頻率檢測裝置及頻率檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種電子裝置。特別是一種頻率檢測裝置及頻率檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的快速進(jìn)展，各種型態(tài)的電子裝置已廣泛地應(yīng)用在人們生活當(dāng)中。
[0003]電力系統(tǒng)用以提供電力信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各式電子裝置。電力信號(hào)的頻率攸關(guān)用電的安全性問題。在電力信號(hào)的頻率不穩(wěn)定時(shí)，接收電力信號(hào)的電子裝置可能因而受損或燒毀，而造成安全上的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]傳統(tǒng)技術(shù)中，可利用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器擷取電力信號(hào)，而后運(yùn)用處理器對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行后處理(post processing)，并據(jù)以計(jì)算電力信號(hào)的頻率。然而如此的做法成本較高，且無法即時(shí)地監(jiān)控電力信號(hào)的頻率。
[0005]是以，為能夠即時(shí)監(jiān)控電力信號(hào)的頻率，一種更有效的頻率檢測裝置當(dāng)被提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一方面為一種頻率檢測裝置。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，頻率檢測裝置包括一濾波器、一偵測模塊以及一計(jì)算模塊。該濾波器用以接收一輸入信號(hào)，并用以濾波該輸入信號(hào)，以產(chǎn)生一待測信號(hào)。該偵測模塊用以利用一二階微分器偵測該待測信號(hào)的多個(gè)波峰或多個(gè)波谷，以產(chǎn)生多個(gè)偵測信號(hào)。所述偵測信號(hào)分別對(duì)應(yīng)所述波峰或所述波谷。計(jì)算模塊用以接收所述偵測信號(hào)，并用以根據(jù)所述偵測信號(hào)計(jì)算該待測信號(hào)的一頻率。
[0007]本發(fā)明的一方面為一種頻率檢測方法。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，頻率檢測方法包括:濾波一輸入信號(hào)，以產(chǎn)生一待測信號(hào)；利用一二階微分器，偵測該待測信號(hào)的多個(gè)波峰或多個(gè)波谷，以產(chǎn)生多個(gè)偵測信號(hào)，其中所述偵測信號(hào)分別對(duì)應(yīng)所述波峰或所述波谷；以及根據(jù)所述偵測信號(hào)計(jì)算該待測信號(hào)的一頻率。
[0008]綜上所述，透過應(yīng)用上述一實(shí)施例，即可即時(shí)監(jiān)控待測信號(hào)的頻率，以確保待測信號(hào)的頻率的穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0009]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的頻率檢測裝置的示意圖；
[0010]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的不同信號(hào)的示意圖；
[0011]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的偵測單元的示意圖；
[0012]圖4a為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的判斷單元的示意圖；
[0013]圖4b為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所繪示的判斷單元的示意圖；以及
[0014]圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的頻率檢測方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將以附圖及詳細(xì)敘述清楚說明本發(fā)明的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
[0016]關(guān)于本文中所使用的“電性連接”，可指二或多個(gè)元件相互直接作實(shí)體或電性接觸，或是相互間接作實(shí)體或電性接觸，而“電性連接”還可指二或多個(gè)元件相互操作或動(dòng)作。
[0017]于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發(fā)明，其僅為了區(qū)別以相同技術(shù)用語描述的元件或操作。
[0018]關(guān)于本文中所使用的“包括”、“具有”等等，均為開放性的用語，即意指包括但不限于。
[0019]關(guān)于本文中所使用的“及/或”，是包括所述事物的任一或全部組合。
[0020]關(guān)于本文中所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個(gè)用詞使用在此領(lǐng)域中、在此揭露的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本揭露的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本揭露的描述上額外的引導(dǎo)。
[0021]本發(fā)明的一實(shí)施方式為一種頻率檢測裝置。頻率檢測裝置可用以檢測電力信號(hào)、光信號(hào)、生理信號(hào)的頻率等。為使敘述明確，在以下段落中，僅以檢測電力信號(hào)的頻率為例進(jìn)行說明，然而本發(fā)明并不以此為限。
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的頻率檢測裝置100的示意圖。頻率檢測裝置100可電性連接變壓器10。變壓器10用以接收外部的電力信號(hào)，并將電力信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)頻率檢測裝置100的操作電壓的輸入信號(hào)s(t)。在一實(shí)施例中，電力信號(hào)的振幅為110V-220V，輸入信號(hào)S(t)的振幅為5V-12V。當(dāng)注意到，在一些實(shí)施例中，于外部的電力信號(hào)符合頻率檢測裝置100的操作電壓的情況下，變壓器10可被省略。
[0023]在本實(shí)施例中，頻率檢測裝置100包括濾波器110、偵測模塊120以及計(jì)算模塊130。濾波器110電性連接偵測模塊120。偵測模塊120電性連接計(jì)算模塊130。
[0024]在本實(shí)施例中，濾波器110用以接收輸入信號(hào)S (t)，并用以濾波輸入信號(hào)S (t)，以產(chǎn)生待測信號(hào)F (t)。在一實(shí)施例中，濾波器110為低通濾波器，用以濾除輸入信號(hào)S (t)的高頻雜訊。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，待測信號(hào)F(t)大致為輸入信號(hào)S(t)的基頻信號(hào)(fundamental frequency)。在其它實(shí)施例中，濾波器110亦可以是帶通濾波器。
[0025]在本實(shí)施例中，偵測模塊120用以接收待測信號(hào)F (t)，并用以偵測待測信號(hào)F (t)的多個(gè)波峰或多個(gè)波谷，以產(chǎn)生多個(gè)偵測信號(hào)Y，并傳送這些偵測信號(hào)Y至計(jì)算模塊130，其中這些偵測信號(hào)Y分別對(duì)應(yīng)待測信號(hào)F(t)的波峰或波谷。換言之，偵測模塊120是在待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波峰或波谷的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生前述的偵測信號(hào)Y。在一實(shí)施例中，偵測模塊120例如可利用一二階微分器，以產(chǎn)生前述的偵測信號(hào)Y，關(guān)于此一二階微分器的細(xì)節(jié)將在以下段落詳述。
[0026]在本實(shí)施例中，計(jì)算模塊130用以接收偵測模塊120所產(chǎn)生的偵測信號(hào)Y，并根據(jù)這些偵測信號(hào)Y計(jì)算待測信號(hào)F (t)的頻率FR。在一實(shí)施例中，計(jì)算模塊130是計(jì)算接收到相鄰兩個(gè)偵測信號(hào)Y的時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差，作為待測信號(hào)F(t)的周期。計(jì)算模塊130并計(jì)算待測信號(hào)F(t)的周期的倒數(shù)，以求得待測信號(hào)F(t)的頻率FR。這些相鄰兩個(gè)偵測信號(hào)Y的時(shí)間點(diǎn)意指待測信號(hào)F(t)連續(xù)抵達(dá)兩個(gè)波峰或兩個(gè)波谷的時(shí)間點(diǎn)。
[0027]舉例而言，同時(shí)參照?qǐng)D2，在時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)，待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波峰，此時(shí)偵測模塊120產(chǎn)生一第一偵測信號(hào)Y。接著，在時(shí)間點(diǎn)t3時(shí)，待測信號(hào)F(t)再次抵達(dá)波峰，此時(shí)偵測模塊120產(chǎn)生一第二偵測信號(hào)Y。計(jì)算模塊130分別接收第一偵測信號(hào)Y與第二偵測信號(hào)Y，并計(jì)算接收到第一偵測信號(hào)Y與第二偵測信號(hào)Y的時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差。此一時(shí)間差即為待測信號(hào)F (t)的周期D。
[0028]當(dāng)注意到，在不同實(shí)施例中，偵測模塊120亦可于待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波谷時(shí)產(chǎn)生偵測信號(hào)Y。本發(fā)明不以上述實(shí)施例為限。
[0029]在一實(shí)施例中，上述濾波器110、偵測模塊120以及計(jì)算模塊130皆可用數(shù)字及/或模擬電路實(shí)現(xiàn)。
[0030]透過應(yīng)用上述一實(shí)施例，頻率檢測裝置100即可即時(shí)監(jiān)控待測信號(hào)F(t)的頻率FR，以確保待測信號(hào)F(t)的頻率FR的穩(wěn)定。此外，透過上述偵測波峰或波谷的作法，更可避免待測信號(hào)F (t)的直流雜訊干擾偵測，以確保頻率檢測的準(zhǔn)確性。
[0031]以下將提供本發(fā)明一實(shí)施例中的具體細(xì)節(jié)，然而本發(fā)明不以下述實(shí)施例為限。
[0032]在本發(fā)明一實(shí)施例中，偵測模塊120包括一偵測單元122以及一判斷單元124。偵測單元122電性連接判斷單元124。
[0033]偵測單元122用以偵測待測信號(hào)F (t)的波峰及波谷，以產(chǎn)生多個(gè)極值信號(hào)Z，并提供這些極值信號(hào)Z至判斷單元124，其中這些極值信號(hào)Z分別對(duì)應(yīng)待測信號(hào)F(t)的波峰及波谷。換言之，偵測單元122是在待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波峰及波谷的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生前述的極值信號(hào)Z。
[0034]另外，偵測單元122用以二階微分待測信號(hào)F(t)，以產(chǎn)生待測信號(hào)F(t)的二階微分信號(hào)F " (t)，并提供待測信號(hào)F (t)的二階微分信號(hào)F " (t)至判斷單元124。
[0035]判斷單元124用以接收來自偵測單元122的極值信號(hào)Z以及待測信號(hào)F (t)的二階微分信號(hào)F " (t)，以產(chǎn)生前述偵測信號(hào)Y。在一實(shí)施例中，判斷單元124是在接收到前述極值信號(hào)Z且待測信號(hào)F(t)的二階微分信號(hào)F " (t)的數(shù)值為正數(shù)或?yàn)樨?fù)數(shù)的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別產(chǎn)生所述的偵測信號(hào)Y。
[0036]舉例而言，同時(shí)參照?qǐng)D2，在時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)，待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波峰，偵測單元122產(chǎn)生一第一極值信號(hào)Z。接著，在時(shí)間點(diǎn)t2時(shí)，待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波谷，偵測單元122產(chǎn)生一第二極值信號(hào)Z。接著，在時(shí)間點(diǎn)t3時(shí)，待測信號(hào)F(t)再次抵達(dá)波峰，偵測單元122產(chǎn)生一第三極值信號(hào)Z。接著，在時(shí)間點(diǎn)t4時(shí)，待測信號(hào)F(t)再次抵達(dá)波谷，偵測單元122產(chǎn)生一第四極值信號(hào)Z。
[0037]另一方面，在待測信號(hào)F(t)例如為正弦函數(shù)(例如表示為+sin(on))的情況下，待測信號(hào)F(t)的二階微分信號(hào)F " (t)為負(fù)的正弦函數(shù)(例如表示為-sin (on))。是以，于時(shí)間點(diǎn)tl、t2、t3、t4(于接收到極值信號(hào)Z時(shí))，判斷單元124可根據(jù)待測信號(hào)F(t)的二階微分信號(hào)F " (t)為正數(shù)或負(fù)數(shù)以判斷此時(shí)待測信號(hào)F(t)是抵達(dá)波峰或波谷，并據(jù)以決定是否輸出所述的偵測信號(hào)Y。
[0038]換言之，判斷單元124是根據(jù)待測信號(hào)F (t)的二階微分信號(hào)F " (t)，選擇性地于待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波峰的時(shí)間點(diǎn)(如時(shí)間點(diǎn)tl、t3)輸出偵測信號(hào)Y，或于待測信號(hào)F(t)抵達(dá)波谷的時(shí)間點(diǎn)(如時(shí)間點(diǎn)t2、t4)輸出偵測信號(hào)Y。
[0039]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的偵測單元122的示意圖。在本實(shí)施例中，偵測單元122包括第一微分器DF1、第二微分器DF2以及零點(diǎn)偵測器ZD。在本實(shí)施例中，第一微分器DFl分別與第二微分器DF2以及零點(diǎn)偵測器ZD電性串連。在一實(shí)施例中，前述二階微分器可包括此處第一微分器DFl與第二微分器DF2。在一實(shí)施例中，第一微分器DF1、第二微分器DF2以及零點(diǎn)偵測器ZD皆可用模擬及/或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。
[0040]在本實(shí)施例中，第一微分器DFl用以接收待測信號(hào)F(t)，并用以微分待測信號(hào)F (t)，以產(chǎn)生待測信號(hào)F (t)的一階微分信號(hào)F' (t)。第一微分器DFl用以分別提供待測信號(hào)F(t)的一階微分信號(hào)F丨(t)至第二微分器DF2以及零點(diǎn)偵測器ZD。
[0041]第二微分器DF2用以接收待測信號(hào)F(t)的一階微分信號(hào)F' (t)，并用以再次微分待測信號(hào)F (t)的一階微分信號(hào)F' (t)，以產(chǎn)生待測信號(hào)F (t)的二階微分信號(hào)F " (t)。
[0042]零點(diǎn)偵測器ZD用以接收待測信號(hào)F⑴的一階微分信號(hào)F ' (t)，并用以偵測待測信號(hào)F(t)的一階微分信號(hào)F ’ (t)的零點(diǎn)，并于待測信號(hào)F (t)的一階微分信號(hào)F ’ (t)為零的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)分別產(chǎn)生前述的極值信號(hào)Z。
[0043]再次參照?qǐng)D2,在待測信號(hào)F(t)例如為正弦函數(shù)(例如表示為+sin(cot))的