CN108333506A - 一种近零信号提取与交流开关位置检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：包括第一级波形处理电路、峰值提取电路、滤波电路、回差电路和第二级波形处理电路，交流开关两端的波形输入与第一级波形处理电路的1脚连接，第一级波形处理电路的2脚与滤波电路的1脚、峰值提取电路的1脚连接，峰值提取电路的3脚与峰值提取电路的2脚、回差电路的1脚连接，滤波电路的2脚与第二级波形处理电路的1脚连接，回差电路的2脚与第二级波形处理电路的2脚连接，第二级波形处理电路的3脚输出信号波形。本发明同时检测近零信号和开关位置，能滤除谐波等干扰信号，对开关两端的直流分量自适应，提取到清晰准确的近零窄脉冲。
Description
技术领域
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测电路，特别是一种近零信号提取与交流开关位置检测电路。
背景技术
随着社会的发展和工业控制的进步，在中低压领域投切电力电容器有两种方式：一是不过零投切，二是过零投切。不过零投切由于存在合闸涌流大、分闸燃弧产生过电压，对投切开关、电容器和周围其他用电设备产生不利影响；而采用电压过零投入、电流过零切除来投切电力电容器方式因合闸涌流小、分闸无重燃被大家广泛认同，在中压领域实现此技术的开关有高压可控硅阀组开关、近零投切交流真空断路器。高压可控硅阀组开关因体积大、造价高、可靠性差，实际运用较少。
并联电容器近零投切交流真空断路器是传统真空开关管、操动机构与现代微电子技术结合的产物，以单片机为核心，辅以高精度的采样回路和合理的程序设计实现高可靠性的近零投切开关。但是在电网谐波大、开关两端有电容残压的情况下对近零信号的判断会出现误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其同时检测近零信号和开关位置，能滤除谐波等干扰信号，对开关两端的直流分量自适应，提取到清晰准确的近零窄脉冲。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：包括第一级波形处理电路、峰值提取电路、滤波电路、回差电路和第二级波形处理电路，交流开关两端的波形输入与第一级波形处理电路的1脚连接，第一级波形处理电路的2脚与滤波电路的1脚、峰值提取电路的1脚连接，峰值提取电路的3脚与峰值提取电路的2脚、回差电路的1脚连接，滤波电路的2脚与第二级波形处理电路的1脚连接，回差电路的2脚与第二级波形处理电路的2脚连接，第二级波形处理电路的3脚输出信号波形。
进一步地，所述第一级波形处理电路包含桥堆B1和隔离芯片Q1，桥堆B1的1脚连接电阻R1一端，桥堆B1的2脚连接电阻R2的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，桥堆B1的3脚与隔离芯片Q1的A脚连接，桥堆B1的4脚与隔离芯片Q1的K脚连接，隔离芯片Q1的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1的E脚连接公共接地VSS。
进一步地，所述第一级波形处理电路包含隔离芯片Q1、Q2，隔离芯片Q1的A脚和隔离芯片Q2的K脚与电阻R1一端连接，隔离芯片Q1的K脚和隔离芯片Q2的A脚与电阻R2一端连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，隔离芯片Q1、Q2的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1、Q2的E脚连接公共接地VSS。
进一步地，所述第一级波形处理电路包含隔离芯片Q1，隔离芯片Q1的A脚连接电阻R1一端，隔离芯片Q1的K脚连接电阻R2一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，隔离芯片Q1的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1的E脚连接公共接地VSS。
进一步地，所述峰值提取电路包含放大器U1A和放大器U1B，放大器U1A的3脚作为峰值提取电路输入端并连接放大器U1B的5脚，放大器U1A的2脚连接放大器U1B的7脚并作为峰值提取电路输出端，同时峰值提取电路输出端对放大器U1A的2脚形成反馈，放大器U1A的1脚连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接电容C1一端和放大器U1B的6脚，电容C1的另一端连接公共接地VSS。
进一步地，所述滤波电路包含电阻R4和电容C2，电阻R4一端作为滤波电路输入端，电阻R4另一端与电容C2的一端连接并作为滤波电路输出端，电容C2另一端连接公共接地VSS。
进一步地，所述滤波电路包含放大器U2A，放大器U2A的3脚与电阻R5一端和电容C3一端连接，电阻R5另一端作为滤波电路输入端，电容C3的另一端连接公共接地VSS，放大器U2A的2脚连接电阻R6一端和电容C4一端，电阻R6另一端和电容C4另一端连接放大器U2A的1脚并作为滤波电路输出端。
进一步地，所述回差电路包含放大器U3A，放大器U3A的2脚连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电阻R7一端和电容C5一端，电阻R7另一端作为回差电路输入端，电容C5另一端接地，放大器U3A的8、4脚分别连接±5V电源，放大器U3A的3脚连接电阻R9一端、电阻R10一端和电阻R11一端，电阻R9另一端接地，电阻R10另一端连接电容C6一端，电容C6另一端连接电阻R11另一端、放大器U3A的1脚并作为回差电路输出端。
进一步地，所述第二级波形处理电路包含放大器U4A，放大器U4A的2脚连接电阻R12一端和电阻R14一端，放大器U4A的3脚连接电阻R13一端，电阻R12和电阻R13的另一端作为第二级波形处理电路的两路输入端，电阻R14另一端连接放大器U4A的1脚并作为第二级波形处理电路的输出端。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明同时检测近零信号和开关位置，能滤除谐波等干扰信号，对开关两端的直流分量自适应，提取到清晰准确的近零窄脉冲，采用此电路的近零投切交流真空断路器适应能力更强、近零误差更小，可靠性更高。
附图说明
图1是本发明的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路的示意图。
图2是本发明的第一级波形处理电路的实施例1的示意图。
图3是本发明的第一级波形处理电路的实施例2的示意图。
图4是本发明的第一级波形处理电路的实施例3的示意图。
图5是本发明的峰值提取电路的示意图。
图6是本发明的滤波电路的实施例1的示意图。
图7是本发明的滤波电路的实施例2的示意图。
图8是本发明的回差电路的示意图。
图9是本发明的第二级波形处理电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
如图1所示，本发明的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，包括第一级波形处理电路1、峰值提取电路2、滤波电路3、回差电路4和第二级波形处理电路5，交流开关两端的波形输入与第一级波形处理电路1的1脚连接，第一级波形处理电路1的2脚与滤波电路3的1脚、峰值提取电路2的1脚连接，峰值提取电路2的3脚与峰值提取电路2的2脚、回差电路4的1脚连接，滤波电路3的2脚与第二级波形处理电路5的1脚连接，回差电路4的2脚与第二级波形处理电路5的2脚连接，第二级波形处理电路5的3脚输出信号波形。
本发明的工作原理：第一级波形处理电路1将交流的双向波形处理成为单向的波形。峰值提取电路2将从第一级波形处理电路1输出的波形提出得到与峰值等比例的直流电平。滤波电路3将第一级波形处理电路1输出的波形，滤除高频分量。回差电路4将峰值提取电路2输出的直流电压进行回差处理。第二级波形处理电路5将滤波电路3和回差电路4的两个输入信号进行比较，得到近零的方波脉冲信号。
如图2所示，B1芯片采用桥堆LT06，第一级波形处理电路包含桥堆B1和隔离芯片Q1，桥堆B1的1脚连接电阻R1一端，桥堆B1的2脚连接电阻R2的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，桥堆B1的3脚与隔离芯片Q1的A脚连接，桥堆B1的4脚与隔离芯片Q1的K脚连接，隔离芯片Q1的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1的E脚连接公共接地VSS。
如图5所示，峰值提取电路包含放大器U1A和放大器U1B，放大器U1A的3脚作为峰值提取电路输入端并连接放大器U1B的5脚，放大器U1A的2脚连接放大器U1B的7脚并作为峰值提取电路输出端，同时峰值提取电路输出端对放大器U1A的2脚形成反馈，放大器U1A的1脚连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接电容C1一端和放大器U1B的6脚，电容C1的另一端连接公共接地VSS。
如图6所示，滤波电路包含电阻R4和电容C2，电阻R4一端作为滤波电路输入端，电阻R4另一端与电容C2的一端连接并作为滤波电路输出端，电容C2另一端连接公共接地VSS。
如图8所示，回差电路包含放大器U3A，放大器U3A的2脚连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电阻R7一端和电容C5一端，电阻R7另一端作为回差电路输入端，电容C5另一端接地，放大器U3A的8、4脚分别连接±5V电源，放大器U3A的3脚连接电阻R9一端、电阻R10一端和电阻R11一端，电阻R9另一端接地，电阻R10另一端连接电容C6一端，电容C6另一端连接电阻R11另一端、放大器U3A的1脚并作为回差电路输出端。
如图9所示，第二级波形处理电路包含放大器U4A，放大器U4A的2脚连接电阻R12一端和电阻R14一端，放大器U4A的3脚连接电阻R13一端，电阻R12和电阻R13的另一端作为第二级波形处理电路的两路输入端，电阻R14另一端连接放大器U4A的1脚并作为第二级波形处理电路的输出端。
实施例2：
如图1所示，本发明的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，包括第一级波形处理电路1、峰值提取电路2、滤波电路3、回差电路4和第二级波形处理电路5，交流开关两端的波形输入与第一级波形处理电路1的1脚连接，第一级波形处理电路1的2脚与滤波电路3的1脚、峰值提取电路2的1脚连接，峰值提取电路2的3脚与峰值提取电路2的2脚、回差电路4的1脚连接，滤波电路3的2脚与第二级波形处理电路5的1脚连接，回差电路4的2脚与第二级波形处理电路5的2脚连接，第二级波形处理电路5的3脚输出信号波形。
本发明的工作原理：第一级波形处理电路1将交流的双向波形处理成为单向的波形。峰值提取电路2将从第一级波形处理电路1输出的波形提出得到与峰值等比例的直流电平。滤波电路3将第一级波形处理电路1输出的波形，滤除高频分量。回差电路4将峰值提取电路2输出的直流电压进行回差处理。第二级波形处理电路5将滤波电路3和回差电路4的两个输入信号进行比较，得到近零的方波脉冲信号。
如图3所示，第一级波形处理电路包含隔离芯片Q1、Q2，隔离芯片Q1的A脚和隔离芯片Q2的K脚与电阻R1一端连接，隔离芯片Q1的K脚和隔离芯片Q2的A脚与电阻R2一端连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，隔离芯片Q1、Q2的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1、Q2的E脚连接公共接地VSS。
如图5所示，峰值提取电路包含放大器U1A和放大器U1B，放大器U1A的3脚作为峰值提取电路输入端并连接放大器U1B的5脚，放大器U1A的2脚连接放大器U1B的7脚并作为峰值提取电路输出端，同时峰值提取电路输出端对放大器U1A的2脚形成反馈，放大器U1A的1脚连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接电容C1一端和放大器U1B的6脚，电容C1的另一端连接公共接地VSS。
如图6所示，滤波电路包含电阻R4和电容C2，电阻R4一端作为滤波电路输入端，电阻R4另一端与电容C2的一端连接并作为滤波电路输出端，电容C2另一端连接公共接地VSS。
如图8所示，回差电路包含放大器U3A，放大器U3A的2脚连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电阻R7一端和电容C5一端，电阻R7另一端作为回差电路输入端，电容C5另一端接地，放大器U3A的8、4脚分别连接±5V电源，放大器U3A的3脚连接电阻R9一端、电阻R10一端和电阻R11一端，电阻R9另一端接地，电阻R10另一端连接电容C6一端，电容C6另一端连接电阻R11另一端、放大器U3A的1脚并作为回差电路输出端。
如图9所示，第二级波形处理电路包含放大器U4A，放大器U4A的2脚连接电阻R12一端和电阻R14一端，放大器U4A的3脚连接电阻R13一端，电阻R12和电阻R13的另一端作为第二级波形处理电路的两路输入端，电阻R14另一端连接放大器U4A的1脚并作为第二级波形处理电路的输出端。
实施例3：
如图1所示，本发明的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，包括第一级波形处理电路1、峰值提取电路2、滤波电路3、回差电路4和第二级波形处理电路5，交流开关两端的波形输入与第一级波形处理电路1的1脚连接，第一级波形处理电路1的2脚与滤波电路3的1脚、峰值提取电路2的1脚连接，峰值提取电路2的3脚与峰值提取电路2的2脚、回差电路4的1脚连接，滤波电路3的2脚与第二级波形处理电路5的1脚连接，回差电路4的2脚与第二级波形处理电路5的2脚连接，第二级波形处理电路5的3脚输出信号波形。
本发明的工作原理：第一级波形处理电路1将交流的双向波形处理成为单向的波形。峰值提取电路2将从第一级波形处理电路1输出的波形提出得到与峰值等比例的直流电平。滤波电路3将第一级波形处理电路1输出的波形，滤除高频分量。回差电路4将峰值提取电路2输出的直流电压进行回差处理。第二级波形处理电路5将滤波电路3和回差电路4的两个输入信号进行比较，得到近零的方波脉冲信号。
如图4所示，第一级波形处理电路包含隔离芯片Q1，隔离芯片Q1的A脚连接电阻R1一端，隔离芯片Q1的K脚连接电阻R2一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，隔离芯片Q1的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1的E脚连接公共接地VSS。
如图5所示，峰值提取电路包含放大器U1A和放大器U1B，放大器U1A的3脚作为峰值提取电路输入端并连接放大器U1B的5脚，放大器U1A的2脚连接放大器U1B的7脚并作为峰值提取电路输出端，同时峰值提取电路输出端对放大器U1A的2脚形成反馈，放大器U1A的1脚连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接电容C1一端和放大器U1B的6脚，电容C1的另一端连接公共接地VSS。
如图7所示，滤波电路包含放大器U2A，放大器U2A的3脚与电阻R5一端和电容C3一端连接，电阻R5另一端作为滤波电路输入端，电容C3的另一端连接公共接地VSS，放大器U2A的2脚连接电阻R6一端和电容C4一端，电阻R6另一端和电容C4另一端连接放大器U2A的1脚并作为滤波电路输出端。
如图8所示，回差电路包含放大器U3A，放大器U3A的2脚连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电阻R7一端和电容C5一端，电阻R7另一端作为回差电路输入端，电容C5另一端接地，放大器U3A的8、4脚分别连接±5V电源，放大器U3A的3脚连接电阻R9一端、电阻R10一端和电阻R11一端，电阻R9另一端接地，电阻R10另一端连接电容C6一端，电容C6另一端连接电阻R11另一端、放大器U3A的1脚并作为回差电路输出端。
如图9所示，第二级波形处理电路包含放大器U4A，放大器U4A的2脚连接电阻R12一端和电阻R14一端，放大器U4A的3脚连接电阻R13一端，电阻R12和电阻R13的另一端作为第二级波形处理电路的两路输入端，电阻R14另一端连接放大器U4A的1脚并作为第二级波形处理电路的输出端。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：包括第一级波形处理电路、峰值提取电路、滤波电路、回差电路和第二级波形处理电路，交流开关两端的波形输入与第一级波形处理电路的1脚连接，第一级波形处理电路的2脚与滤波电路的1脚、峰值提取电路的1脚连接，峰值提取电路的3脚与峰值提取电路的2脚、回差电路的1脚连接，滤波电路的2脚与第二级波形处理电路的1脚连接，回差电路的2脚与第二级波形处理电路的2脚连接，第二级波形处理电路的3脚输出信号波形。
2.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述第一级波形处理电路包含桥堆B1和隔离芯片Q1，桥堆B1的1脚连接电阻R1一端，桥堆B1的2脚连接电阻R2的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开关两端波形输入，桥堆B1的3脚与隔离芯片Q1的A脚连接，桥堆B1的4脚与隔离芯片Q1的K脚连接，隔离芯片Q1的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1的E脚连接公共接地VSS。
3.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述第一级波形处理电路包含隔离芯片Q1、Q2，隔离芯片Q1的A脚和隔离芯片Q2的K脚与电阻R1一端连接，隔离芯片Q1的K脚和隔离芯片Q2的A脚与电阻R2一端连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，隔离芯片Q1、Q2的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1、Q2的E脚连接公共接地VSS。
4.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述第一级波形处理电路包含隔离芯片Q1，隔离芯片Q1的A脚连接电阻R1一端，隔离芯片Q1的K脚连接电阻R2一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接交流开光两端波形输入，隔离芯片Q1的C脚连接电阻R3一端并输出单向波形MC1，电阻R3另一端连接电源VCC，隔离芯片Q1的E脚连接公共接地VSS。
5.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述峰值提取电路包含放大器U1A和放大器U1B，放大器U1A的3脚作为峰值提取电路输入端并连接放大器U1B的5脚，放大器U1A的2脚连接放大器U1B的7脚并作为峰值提取电路输出端，同时峰值提取电路输出端对放大器U1A的2脚形成反馈，放大器U1A的1脚连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接电容C1一端和放大器U1B的6脚，电容C1的另一端连接公共接地VSS。
6.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述滤波电路包含电阻R4和电容C2，电阻R4一端作为滤波电路输入端，电阻R4另一端与电容C2的一端连接并作为滤波电路输出端，电容C2另一端连接公共接地VSS。
7.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述滤波电路包含放大器U2A，放大器U2A的3脚与电阻R5一端和电容C3一端连接，电阻R5另一端作为滤波电路输入端，电容C3的另一端连接公共接地VSS，放大器U2A的2脚连接电阻R6一端和电容C4一端，电阻R6另一端和电容C4另一端连接放大器U2A的1脚并作为滤波电路输出端。
8.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述回差电路包含放大器U3A，放大器U3A的2脚连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电阻R7一端和电容C5一端，电阻R7另一端作为回差电路输入端，电容C5另一端接地，放大器U3A的8、4脚分别连接±5V电源，放大器U3A的3脚连接电阻R9一端、电阻R10一端和电阻R11一端，电阻R9另一端接地，电阻R10另一端连接电容C6一端，电容C6另一端连接电阻R11另一端、放大器U3A的1脚并作为回差电路输出端。
9.按照权利要求1所述的一种近零信号提取与交流开关位置检测电路，其特征在于：所述第二级波形处理电路包含放大器U4A，放大器U4A的2脚连接电阻R12一端和电阻R14一端，放大器U4A的3脚连接电阻R13一端，电阻R12和电阻R13的另一端作为第二级波形处理电路的两路输入端，电阻R14另一端连接放大器U4A的1脚并作为第二级波形处理电路的输出端。
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