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220v交流过零检测电路

2021-09-05 03:58分类:电子技术 阅读:

  交流电流的过零点检验计划方案较多,现阶段较普遍的也就是我以前所应用的计划方案如图所示1所显示:


图1 交流电流光电耦合器过零检验电源电路
图1的电源电路能够检验到交流电流历经零点的時间,可是它存有众多的缺点,现列举如下:
电阻器耗费输出功率很大,发烫较多。220V交流电流,依照有效值开展测算三个47K的电阻器均值每一个电阻器的输出功率为220^2/(3*47k)/3=114.42mw。针对0805的电阻依照1/8w的功率计算公式,当今的耗费输出功率贴近其最大功率,电阻器 发烫大很大。与此同时必须留意电压的有效值为220V,其最高值工作电压为311V,为此测算我们可以获得每一个电阻器的瞬间至大功率为228mw,比较严重超出了电阻器的最大功率,因而应用是存有风险的。
光电耦合器的过零点反映速度比较慢,TZA上升沿时间长。具体检测发觉光电耦合器过零点上升沿和降低沿的振荡時间为120us上下(高低电频压力差为3.3V)。针对一般的运用能够接纳,可是针对通讯中的同歩运用该反应速度将比较严重危害通讯品质。diangon.com由于在120us内都能够觉得是发生了过零事情,换句话说我对过零的分辨很有可能存有最大达120us的误差。
依据光电耦合器的通断特点,该电源电路的零点标示落后具体交流电流产生的零点。落后時间能够依据光电耦合器的通断电流计算,NEC2501的典型值是10ma,事实上,当今向电流量做到1ma的情况下光电耦合器一般就早已通断了。现以1ma电流计算,电阻器3×47k=141k,则工作电压为141V,相对应的落后零点時间约为1.5ms。假定0.5ma导细则工作电压为70V,则落后時间为722us。
光电耦合器通断時间较长,即光电耦合器电流量由0变成通断电流量这一渐变色全过程较长,造成光电耦合器特点边沿時间差别显著,商品一致性差。假定以1ma做为光电耦合器的通断电流量,那麼在220v交流电流由0V转变 到141V的全过程必须1.5ms。而由于期内的一致性难题,一部分光电耦合器很有可能会在0.5ma的情况下就通断,一部分很有可能在0.7ma的情况下通断。现假定一致性产生的最少通断电流量为0.5ma,那麼相匹配通断工作电压为71V,相匹配落后零点時间为736us,这说明,不一样光电耦合器中间零点差别很有可能做到764us!(具体检测中我检验了10个试品,在其中2个光电耦合器通断特性区别较大的时差做到50us,别的广泛在10us上下)。这为不一样机器设备应用该电源电路开展同歩生产制造了非常大的不便。
受光电耦合器通断电流量限定,该电源电路可以检验的沟通交流数据信号力度范畴窄小。以1ma测算,该光电耦合器只有检验沟通交流数据信号力度超过141V的数据信号。假如该数据信号用以同歩,那麼在机器设备开展低电压检测时将不可以获得同歩数据信号。
TZA輸出波型和规范波形相距很大,pwm占空比高过50%。具体检测中pwm占空比的时间误差做到1.2ms,在运用中该时间差不可以被忽视。
根据之上列举的每个难题造成运用交流电流过零点开展同歩品质较弱,必须改善。最先我想起的计划方案是运用电压比较器的较为作用来造成规范的波形。在交流电流的正自感电动势电压比较器輸出上拉电阻,在交流电流的负自感电动势电压比较器輸出低电频。该计划方案的时间误差仅在于电压比较器脉冲信号振荡的响应时间和电压比较器的差分信号脉冲信号屏幕分辨率。以lm319为例子,偏置电压较大为10mv,较为敏感度为5mv,5V輸出脉冲信号振荡响应速度在300ns之内,再加上asin(10e-3/311)/2//pi/50 = 100ns。二者一共相距约400ns,远小于图1所显示的计划方案。在具体运用中我应用了LM358来替代电压比较器,其参考点电流量为50na,串连1M的电阻器,达到参考点电流量的工作电压为50na×1M=50mv。依照st-lm358材料,其开环增益相频特性1k一下能够做到100db,因而理论上键入1mv的脉冲信号仍然能够鉴别,和前面假定对比取50mv,asin(50mv/311)/2/pi/50 = 500ns,放大仪的SR为0.6V/us,假定变换到4V,必须7us。因而应用LM358的绝对误差为7.5us,而事实上因为每一个元器件的关联性,因而在同歩上误差应当低于1.5us。
计划方案定出来之后就应当开展电路原理了,在具体电源电路调节的情况下碰到许多难题,现纪录在此供之后参照。关键难题包含有:
针对差分信号放大器电路欠缺基本上的了解,最开始考虑到用电阻分压电源电路,依照较大工作电压311V,电阻分压1:100,采用2M电阻器串连一个20k,取20k两边的工作电压,基础理论较大差为3.11V的模样,电源电路如图2-1所显示。该电源电路最后以不成功结束。历经学习培训和搜索缘故,是由于沒有靠谱的工作中点,换句话说沒有统一的参照地,浮地键入没法完成变大。一样由于这一缘故,在网络上找寻的如图2-2所显示的电源电路也以不成功结束。


为了更好地可以对差分信号运算放大器给予统一的参照标准最后对图2-2开展改动,各自从差分信号键入的 端和-端引一个大电阻器到检测系统软件的“地”,由于是单开关电源变大充分考虑LM358的共模键入数据信号范畴0-VCC-1.5V,因为二极管限幅,二极管两直流电压数最多0.7V,又由于针对去在其中间脉冲信号联接到地,正负极端对地键入的工作电压范畴为-0.35到 0.35。最后电源电路如图所示3所显示,该电源电路能够完成设计方案作用。


经验交流:
了解运放电路的共模键入范畴,这对放大器电路设计方案很重要。假如键入数据信号超出共模电压范畴,放大仪将不可以一切正常工作中。
一切数据信号藕合全是必须电流量推动的,放大仪过流保护及其不一样机器设备间“地”的联接并不是电阻器越大越好。当时设计图纸3的电源电路,最开始R2和R3取500K时,用数字示波器双通道内存与此同时测试测试地到R2,R3两边差分信号工作电压,表明其具备同样的波型,力度8V上下。理论上其原R2,R3两边波型力度应当为0.35V,相位差反过来。历经不断实验,发觉其缘故就取决于历经R2,R3电流量过小早已沒有做到共“地”的实际效果了,减少R2,R3电阻值检测波型和基础理论一致。
当时为了更好地安全性测试220V直流电压波型,查看了浮地检测技术的相关资料。与此同时历经试验认证,浮地检测务必要将数字示波器和被检测系统软件的公共性地断掉,从总体上便是让测试设备和被测试平台不具有同样的参照地电位差,那样接线示波器探头的地到被测试平台才不容易产生安全事故。拿本试验举例说明,假定大家必须精确测量电压即时波型,如何精确测量呢。我们可以那样检测,数字示波器供电系统时三芯电源插头只联接L和N端,接地装置不联接,那样就可以根据接地装置夹夹在电压的一端,用摄像头去精确测量另一端的波型了。自然最好是或是在接地装置夹串连以大电阻器去接电压一端,摄像头也串连一大电阻器去接电压另一端。如果不那样检测会有哪些不良影响???如果不那样检测,由于示波器探头的接地装置夹是和三芯电源插头接地线通断的,在根据接地装置夹去夹火线零线或是零线是就等同于把火线零线或零线立即与地面相接,如果是零线还没事儿,如果是火线零线那必定短路故障!十分风险!!!

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