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1、(10)申请公布号 CN 102157910 A (43)申请公布日 2011.08.17 CN 102157910 A *CN102157910A* (21)申请号 201010604783.6 (22)申请日 2010.12.24 H02H 3/00(2006.01) G01R 31/00(2006.01) (71)申请人 深圳和而泰智能控制股份有限公司 地址 518000 广东省深圳市南山区科技园科 技南十路深圳技术创新大楼 D 座 10 层 (72)发明人 曾建汝 秦宏武 (74)专利代理机构 深圳市科吉华烽知识产权事 务所 44248 代理人 胡吉科 (54) 发明名称 一种检测装置。
2、与方法及使用该装置或方法的 负载 (57) 摘要 本发明涉及电子控制与调节领域， 提供了一 种检测装置与方法及使用该装置或方法的负载。 所述的装置包括 ： PTC 模块 M102， 用于交流负载 模块 M103 工作异常时的保护 ； 过零获取模块一 M104， 用于获取交流电一输入端的过零状态检测 信号 ； 过零获取模块二M106， 用于获取流经PTC模 块 M102 的交流电另一端过零状态检测信号 ； 控制 模块 M105， 用于过零检测状态信号的获取， 通过 对比具有 PTC 器件电路的交流负载两端的过零状 态判断交流负载是否工作正常， 如异常则关闭电 源或者警报。本发明的有益效果是 ： 。
3、能快速、 准确 的判断交流负载是否工作异常， 无论其工作在全 功率、 半功率 （隔波） 、 斩波工作状态下， 均可实现。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 CN 102157915 A1/1 页 2 1. 一种检测装置， 其特征在于， 所述的装置包括 ： PTC 模块 （M102） ， 用于交流负载模块 （M103） 工作异常时的保护 ； 过零获取模块一 （M104） ， 用于获取交流电一输入端的过零状态 检测信号 ； 过零获取模块二 (M106)， 用于获取流经 PTC 模块 （M102） 的。
4、交流电另一端过零状 态检测信号 ； 控制模块 (M105)， 分别连接过零获取模块一 （M104） ， 过零获取模块二 (M106)， 用于通过对负载两端过零状态是否一致的检测， 判读交流负载是否工作正常， 进而控制负 载电源的开关。 2. 根据权利要求 1 所述的检测装置， 其特征在于， 所述的装置还包括 ： 可控开关 （M101） ， 与控制模块 (M105) 连接并与交流负载模块 （M103） 串联， 用于对交流电输入的开关 控制 ； 报警模块 （M107） ， 与所述控制模块 （M105） 连接的， 用于当电路工作异常时发出警报。 3. 根据权利要求 1 所述的检测装置， 其特征在于 。
5、： 所述的控制模块 (M105) 是单片机或 者可编程逻辑器件或者 PC 机， 所述的可控开关 （M101） 为可控硅或者继电器。 4. 根据权利要求 1 所述的检测装置， 其特征在于 ： 所述的交流电为家用市电， 并且过零 获取模块一 （M104） 获取的是市电零线的过零状态， 所述的过零获取模块二 (M106) 获取的 是市电火线的过零状态。 5. 根据权利要求 1 至 4 任一项所述的检测装置， 其特征在于 ： 所述的过零获取模块一 （M104） 包括分别与电位点 N 连接的分压电阻， 滤波电容， 用于电压钳位的第一二极管与第 二二极管， 并且第一二极管正极接地， 负极连接电位点 N， 。
6、第二二极管正极接电位点 N， 负极 连接钳位电压， 电位点 M 为被测电位点， 过零获取模块二 (M106) 也有同样的结构。 6. 一种检测方法， 所述的方法包括 ： 601、 获取输入交流电一输入端的过零状态 A ； 602、 获取流经 PTC 器件的交流电另一输入端的过零状态 B ； 603、 对比 A、 B 状态， 判断负载是否工作正常， 如果工作异常则关闭负载电源或 / 和发 出警报 ； 如权利要求 6 所述的检测方法， 其特征在于， 所述的 602 步骤之前还包括 ： 判断交流电 输入是否在特定半波， 如果是， 则继续进行检测， 如果否， 则退出并在下一时钟周期重新检 测。 7. 。
7、如权利要求 6 或 7 所述的检测方法， 其特征在于 ： 所述的关闭负载电源， 具体为控制 模块 （M105） 向可控开关 （M101） 输出控制信号关闭电源， 该可控开关为可控硅或者继电器。 8. 一种负载， 其特征在于 ： 所述的负载使用如权利要求 1 至 5 任一项所述的装置进行 状态检测与安全控制。 9. 如权利要求 9 所述的负载， 其特征在于 ： 所述的负载使用如权利要求 6 至 8 任一项 所述的方法进行状态检测与安全控制。 权 利 要 求 书 CN 102157910 A CN 102157915 A1/4 页 3 一种检测装置与方法及使用该装置或方法的负载 技术领域 0001。
8、 本发明涉及电子控制与调节领域， 尤其涉及一种特定条件下对大功率负载的工作 状态进行检测并对其进行安全控制的装置， 方法与使用该装置或方法的负载。 0002 背景技术 0003 PTC 温度保护开关经常使用于交流负载的安全控制领域， 特别是大功率发热体、 马 达的产品经常会用到 PTC 温度保护开关， 主要目的是当产品出现异常现象时， PTC 温度保护 开关起到保护作用。例如 ： 暖风机出风口被堵塞， 持续工作， 导致发热丝过热 ； 搅拌机长时 间超载工作， 引起马达过热等现象。 0004 然而 PTC 温度保护开关在特定条件下， 还会闭合， 用户没有排除故障的情况下， 为 了避免 PTC 温。
9、度保护开关的双金属片再次闭合， 单纯使用 PTC 温度保护开关没有很好地保 护以上现象。 0005 为了提醒用户排除产品故障， 或者让系统做出反应或自动调整保护产品， 以免造 成其它不良伤害， 就需要系统及时准确的检测 PTC 温度保护开关是否动作。一般采用的方 式 ： 1、 利用过零检测， 直接判断是否有过零信号， 其不足之处是只有在负载全导通的情况 下， 才能进行检测， 在半功率或者斩波的情况下， 该方法无法实现。2、 利用过零检测的交流 过零高低电平的脉宽是否一致。其不足之处 ： 容易出现误检测的现象， 且检测时间延时较 长。3、 检测负载电流， 检测负载电流大小， 确认负载是否在正常工。
10、作， 其不足之处在于对电 路设计、 器件选型要求较高。 发明内容 0006 为了解决现有技术中的上述问题， 本发明提供了一种检测装置， 所述的装置包括 可控开关 M101， 用于对交流电电源输入的开关控制 ； PTC 模块 M102， 用于交流负载异常工作 的保护 ； 过零获取模块一 M104， 用于获取交流电一输入端的过零检测信号 ； 过零获取模块 二 M106， 用于获取流经 PTC 器件交流电另一输入端的过零检测信号 ； 控制模块 M105, 并且 控制模块 M105 分别连接可控开关 M101， 过零获取模块一 M104， 过零获取模块二 M106， 用于 对过零检测状态信号的获取， 。
11、对电路工作状态的判断与负载的控制 ； 报警模块 M107， 所述 报警模块 M107 与所述控制模块 M105 连接， 用于当电路工作异常时输出警报。 0007 所述的可控开关为可控硅或者继电器， 所述的控制模块 M105 可以是单片机或者 可编程逻辑器件或者 PC 机。 0008 本发明提供了一种交流负载工作状态检测方法， 所述的方法包括如下步骤 ： 获取输入交流电一输入端的过零状态 ； 判断交流电输入是否在特定半波， 如是则继续进行检测， 如否则返回并在下一时钟周 期重新检测 ； 获取流经 PTC 器件交流电另一输入端的过零状态 B ； 说 明 书 CN 102157910 A CN 10。
12、2157915 A2/4 页 4 对比 A、 B 状态， 判断负载是否工作正常， 如果正常则返回并在下一时钟周期重新检测， 否则关闭负载电源或 / 和发出警报。 0009 本发明还提供一种负载， 该负载使用所述的装置或 / 和方法对其工作状态检测与 安全控制。 0010 本发明利用简单的电路设计， 对大功率负载设备的工作状态进行检测， 可以快速、 准确的实现对大功率负载的工作状态的检测并实现电路的安全控制， 当电路工作异常时 候， PTC 器件起到保护作用而呈高阻状态， 进而改变了电路被测电位点的相位。本发明通过 对负载两端过零状态是否一致的检测， 判读交流负载是否工作异常， 无论其工作在全功。
13、率、 半功率 （隔波） 、 斩波工作状态下， 均可实现。 附图说明 0011 图 1 是本发明提供的检测装置的结构模块图 ； 图 2 是本发明提供的检测方法流程示意图 ； 图 3 是本发明实施例提供的具体电路图。 具体实施方式 0012 下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。 0013 如图 1 所示为本发明提供的检测装置的模块图。本发明通过检测交流负载两端的 过零状态， 即在一个时间点， 获取负载两端代表当前相位的正负电平， 通过逻辑关系， 判断 交流负载是否工作异常， 进而关闭电源或者警报。 作为本发明提供的实施例， 本发明所述的 交流电指的是家用市电。 0014 该装置包括可。
14、控开关 M101， 与交流负载串联再连接火线的 PTC 模块 M102， 用于检 测交流市电零线过零状态的过零获取模块一 M104， 用于检测流经 PTC 模块的交流电火线过 零状态的过零获取模块二M106， 控制模块M105分别与过零获取模块一M104， 过零获取模块 二 M106 连接， 用于获取其在一时间点各自的过零状态， 控制模块还与可控开关 M101， 报警 模块 M107 连接， 用于当控制模块判断交流负载工作异常时， 作出关闭电源输入或者报警或 同时关闭电源和 / 或报警等。 0015 控制系统完成启动并初始化后， 系统控制可控开关打开电源， 大功率负载开始工 作， 通过检测与交。
15、流零线直接连接的过零获取模块一 M104 的高低电平状态， 判断其是否在 正半波工作， 如在负半波状态下， 则返回重新检测， 如该状态在正半波状态下， 则进一步获 取过零获取模块二 M106 的过零状态。 0016 如负载模块 M103 工作正常， PTC 器件 M102 工作在正常状态下， 市电加在负载模块 M103 两端， 通过过零获取模块一 M104 检测的过零状态 A 与通过过零获取模块二 M106 检测 的过零状态 B 应该相反， 分别显示为高电平与低电平。 0017 如负载模块工作异常， 在PTC器件处于高阻保护状态下， 交流电压加在PTC器件两 端， 引起过零获取模块二检测的电位。
16、相位的改变， 通过过零检测一 M104 检测的过零状态 A 与通过过零检测二M106检测的过零状态B应该一致， 即过零获取模块一的检测的电位为高 电平情况下， 过零检测模块二处检测的电位为高电平。 0018 此外控制系统还通过多次采集数据， 在多个交流半波中多次采样， 作出负载是否 说 明 书 CN 102157910 A CN 102157915 A3/4 页 5 在异常工作状态的判断， 如异常则快速反应， 作出报警、 关闭负载输出、 显示闪烁等系列系 统处理操作。 0019 如图 2 所示为发明提供的检测方法流程示意图。 0020 在步骤S201中， 装置完成初始化工作， 包括控制模块向可。
17、控开关M101发送控制指 令， 确认其正常工作。 0021 在步骤 S202 中， 获取交流电火线或零线的过零状态， 在本发明提供的实施例中， 该过零检测模块获取的是交流电零线的过零状态 A， 该过零状态作为判断交流负载负载是 否正常工作的参照状态。 0022 在步骤S203中， 根据步骤S202获得的过零状态判断交流电是否处于特定的半波， 在本发明提供的实施例中， 判断交流电零线是否处于正半波， 如果不是处于正半波则返回， 并在下一时钟周期重新检测， 如果处于正半波， 则继续进行步骤 S204。 0023 在步骤 S204 中， 通过和步骤 S203 同样的方法获取交流负载与 PTC 器件间。
18、电位的 过零状态 B。 0024 在步骤 S205 中， 通过获取的过零状态 A 与过零状态 B 判断交流负载是否处于异常 工作状态， 如工作正常， 则退出， 并在下一个时钟周期重新检测， 否则执行 S206 步骤。 0025 在步骤 S206 中， 采取关闭负载电源或者发出警报等。 0026 该判断逻辑如下表所示 ： 如图 3 为本发明实施例提供的具体电路图。 0027 单片机分别连接两个过零检测模块， 该两过零检测模块结构一致， 下面以过零检 测模块一作为说明。如图 3， 电位点 M 为中电阻 R2， R4 间的电位点， 电位点 N 为电阻 R6 与单 片机控制模块之间的电位点。该检测模块。
19、在于检测交流电零线输入经过电阻 R4 后电位点 M 的过零状态， 串联的分压电阻 R5， R6 一端与被测电位点 M 连接， 另一端与单片机一端口连 接， 并且在电位点 N 点处设置滤波电容 C4， 并且 C4 另一端接地， 此外， 在电位点处还设置 用于电压钳位的第一二极管与第二二极管， 并且第一二极管正极接地， 负极连接电位点， 第二二极管正极接电位点， 负极连接钳位电压。 0028 如图所示， 该电路还设置为该装置提供直流电源的电源模块， 该电源模块采用半 波整流的方法获得装置所需的 5V 电源。 0029 如图所示， 本发明的实施例的可控开关为可控硅， 该可控硅的控制端与单片机的 一端。
20、口连接， 用于单片机对其开关状态的控制。 可控硅的一端连接交流市电的火线， 另一端 连接 PTC 器件， 再连接交流负载， 该交流负载一般为大功率负载设备， 如马达， 发热丝等， 本 发明的实施例为大功率发热丝。 说 明 书 CN 102157910 A CN 102157915 A4/4 页 6 0030 PTC 器件在电流过大或者使用过长时候， 当发热至温度超过一定值后变为高阻状 态， 进而保护交流负载， 另一方面也改变了过零获取模块二 M106 的测试点的交流电相位， 本装置根据该点过零点是否与输入零线的过零点是否不一致来检测交流负载的工作状态， 如工作异常， 则采取切断电源、 发出警报。
21、等措施进一步保护电路与电力不被损坏。 0031 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在 不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的 保护范围。 说 明 书 CN 102157910 A CN 102157915 A1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102157910 A CN 102157915 A2/3 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102157910 A CN 102157915 A3/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102157910 A 。