[发明专利]电压检测和测量电路

说明书

技术领域

本发明一般涉及控制系统，尤其涉及用于这种系统的电压检测和测量电路。

背景技术

对于诸如工业自动化和控制系统中采用的电力电气设备，存在很多种电源。电气设备可能经受来自电源的多个不同的电源电压水平。例如，在世界上不同地理区域，电源电压可能显著不同。此外，电压可以根据不同的额定电源值而不同。

通常，希望在将电源连接至电气设备的同时检测输入电压的存在。此外，测量用于配置电气设备的输入电压的大小是有益的。

检测输入电压的一种方式是通过隔离变压器。然而，隔离电压器可能较昂贵，并且可能不提供对于控制电气设备的电压所要求的输入电压大小的准确测量。

因此，希望开发一种能够自动检测输入电压和测量这种电压的大小的电压检测和测量系统。

发明内容

简单来说，根据本发明的一个实施例，提供一种电压检测和测量电路。该电路包括操作耦合至AC电力输入线的第一齐纳二极管和操作耦合至基准电压线的第二齐纳二极管。第一和第二齐纳二极管被配置为传递来自AC电力输入线的输入AC电压的部分以产生输出波形。该电路还包括：光耦合器，其耦合至第一和第二齐纳二极管以接收来自第一和第二齐纳二极管的输出波形，以检测输入AC电压；以及处理电路，其被配置为收来自光耦合器的输出波形，以及基于该输出波形确定输入AC电压的大小。

根据另一方面，提供一种检测和测量输入AC电压的方法。该方法包括向多个齐纳二极管施加输入AC电压，以及传递输入AC电压的超过齐纳二极管的击穿电压的部分以向光耦合器提供输出波形。输出波形的特征取决于输入电压的大小。该方法还包括处理光耦合器的输出以检测输入AC电压和估计输入电压的大小。

根据另一方面，提供一种电压检测和测量电路。该电路包括AC电力输入导体以及第一和第二齐纳二极管，第一和第二齐纳二极管耦合至AC电力输入导体并且被配置为传递来自AC电力输入导体的输入AC电压的部分以产生输出波形。该电路包括耦合至第一和第二齐纳二极管的光耦合器。光耦合器被配置为接收来自第一和第二齐纳二极管的输出波形。该电路包括布置在AC电力输入线和光耦合器之间的多个电阻器。这些电阻器被配置为限制通过光耦合器和第一和第二齐纳二极管的电流。该电路还包括处理电路，该处理电路被配置为处理来自光耦合器的输出波形以检测输入电压信号和/或区分输入导体上的多个输入电压波形。

附图说明

当参照附图阅读如下详细描述时可以更好地理解本发明的这些和其它特征、方面以及优点，在全部附图中相似的附图标记表示相似的部件。

图1示出具有根据本发明各方面的电压检测和测量电路的系统。

图2示出具有根据本发明各方面的图1的电压检测和测量电路的系统的示例配置。

图3示出具有由图1的电压检测和测量电路产生的相应输出电压波形的示例输入电压波形。

图4示出根据本发明各方面的用于检测和测量输入电压的示例方法。

具体实施方式

如下文所详细讨论的，本技术的实施例起到提供电压检测和测量电路的作用，该电压检测和测量电路用于测量施加至系统，诸如控制和自动化系统的部件的输入AC电压。具体地，本技术利用多个齐纳二极管以及光耦合器来产生具有指示输入电压大小的特征的输出波形。

说明书中提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”是指所描述的实施例可以包含一个具体的特征、结构或特性，但不是每个实施例都必须包含该具体的特征、结构或特性。并且，这些用语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述具体的特征、结构或特性时，无论是否明确说明，均认为将这些特征、结构或特性结合到其它实施例是在本领域技术人员的知识范围内的。

现在转到附图，首先参照图1，示出了具有电压检测和测量电路12的系统，诸如工业控制系统10。在示出的实施例中，系统10包括AC电力输入导体14，AC电力输入导体14被配置为将来自电源16的AC电压提供给诸如由附图标记18和20表示的下游电气设备。在示出的实施例中，电压检测和测量电路12被配置为检测输入电压信号以及区分输入导体14上的多个输入电压波形。

在该示例实施例中，电路12包括第一和第二齐纳二极管22和24，第一和第二齐纳二极管22和24操作耦合至AC电力输入导体14并且被配置为传递来自AC电力输入导体14的输入AC电压的部分以产生输出波形。在示出的实施例中，第一齐纳二极管22耦合至AC电力输入导体14，而第二齐纳二极管24耦合至可以在地电位的基准电压线。