專利名稱：用于監測輸入電壓的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于監測輸入電壓的設備和方法，更具體地講，涉及一種用于監測輸入給電器的輸入電壓的電平的輸入電壓監測設備和方法。
背景技術：
通常，當額定電壓輸入給電器時，電器(如，空調器)可正常地操作。在這方面，帶有包含在其中的用于保護其免受過電壓的裝置的電器已經在市場上出售。
這樣的傳統空調器包括過電壓保護器，該過電壓保護器包括與整流輸入交流電(AC)電流以將其轉換成直流電(DC)電流的整流器的輸入端并聯連接的可變電阻、和在AC電源和可變電阻之間串連地連接的熔斷器。主電路連接到整流器的輸出端以從整流器接收DC電流并且將其提供給空調器的每一構件。
如果來自AC電源的AC功率施加于空調器，那么AC電流由整流器整流成DC電流，該DC電流然后被提供給空調器的每一構件。此時，假如輸入AC電壓是超過空調器的額定電壓的范圍的過電壓，那么可變電阻的電阻降低，引起電流流向可變電阻。結果，可變電阻的熔斷器上級被燒毀，以防止過電壓施加于整流器。
然而，上述的傳統空調器的過電壓保護器是令人滿意的，因為當空調器被施加過電壓時，由于熔斷器燒斷，其每一電路能夠被保護免受過電壓，但是，也存在缺點，因為即使輸入電壓被恢復到其正常狀態，除非燒斷的熔斷器用新的來代替，否則空調器不能被重新使用。

發明內容
因此，本發明的一方面在于提供一種能夠監測輸入給電器的輸入電壓的電平的輸入電壓監測設備和方法。
本發明的另一方面在于提供一種能夠使用零交叉檢測電路來測量輸入電壓的電平的輸入電壓監測設備和方法。
本發明的另一方面在于提供一種當輸入給電器的輸入電壓不是額定電壓時能夠切斷給電器的功率，并且當輸入電壓恢復到額定電壓時將功率施加于電器的輸入電壓監測設備和方法。
將在接下來的描述中部分闡述本發明另外的方面和/或優點，還有一部分通過描述將是清楚的，或者可以經過本發明的實施而得知。
根據本發明，通過提供一種輸入電壓監測設備能夠實現以上和/或其它方面，該設備包括輸入電壓檢測裝置，用于根據輸入給電器的輸入電壓的電平來產生高或低信號；和微型計算機，用于測量高或低信號的持續時間并且根據測量出的持續時間來確定輸入電壓的電平。


通過下面結合附圖對實施例進行的描述，本發明這些和/或其他方面和優點將會變得清楚和更易于理解，其中圖1是根據本發明的第一實施例的輸入電壓監測設備的電路圖；圖2a到2d是來自圖1的輸入電壓監測設備的輸出脈沖信號的波形圖；圖3是示出圖1的輸入電壓監測設備的操作的流程圖；圖4是根據本發明的第二實施例的輸入電壓監測設備的電路圖；和圖5a到5d是來自圖4的輸入電壓監測設備的輸出脈沖信號的波形圖。
具體實施例方式
現在將詳細地參照本發明的實施例，其例子顯示在附圖中，其中，相同的標號始終表示相同的部件。以下，通過參考附圖來描述實施例以解釋本發明。
首先，將參照圖1到圖3來描述本發明的第一實施例。圖1是根據本發明的第一實施例的輸入電壓監測設備的電路圖。如該圖中所示，輸入電壓監測設備包括零交叉檢測器(zero crossing detector)10，用于檢測來自AC電源33的AC功率的零交叉；微型計算機20，用于根據來自零交叉檢測器10的輸出脈沖信號來確定輸入給電器的輸入電壓的電平；和功率繼電器30，用于響應于來自微型計算機20的控制信號，來施加或切斷供給空調器的各個構件，如壓縮機31、鼓風機32等的AC電功率。
零交叉檢測器10包括光電耦合器11、連接到光電耦合器11的輸入部分的電阻器R1和R2、和連接到光電耦合器11的輸出部分的上拉電阻器R3。光電耦合器11的輸入部分包括用于當超過預定值的電流流過其時發光的光電三端雙向可控硅開關元件(phototriac)12組成，并且光電耦合器11的輸出部分包括用于接收從光電三端雙向可控硅開關元件12發出的光的光電晶體管13。
如果輸入給零交叉檢測器10的AC電壓低于參考電壓，那么流過光電三端雙向可控硅開關元件12的電流不足以使光電三端雙向可控硅開關元件12發光，從而光電晶體管13斷開，從而高信號被輸入給微型計算機20。
然而，如果輸入給零交叉檢測器10的AC電壓高于參考值，那么光電三端雙向可控硅開關元件12發光，因此引起光電晶體管13被開啟，從而，低信號被輸入給微型計算機20。在這里，參考電壓由連接到光電耦合器11的輸入部分的多個電阻器R1和R2來確定。
以下，將參考圖2a到2d來描述來自圖1中的零交叉檢測器10的輸出脈沖信號。圖2a是輸入給空調器的AC電壓的波形圖，圖2b是當AC電壓是過電壓A時來自零交叉檢測器10的輸出脈沖信號的波形圖，圖2c是當AC電壓是額定電壓B時來自零交叉檢測器10的輸出脈沖信號的波形圖，和圖2d是當AC電壓是低電壓C時來自零交叉檢測器10的輸出脈沖信號的波形圖。
如圖2b、2c和2d的波形圖所示，零交叉檢測器10當AC電壓高于參考電壓時連續地輸出低信號L，并且當AC電壓低于參考電壓時連續地輸出高信號H。結果，零交叉檢測器10以脈沖波的形式提供輸出信號。
另外，當AC電壓的峰值在同一周期較低時，零交叉檢測器10輸出具有較高占空比或較寬的脈沖寬度的脈沖信號。即，當AC電壓是過電壓A(見圖2b)時的占空比或脈沖寬度小于當AC電壓是額定電壓B(見圖2c)時的占空比或脈沖寬度，和當AC電壓是低電壓(見圖2d)時的占空比或脈沖寬度大于當AC電壓是額定電壓B(見圖2c)時的占空比或脈沖寬度。
因此，通過計算從零交叉檢測器10輸出并且輸入給微型計算機20的脈沖信號的占空比或脈沖寬度，能夠得知輸入AC電壓的電平。例如，如果當輸入額定電壓(220～230V)時，占空比的參考范圍是40～45％，那么當計算出的占空比小于40％時，輸入電壓能夠被確定是過電壓，當計算出的占空比超過45％時，輸入電壓能夠被確定是低電壓。還能夠確定關于相應于每一占空比的輸入電壓的電平。
另一方面，例如，如果當輸入額定電壓(220～230V)時，脈沖寬度的參考范圍是0.05～0.08ms，那么當測量出的脈沖寬度小于0.05ms時，輸入電壓能夠被確定是過電壓，當測量出的脈沖寬度超過0.08ms時，輸入電壓能夠被確定是低電壓。還能夠確定關于相應于每一脈沖寬度的輸入電壓的電平。
微型計算機20預存儲關于分別相應于各個輸入電壓電平的占空比或脈沖寬度的數據。
以下，將參考圖3來描述圖1中所示的輸入電壓監測設備的輸入電壓監測操作。在向輸入電壓監測設備被設置在其中的空調器施加功率的情況中，零交叉檢測器10輸出然后被輸入給微型計算機20的脈沖信號(步驟40)。
微型計算機20計算輸入的脈沖信號的占空比(步驟42)，并且確定計算出的占空比是否在參考范圍之內(步驟44)。在這里，參考范圍是當輸入電壓是額定電壓時輸出的脈沖信號的占空比的范圍。
如果計算出的占空比在參考范圍之外，那么微型計算機20確定計算出的占空比是否小于參考范圍(步驟46)。如果計算出的占空比小于參考范圍，那么微型計算機20確定輸入電壓是高于額定電壓的過電壓(步驟48)，然后將控制信號發送給功率繼電器30以切斷供給空調器的各個構件，如壓縮機31、鼓風機32等的電功率(步驟50)。然而，如果計算出的占空比大于參考范圍，那么微型計算機20確定輸入電壓是低于額定電壓的低電壓(步驟52)，然后返回步驟40。
另一方面，在步驟44中計算出的占空比被確定在參考范圍之內的情況下，微型計算機20確定輸入電壓是正常電壓(步驟54)，然后范圍步驟40。
盡管圖3中所示的輸入電壓監測操作僅僅確定輸入電壓是過電壓還是低電壓，然而它還能夠按需要使用占空比來確定輸入電壓的電平。另外，輸入電壓監測操作可以使用計算出的脈沖寬度來確定輸入電壓的電平。
接下來，將參考圖4和圖5來描述本發明的第二實施例。圖4是根據本發明的第二實施例的輸入電壓監測設備的電路圖。除了零交叉檢測器60之外，圖4的配置與圖1的配置相同，并且對其的描述也與對圖1的相應配置的描述完全相同。
如圖4中所示，零交叉檢測器60包括用于全波整流從AC電源33輸入的AC電流的橋式二極管61、光電耦合器62、連接到光電耦合器62的輸入部分的多個電阻器R4和R5和反向電壓防護二極管65、和連接到光電耦合器62的輸出部分的上拉電阻器R6。光電耦合器62的輸入部分包括用于當超過預定值的電流流過其時發光的光電二極管63，并且光電耦合器62的輸出部分由包括用于接收從光電二極管63發出的光的光電晶體管64。
如果輸入給光電耦合器62的全波整流的電壓低于參考電壓，那么流經光電二極管63的電流不足以使光電二極管63發光，從而光電晶體管64斷開，從而高信號被輸入給微型計算機20。
然而，如果輸入給光電耦合器62的全波整流的電壓高于參考電壓，那么光電二極管63發光，因此引起光電晶體管64被開啟，從而，低信號將被輸入給微型計算機20。在這里，參考電壓由連接到光電耦合器62的輸入部分的電阻器R4來確定。
以下，將參考圖5a到5d來描述來自圖4中的零交叉檢測器60的輸出脈沖信號。圖5a是輸入給光電耦合器62的全波整流的電壓的波形圖，圖5b是當全波整流的電壓是過電壓D時來自零交叉檢測器60的輸出脈沖信號的波形圖，圖5c是當全波整流的電壓是額定電壓E時來自零交叉檢測器60的輸出脈沖信號的波形圖，和圖5d是當全波整流的電壓是低電壓F時來自零交叉檢測器60的輸出脈沖信號的波形圖。
如圖5b、5c和5d的波形圖所示，零交叉檢測器60當全波整流的電壓高于參考電壓時連續地輸出低信號L，并且當全波整流的電壓低于參考電壓時連續地輸出高信號H。結果，零交叉檢測器60以脈沖波的形式提供輸出信號。
類似第一實施例，在第二實施例中，當全波整流的電壓的峰值在同一周期較低時，零交叉檢測器60輸出具有較高占空比或較寬的脈沖寬度的脈沖信號。因此，通過計算從零交叉檢測器60輸出的脈沖信號的占空比或脈沖寬度來確定輸入電壓的電平的操作以與第一實施例中相同的方式來執行。
另一方面，應該注意的是本發明可應用到其的零交叉檢測器可以被實施為各種結構以及第一和第二實施例中所示的結構。
從以上描述中清楚可知，根據本發明，使用零交叉檢測電路能夠測量輸入電壓的電平。
此外，當非額定電壓被輸入給電器時，供給電器的電功率能夠被切斷以保護該器械免受非額定電壓。
此外，在由于非額定電壓的輸入而切斷電功率之后，額定電壓被輸入給電器的時候，電功率能夠被施加于電器以恢復系統。
盡管顯示和描述了本發明的一些實施例，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離由所附權利要求和其等同物限定其范圍的本發明的原理和精神的情況下，可以在這些實施例中做出改變。
權利要求
1.一種輸入電壓監測設備，包括輸入電壓檢測裝置，用于根據輸入給電器的輸入電壓的電平來產生高或低信號；和微型計算機，用于測量上述的高或低信號的持續時間并且根據測量出的持續時間來確定上述的輸入電壓的電平。
2.如權利要求1所述的輸入電壓監測設備，其中上述的輸入電壓檢測裝置用于輸出其中上述的高和低信號交替地持續的脈沖信號；和上述的微型計算機用于測量上述的脈沖信號的脈沖寬度，并且根據測量出的脈沖寬度來確定上述的輸入電壓的電平。
3.如權利要求2所述的輸入電壓監測設備，其中上述的輸入電壓檢測裝置是用于如果上述的輸入電壓的絕對值低于參考電壓那么產生上述的高信號，并且如果其高于參考電壓那么產生上述的低信號的零交叉檢測器；和上述的微型計算機用于，如果上述的脈沖寬度大于參考值，那么確定上述的輸入電壓是低電壓，并且如果其小于參考值，那么確定上述的輸入電壓是過電壓。
4.如權利要求1所述的輸入電壓監測設備，其中上述的輸入電壓檢測裝置用于輸出其中上述的高和低信號交替地持續的脈沖信號；和上述的微型計算機用于計算上述的脈沖信號的占空比，并且根據計算出的占空比來確定上述的輸入電壓的電平。
5.如權利要求4所述的輸入電壓監測設備，其中上述的輸入電壓監測裝置是用于如果上述的輸入電壓的絕對值低于參考電壓那么產生上述的高信號，并且如果其高于參考電壓那么產生上述的低信號的零交叉檢測器；和上述的微型計算機用于，如果上述的占空比大于參考值，那么確定上述的輸入電壓是低電壓，并且如果其小于參考值，那么確定上述的輸入電壓是過電壓。
6.如權利要求5所述的輸入電壓監測設備，其中，上述的輸入電壓是交流電(AC)電壓，并且上述的占空比隨著上述的AC電壓的峰值在同一周期的變化而變化。
7.如權利要求1所述的輸入電壓監測設備，其中，在確定上述的輸入電壓是過電壓時，上述的微型計算機用于切斷供給上述的電器的電功率。
8.一種輸入電壓監測方法，包括根據輸入給電器的輸入電壓的電平來產生高或低信號；測量上述的高或低信號的持續時間；和根據測量出的持續時間來確定上述的輸入電壓的電平。
9.如權利要求8所述的輸入電壓監測方法，其中上述的產生步驟包括輸出其中上述的高和低信號交替地持續的脈沖信號，上述的脈沖信號具有依據上述的高和低信號的上述的持續時間來確定的占空比；和上述的確定步驟包括計算上述的脈沖信號的上述的占空比，并且根據計算出的占空比來確定上述的輸入電壓的電平。
10.如權利要求8所述的輸入電壓監測方法，還包括在確定上述的輸入電壓是過電壓時，切斷供給上述的電器的電功率。
全文摘要
一種用于監測輸入電壓的設備和方法。監測輸入給電器的輸入電壓的電平。使用零交叉檢測電路來測量輸入電壓的電平。當輸入電壓不是額定電壓時，供給電器的電功率被切斷，并且當輸入電壓被恢復到額定電壓時，功率被施加于電器。為此，輸入電壓監測設備包括零交叉檢測器，用于根據輸入給電器的輸入電壓的電平來產生高或低信號；和微型計算機，用于測量該高或低信號的持續時間，并且根據測量出的持續時間來確定輸入電壓的電平。
文檔編號H03K5/153GK1710814SQ200510002400
公開日2005年12月21日 申請日期2005年1月20日 優先權日2004年6月18日
發明者李銀載 申請人:三星電子株式會社