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过零检测.docx

1、过零检测整个主控板上有三种电压:AC220V、DC12V和DC5V。AC220V直接给压缩机、室外风机、室内风机和负离子产生器供电;AC220V经过降压,变为DC12V和DC5V,用于继电器和微控系统供电。供电系统如图4-3所示,AC220V先经过变压器降压,然后从插座J1输入,经过整流桥进行全波整流,通过电容C2滤波,得到DC12V,再经过稳压片7805稳压,得到DC5V。图中的采样点ZDS用于过零点的检测,二极管D1防止滤波电容C2 对采样点ZDS的影响。图 4-3供电系统4.4 过零检测电路过零检测电路如图4-4所示,用于检测AC220V的过零点,在整流桥路中采样全波整流信号,经过三极管

2、及电阻电容组成整形电路,整形成脉冲波,可以触发外部中断,进行过零检测。采样点和整形后的信号如图4-5所示。过零检测的作用是为了控制光耦可控硅的触发角,从而控制室内风机风速的大小。 图 4-4过零检测电路本文介绍的这种过零调功电路虽然简单,却能可靠的工作。它适合于各类电热器具的调功,串激式电机的调功等。可供电气工作人员参考。 字串6 该装置的电路工作原理如图1所示()。它是由电源电路、交流电过零检测电路、十进制计数器/脉冲分配器及双向可控硅等组成。220V市电经电源变压器T降压后,由二极管VD1、VD2构成的全波整流电路整流,由C滤波后供给整机电路工作。经二极管VD3、VD4全波整流后,得到的脉

3、动直流电压经R1后加到运算放大器IC1的反相输入端。当脉动电压过零(也就是交流电压过零)时,IC1便出现过零脉冲。 IC2用于对过零脉冲进行计数和脉冲分配,从而产生可控硅触发信号。S是功率调节开关,通过S改变IC2计数方式来调节交流负载的功率。例如,当S位于“3”档时,IC2进行四进制计数,每输入4个过零脉冲仅产生2个触发脉冲去触发双向可控硅导通,因而该档为半功率档。图中给出了4档,由于IC2具有10个输出端,将这些输出端适当的组合,就可以获得不同的功率档。VT接成一个大电流开关,可对不同通流量的可控硅VS进行大电流触发,从而使之可靠地工作。 其中IC1采用通用运算放大器集成电路(如LM324

4、N、TL082等)。IC2采用CD4O17。VT采用3DK4或其它中功率开关三极管均可,1OO。VS应根据负载的电流来选择,其耐压不低于600V,感性负载其耐压值还可提高。T采用23W的电源变压器,次级电压力9V。S为调功选择开关,可选用瓷质波段开关。其它元器件无特殊要求,可按图示数值选用。过零检测/脉冲捕获/单片机/16位定时器A原理。下面主要阐述该电路的工作原理:图2 模拟部分原理图考虑到交流信号中可能含有一定的直流信号,而直流信号会引起交流波形的上移或下移,这可能会导致原有交流信号没有零点,这就谈不上过零检测、周期脉冲了,因此要根据交流信号的实际情况,在交流信号的出口处用设个适当的电容,

5、起到隔直的作用。R1和R2是限流电阻,保护后面的稳压管、二极管、光电耦合器在额定功耗范围内。由于这里的交流信号源选取的是220V市电正弦信号,所以R1和R2的阻值要比较大而且功率要比较大,该系统使用的是 、1W的电阻。D1和D2是齐纳稳压管,主要作用是限压,保护整流桥的整流二极管使其反向电压在范围之内。该系统选用的稳压管型号是1N4736其稳压范围是 ,远远小于整流二极管的反向耐压。图3为稳压管的端电压(即图1中的Vi1Vi2)波形。图3 稳压管的端电压波形D3是整流桥,将交流电进行全波整流,使电流方向恒定。图4为整流桥两端的电压(即图中的V1-V3)波形。图4 整流桥的端电压波形U2是光电耦

6、合器,其作用有二:信号转变功能,将整流后的交流信号转变为脉冲信号;强弱电隔离功能,使强电部分和弱电部分在电气上处于隔离状态,在强电部分发生故障时不会损坏后面的弱电电路包括单片机系统。该系统使用的型号是4N25,有良好的开关特性,而且它的开关时间可以通过基级电阻进行调节,其集电极发射级的电压(V5)波形,见图6。图5 光电耦合器(4N25)的集电极发射级的电压波形Q1为三级管,作用是将V5的脉冲信号转化为单片机所能识别的高低电平(03.3V)。因此Q1必须工作开关状态,即工作在饱和状态和截至状态不断切换的过程中。系统中的电阻R6和R7阻值的选取主要使三级管工作在开关状态。图6为Q1工作在开关状态

7、的几个指标R6上的电流r6i=Ib,R7上的电流r7i=Ic,V5Vbe,V6Vce。图6 三级管的开关特性由图6可以看出三级管工作在饱和状态下 ,而工作在截至状态下 ,起到了良好的开关特性。TA0就直接进入单片机,R8是限流电阻防止进入单片机的电流过大。过零检测的作用可以理解为给主芯片提供一个标准,这个标准的起点是零电压,可控硅导通角的大小就是依据这个标准。也就是说塑封电机高、中、低、微转速都对应一个导通角,而每个导通角的导通时间是从零电压开始计算的,导通时间不一样,导通角度的大小就不一样,因此电机的转速就不一样。1.电路原理图1.工作原理简介D5、D6电压取自变压器次级A、B两点(14v)

8、,经过D5、D6全波整流,形成脉动直流波形,电阻分压后,再经过电容滤波,滤去高频成分,形成C点电压波形;当C点电压大于0.7V时,三极管Q2导通,在三极管集电极形成低电平;当C点电压低于0.7V时,三极管截止,三极管集电极通过上拉电阻R4,形成高电平。这样通过三极管的反复导通、截止,在芯片过零检测端口D点形成100Hz脉冲波形,芯片通过判断,检测电压的零点。1.各元器件作用及注意事项3.1D5、D6前期选用1N4148,由于耐压偏低,损坏后出现运行灯闪烁(风机失速保护)和所有指示灯闪烁(无过零信号保护)等故障,因此今后设计和维修都必需选择1N4007。3.2Q2可选用9014三极管或D9D贴片

9、三极管;该三极管开路、短路都会造成开机后内风机不转,一分钟后出现失速保护。只要元件不用错,该电路一般不会出问题。过零检测模块220V市电通过9V双抽头同芯工频变压器降压后进行交流取样,同时还为单片机系统供电,并提供给运算放大器NE5532工作所需的正负电压。过零检测电路的工作过程是:NE5532反相端接地,同相端接变压器次级50Hz无相移的取样交流信号,经开环放大后,通过限流电阻R1和5V稳压二极管D1限幅整形后,输出满足单片机I/O输入要求的TTL信号。该TTL信号在市电过零点翻转,上升沿、下降沿处为过零点。模拟部分硬件电路图,包括电源、过零采样和可控硅接口电路。220V市电由外接电源插头输

10、入,串联可控硅电路后,外接扩展电源接线板输出。同时,经220V-9V2变压器降压、整流、滤波后,提供本系统所需的低压电源,包括9V和+5V电源,+5V是经过7805稳压后得到的,为单片机系统供电。过零采样电路由运算放大器NE5532反相端接地,同相端接变压器次级50Hz交流信号,经开环放大、整形后输出满足单片机I/O输入要求的TTL信号。图2中与输入插头、输出接线板相连的导线加粗,表示需承载大电流通过,串联其中的保险管,以保证输出电路短路时的系统安全。可控硅控制电路选用的是双向大功率可控硅BTA20,还需加装散热片。过零检测调光器 性能优良的调光电路多数调光电路虽然简单易做,但都不稳定,特别是

11、在弱光时经常出现闪光现象,使用起来极其不便。 本文介绍的调光电路采用电力线过零检测,可控硅同步触发,导通角0180,稳定可靠。电路原理如上图:C2、D1、D2、D3、C3构成电路所需5V电源。IC1A及外围电路构成交流电过零检测,在IC1的脚上产生与交流电过零时相对应的负向脉冲,经R6、D7、C5构成的积分电路产生与电力交流同步的锯齿波加至IC1的脚,与脚的基准电压相比较,当此锯齿波电压低于脚的基准电压时,脚为低位,当此锯齿波电压高过脚基准电压时,脚输出高电位触发可控硅导通。调节脚基准电压的高低,即可改变可控硅进入导通的时间从而达到调光的目的。因此采用该电路加上不同的控制电路还可构成触摸调光、遥控调光、自动调光等功能更强的电路。 字串3电路制作:只要元件正确即可。R7作为导通角最大值的设定电阻,R9是导通角的最小值设定电阻,这两个电阻可用定值电阻。R8为调光电阻。如果想进一步简化,电路中的C4、C6、R11可以不用。 可控硅过零触发调压器字串9 2、同步电压过零检测电路如图2 所示, 同步电压由变压器原边输入, 经变压器隔离后的副边电压经R1 和C1 组成的移相电路移相,通过运放TLC274进行过零比较、光耦6N136光电隔离后,通过74HC14反相后送到单片机的过零检测输入。当同步电压过零时,过零检测输入高电平。其他时候,过零检测输入低电平。

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