[發明專利]用于監視正弦交流電壓信號的電路裝置和方法

有效

• 申請號: 201880076992.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111418154B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: H·庫卡
• 申請（專利權）人: 伊頓智能動力有限公司
• 主分類號: H03K5/153
• 分類號: H03K5/153;G01R19/04;H03K5/1536
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

本發明涉及一種用于利用比較器(8)監視正弦交流電壓信號(I_k)的電路裝置，可以將要監視的正弦交流電壓信號(I_k)或從其獲得的信號提供給該比較器(8)，其中，比較器(8)被設置成當正弦交流電壓信號(I_k)或從其獲得的信號超出定義的閾值(A)時在輸出端生成第一輸出信號(S1)。此外，還設置有過零檢測器(10)，可以將要監視的正弦交流電壓信號(I_k)或從其獲得的信號饋送到其監視輸入端，以便可以在過零檢測器(10)的輸出端生成第二輸出信號(S2)。過零檢測器(10)后面接有定時元件(12)，用于根據第二輸出信號(S2)生成時鐘信號(S3)。還設置有邊沿控制的觸發器(14)，其中，比較器(8)的輸出端連接到該觸發器(14)的輸入端(D)，并且其中，定時元件(12)的輸出端連接到觸發器(14)的時鐘輸入端(Clk)。定時元件(12)在與正弦交流電壓信號(I_k)的過零之后的周期T的T/4的時間點不同的時間點處指定時鐘信號(S3)的狀態變化。

技術領域

本發明涉及用于監視正弦交流電壓信號、尤其是諸如可編程邏輯控制器(SPS)或邏輯繼電器的電子控制設備的輸入信號或類似設備的輸入信號或電壓的電路裝置和方法以及相應的軟件產品。

背景技術

SPS?IEC/EN?61131第2部分的產品標準另外定義了輸入信號的屬性。直流電壓信號(DC輸入信號)和正弦交流電壓信號(AC輸入信號)被指定為數字輸入。此處列出了以下電壓：24V?DC、48V?DC、24V?AC、48V?AC、100/110/120V?AC、200/230/240VAC。

對于小型、緊湊的設備(例如控制繼電器)，希望支持各種不同的電源和輸入信號，例如24V?AC和24V?DC。這樣可以減少設備類型的多樣性。不過，這樣的設備中的零部件和組件的成本也應保持盡可能低。

監視AC輸入信號的困難之一是IEC/EN?61131標準將AC輸入信號的閾值(AC值)定義為有效值(U_rms)而不是峰值。監視AC輸入信號的常用方法是整流和平滑正弦信號，由此產生DC信號(除殘留紋波外)，并將其與定義的閾值進行比較(使用比較器)，然后將結果作為數字信號(例如TTL電平或CMOS電平，例如5V或3.3V；CMOS是互補金屬氧化物半導體的縮寫)提供給CPU或微控制器。但是，以這種方式在比較器輸入端生成的信號對應于峰值(U_peak)，而不是相應輸入信號的有效值(U_rms)。

例如，根據IEC/EN?61131-2，將24V?DC的標準化閾值(DC值)定義為U_Lmax＝5V(低信號的最大DC值)和U_Hmin＝15V(高信號的最小DC值)，對應的輸入值為U_INLmax＝5V(低信號的最大輸入值)和U_INHmin＝15V(高信號的最小輸入值)。例如，根據IEC/EN?61131-2，將24V?AC的標準化閾值(AC值)定義為U_Lmax,rms＝5V(低信號的最大有效值)和U_Hmin,rms＝14V(高信號的最小有效值)，對應的經過整流和平滑的峰值輸入值為U_INLmax＝7.07V(低信號的最大峰值輸入值)和U_INHmin＝19.8V(高信號的最小峰值輸入值)。為了監視AC輸入信號和DC輸入信號的各自的高信號和低信號，必須使用具有大約在7.07V至15V之間的中間的定義的閾值(例如11V)的比較器。