術領域，尤其是指一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路。
背景技術：
在工業(yè)測量和控制系統(tǒng)中，為防止外界的各種干擾，必須將測量系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)進行電氣隔離。常用的隔離措施有變壓器隔離、電容耦合隔離和光耦隔離。與變壓器隔離、電容耦合隔離相比，光耦體積小，價格便宜，隔離電路簡單且可以完全消除前后級的我相互干擾，具有更強的抗干擾能力。對于數(shù)字信號的隔離，使用一般的光耦器件隔離就能達到很好的效果。然而一般的光耦具有較大的非線性電流傳輸特性且受溫度變化的影響較大，對于模擬信號的傳輸其精度和線性度難以滿足系統(tǒng)要求。為了能更精確地傳送模擬信號，用線性光耦隔離是最好的選擇。線性光耦輸出信號隨輸入信號變化而成比例變化，它為模擬信號傳輸中隔離電路的簡單化、高精度化帶來了方便。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種更安全、更可靠的利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路，它包括有第一電源電路、第二電源電路、線性光耦輸入電路、線性光耦輸出電路、單片機電路、交流電過零檢測電路，其中，第一電源電路與線性光耦輸入電路連接，第二電源電路分別與線性光耦輸出電路和單片機電路連接，交流電過零檢測電路與線性光耦輸入電路連接，線性光耦輸入電路與線性光耦輸出電路連接，線性光耦輸出電路與單片機電路連接。所述的線性光耦輸入電路由電阻R4、集成運放U1A、電容C3、電阻R5、線性光耦U2 的發(fā)光二極管LED、光敏二極管PDl組成，其中，電阻R4 —端和交流電過零檢測電路的過零信號連接，另一端接集成運放UlA的反相輸入端2腳，集成運放UlA的同相輸入端3腳接地； 電容C3的兩端分別接UlA的輸出1腳和反相輸入端2腳；電阻R5的一端接集成運放UlA 的1腳，另一端接線性光耦U2的1腳即發(fā)光二極管LED的負極，線性光耦U2的2腳即發(fā)光二極管的正極接第一電源電路的正極；線性光耦U2的3腳即光敏二極管PDl的負極接集成運放UlA的2腳，線性光耦U2的4腳即光敏二極管PDl的正極接第一電源電路的負極；集成運放UlA的8腳、4腳分別接第一電源電路的正負極。所述的線性光耦輸出電路由線性光耦U2的光敏二極管PD2、電阻R6、電容C2、集成運放U2A、電阻R7、電容C4組成，其中，線性光耦U2的輸出端6腳即光敏二極管PD2的負極和集成運放U2A的反相輸入端2腳連接，線性光耦U2的輸出端5腳即光敏二極管PD2的正極和集成運放U2A的同相輸入端3腳連接后再和第二電源電路的負極連接；電阻R6、電容C2的兩端分別接集成運放U2A的1腳和2腳；集成運放U2A的8腳、4腳分別接第二電源電路的正負極；電阻R7的一端接集成運放U2A的1腳，其另一端接第二電源電路的正極；電容 C4的一端接集成運放U2A的1腳，其另一端接第二電源電路的負極。所述的第一電源電路和第二電源電路均為獨立的穩(wěn)壓電源。本發(fā)明在采用了上述方案后，其最大優(yōu)點在于本發(fā)明利用線性光耦的優(yōu)良特性和集成運放電路、單片機電路組成精密信號測量電路，實現(xiàn)交流電過零點的精確檢測。


圖1為本發(fā)明利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路框圖。圖2為本發(fā)明利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。根據(jù)附圖1和2所示，本發(fā)明的較佳實施例包括有第一電源電路1、第二電源電路 2、線性光耦輸入電路3、線性光耦輸出電路4、單片機電路5、交流電過零檢測電路6，其中， 第一電源電路1與線性光耦輸入電路3連接，第二電源電路2分別與線性光耦輸出電路4 和單片機電路5連接，交流電過零檢測電路6與線性光耦輸入電路3連接，線性光耦輸入電路3與線性光耦輸出電路4連接，線性光耦輸出電路4與單片機電路5連接。所述的線性光耦輸入電路3由電阻R4、集成運放U1A、電容C3、電阻R5、線性光耦 U2的發(fā)光二極管LED、光敏二極管PDl組成，其中，電阻R4 —端和交流電過零檢測電路6的過零信號連接，另一端接集成運放UlA的反相輸入端2腳，集成運放UlA的同相輸入端3腳接地；電容C3的兩端分別接UlA的輸出1腳和反相輸入端2腳；電阻R5的一端接集成運放 UlA的1腳，另一端接線性光耦U2的1腳即發(fā)光二極管LED的負極，線性光耦U2的2腳即發(fā)光二極管的正極接第一電源電路1的正極；線性光耦U2的3腳即光敏二極管PDl的負極接集成運放UlA的2腳，線性光耦U2的4腳即光敏二極管PDl的正極接第一電源電路1的負極；集成運放UlA的8腳、4腳分別接第一電源電路1的正負極；當220V交流電經交流電過零檢測電路6的光耦變換后輸出一個方波電壓信號，線性光耦輸入電路3能將由交流電過零檢測電路6輸出的方波電壓信號轉換為電流信號。所述的線性光耦輸出電路4由線性光耦U2的光敏二極管PD2、電阻R6、電容C2、集成運放U2A、電阻R7、電容C4組成，其中，線性光耦U2的輸出端6腳即光敏二極管PD2的負極和集成運放U2A的反相輸入端2腳連接，線性光耦U2的輸出端5腳即光敏二極管PD2的正極和集成運放U2A的同相輸入端3腳連接后再和第二電源電路2的負極連接；電阻R6、 電容C2的兩端分別接集成運放U2A的1腳和2腳；集成運放U2A的8腳、4腳分別接第二電源電路2的正負極；電阻R7的一端接集成運放U2A的1腳，其另一端接第二電源電路2 的正極；電容C4的一端接集成運放U2A的1腳，其另一端接第二電源電路2的負極；本發(fā)明的線性光耦輸出電路4的作用是將光電轉換的電流信號轉換成電壓信號。所述的第一電源電路1和第二電源電路2均為獨立的穩(wěn)壓電源，分別向線性光耦輸入電路3和線性光耦輸出電路4供電，確保測試電路的隔離特性。本發(fā)明的工作原理為220V交流電經二極管D1、電阻Rl整流降壓及限流后送到光耦ICl的輸入端，其輸出端產生一個方波電壓信號，經電阻R4限流后再輸入到集成運放 UlA的反相輸入端，集成運放UlA的作用是將電壓信號轉變成電流信號。當2腳有電壓信號Vin輸入時，其輸出端1腳使線性光耦U2的LED有電流if流過，且電流if的變化跟隨輸入電壓的變化，并驅動LED發(fā)光把電信號轉變成光信號。LED發(fā)出的光被光敏二極管PDl 探測到并產生光電流ipdl。同時，輸入電壓Vin也會產生電流流過電阻R4，假設集成運放 UlA是理想運放，則沒有電流流入集成運放UlA的輸入端，流過電阻R4的電流將會流過光敏二極管PDl到地，因此ipdl=Vin/R4，ipdl只取決于輸入電壓Vin和電阻R4的值，和LED的光輸出特性無關；因LED發(fā)出的光同時照射在兩個光敏二極管上，理想情況下PDl和PD2完全相同的；集成運放U2A和電阻R6把ipd2轉換成輸出電壓Vout，且Vout=ipd2*R6，Vout/ Vin=R6/R4。因此，輸出電壓具有穩(wěn)定性和線性，其增益可通過調整電阻R6和R4來實現(xiàn)，一般R4=R6。則Vout=Vin,即輸出信號和輸入信號的大小、極性完全相同，實現(xiàn)了交流電過零點的精密測量，同時因電路的隔離特性，解決了輸入端各種干擾對測試結果的帶來的影響。
以上所述之實施例只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍， 故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路，其特征在于它包括有第一電源電路(1)、第二電源電路(2)、線性光耦輸入電路(3)、線性光耦輸出電路(4)、單片機電路(5)、交流電過零檢測電路(6)，其中，第一電源電路(1)與線性光耦輸入電路(3)連接， 第二電源電路(2)分別與線性光耦輸出電路(4)和單片機電路(5)連接，交流電過零檢測電路(6)與線性光耦輸入電路(3)連接，線性光耦輸入電路(3)與線性光耦輸出電路(4)連接，線性光耦輸出電路(4)與單片機電路(5 )連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路，其特征在于所述的線性光耦輸入電路(3)由電阻R4、集成運放U1A、電容C3、電阻R5、線性光耦U2的發(fā)光二極管LED、光敏二極管PDl組成，其中，電阻R4 —端和交流電過零檢測電路 (6)的過零信號連接，另一端接集成運放UlA的反相輸入端2腳，集成運放UlA的同相輸入端3腳接地；電容C3的兩端分別接UlA的輸出1腳和反相輸入端2腳；電阻R5的一端接集成運放UlA的1腳，另一端接線性光耦U2的1腳即發(fā)光二極管LED的負極，線性光耦U2 的2腳即發(fā)光二極管的正極接第一電源電路(1)的正極；線性光耦U2的3腳即光敏二極管 PDl的負極接集成運放UlA的2腳，線性光耦U2的4腳即光敏二極管PDl的正極接第一電源電路(1)的負極；集成運放UlA的8腳、4腳分別接第一電源電路(1)的正負極。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路， 其特征在于所述的線性光耦輸出電路(4)由線性光耦U2的光敏二極管PD2、電阻R6、電容 C2、集成運放U2A、電阻R7、電容C4組成，其中，線性光耦U2的輸出端6腳即光敏二極管PD2 的負極和集成運放U2A的反相輸入端2腳連接，線性光耦U2的輸出端5腳即光敏二極管PD2 的正極和集成運放U2A的同相輸入端3腳連接后再和第二電源電路(2)的負極連接；電阻 R6、電容C2的兩端分別接集成運放U2A的1腳和2腳；集成運放U2A的8腳、4腳分別接第二電源電路(2)的正負極；電阻R7的一端接集成運放U2A的1腳，其另一端接第二電源電路(2)的正極；電容C4的一端接集成運放U2A的1腳，其另一端接第二電源電路(2)的負極。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路，其特征在于所述的第一電源電路(1)和第二電源電路(2)均為獨立的穩(wěn)壓電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用線性光耦實現(xiàn)交流電過零信號精確測量的電路，它包括有第一電源電路、第二電源電路、線性光耦輸入電路、線性光耦輸出電路、單片機電路、交流電過零檢測電路，其中，第一電源電路與線性光耦輸入電路連接，第二電源電路分別與線性光耦輸出電路和單片機電路連接，交流電過零檢測電路與線性光耦輸入電路連接，線性光耦輸入電路與線性光耦輸出電路連接，線性光耦輸出電路與單片機電路連接。本發(fā)明在采用了上述方案后，其最大優(yōu)點在于本發(fā)明利用線性光耦的優(yōu)良特性和集成運放電路、單片機電路組成精密信號測量電路，實現(xiàn)交流電過零點的精確檢測。
文檔編號G01R19/175GK102346216SQ20111023536
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權日2011年8月17日
發(fā)明者余夢林, 劉志輝, 林崐, 羅高誠 申請人:佛山市中格威電子有限公司