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关于采用过零信号检测电网电压的一种方法
蔡国浩
（广东省佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司，广东 佛山 582311）
摘 要：随着电子电器设备应用的日益广泛，过零采样信号用于检测电网已经越来越普遍了，且这种应用多用于计数计时，如果需
要检测电网电压信号，一般需要增加更多的芯片端口资源进行检测，增加外部电路的复杂度。本文提出一种采用过零信号检测电网电压的应用技巧，通过硬件电路实现过零电路翻转的不对称性，通过软件算出时间差，通过查表得到电网电压，解决芯片资源紧张，硬件空间紧张的问题。关键词：过零检测；电网电压
0 前言
目前检测电网电压大多采用单独回路进行检测，整流滤波后通过单片机的ADC模块读取电压输入的AD值，其缺点是占用外围资源，需要额外的硬件 开支。
1 过零检测实现电网电压实现的一种构思方法孔通道憋泵问题。2.5 施工效果
（一）共成孔3个，孔深均为510m，总进尺1530m，终孔直径均达到Ф153mm。（二）平均成孔周期13天。（三）钻孔轨迹平滑，无较大起伏，有利于瓦斯抽采。2.6 上分层钻孔施工经验总结
（一）掌握地层详细信息、做好记录、选择合理布孔层位。（二）扩孔、注浆可作为处理塌孔段的主要技术措施。（三）严格控制钻孔轨迹，尤其是前期爬升、下降孔段。（四）钻进中实时监视钻进系统压力，做到科学钻进。（五）憋泵时及时处理，严禁长时间高压憋泵，以免发生严重卡钻事故。（六）复合钻进工艺对钻孔轨迹平滑控制起到关键性作用。
参考图1，过零检测实现的电路方案，ACIN认为是零火线输入的火线，VDD为单片机输入的电压，接地符号为开关电源输出的GND，可以看到当三极管Q1,Ube大于0.6V三极管就开始导通；假若下面取（R1+R2）:R2的分压比值取101:1，设ACIN相对GND网络的电压为Uon，则Uon=101*0.6V≈66V时导通。此
（三）解决下分层钻孔高度17-20m处破碎带成孔问题，是成为下分层高位钻孔成功的关键。3.3 采取技术措施
（一）借鉴上分层钻孔经验，修改设计，使钻孔轨迹以＞16°的倾角通过破碎带，从而保证破碎带的稳定性。（二）为了满足设计要求，选用降斜能力更强的孔底马达（1.25°~1.75°）。（三）合理控制泵量，减少水压对地层的破坏。3.4 施工效果
（一）共成孔7个，孔深均为350m以上钻孔3个，500m以上钻孔4个，总进尺3113.5m，终孔直径均达到Ф153mm，钻孔轨迹距离煤层顶板25m。（二）平均成孔周期9天。
（三）更换马达后造斜能力由0.8°/3m增加到1.5~2°/3m。
3.5 下分层钻孔施工经验总结
（一）掌握地层详细信息、做好记录、选择合理布孔层位。（二）扩孔、注浆可作为处理塌孔段的主要技术措施。（三）采用1.75°马达施工爬坡段，减少穿过破碎地层长度，确保破碎地层稳定。（四）合理控制泵量，减少水流对地层破坏。（五）采用定向钻进和复合钻进方式，确保钻孔轨迹平滑。
参考文献：［1］李晓泉.采空区高位钻场与高抽巷瓦斯抽采方法对比及实例分析［J］.煤矿安全,2011,42（5）:122－125.［2］陈殿赋.厚煤层顶板定向钻孔技术研究与应用［J］．煤炭安全,2015,46（4）:122-124,127.
3 下分层钻孔施工情况
3.1 数据分析（一）层位选择：21~28m稳定岩层。（二）选择依据：前期在该层位施工最大钻孔深度210m，地层稳定性好。
3.2 施工存在问题及原因分析（一）定向钻进中返水变小（不憋压），扫孔下钻时，80~90m（高度17~20m）处倾角增幅达到4°以上，定向钻具无法下入原孔。（二）80~90m孔段异常破碎，因穿越倾角偏小（11°左右）塌孔严重掩埋钻具所致，下钻时岩屑将钻具垫起使其无法顺利进入原孔。
2017年第7期
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时，我们需要确认开关电源输出GND与零线的电压差。类似电热电器的产品，一般我们输出12V，假定GND与零线电压差为-12V，那么过零翻转
图1点为54V,参考图2所示，
当翻转点在54V的时候，大致会得到一个不对称的方波，其占空比受电网ACIN影响以及过零翻转点影响。然后信号的每次高低电平转换均产生一次中断信号输入，通过读取两个过零中断产生时的时间差，转换成对应的电压。
图2
2 硬件设计方法
2.1 设计合理的GND电平
为了得到更好的过零翻转点，以下简称为Uzero，已知Uzero=GND+Uon，一般而言，采用BUCK-BOOST拓扑开关电源方案，GND为负，以一般电热产品分析，GND约为-12V，此时Uon取66V，则Uzero为54V。此处要注意Uzero的取值的绝对值要适当做大，否则会导致检测的精度大大降低，同样的，Uzero过大也会导致另一个问题，就是检测电压的范围大大减少，所以要在范围与精度间进行折中选择。类似的，采用BUCK拓扑开关电源方案，GND为相线，即0V，此时Uzero=Uon。
2.2 设计合理的Uon
参考前文所述电路，Uon由三极管导通电平决定，当R1:R2采用不同的分压参数时可以得到不同的Uon，与2.1的GND电平结合，可选择合适的参数。类似的，除了图1所示电路，我们还可以选择不同的电路达到更大的Uon。3 软件实现算法3.1 软件资源要求
软件需要1个双沿中断输入口、1个内部计时器，且要求在10ms内不会产生溢出；全局变量包括：
32科技·经济·市场FLAG_AC,TimeAC。3.2 软件流程说明
（一）过零中断处理函数。参考下述图3，过零中断双沿触发，当进入中断后，首先对触发类型进行判定然后利用单片机内部计时器，计算两次中断的时间，并写入到全局变量TimeAC，此时TimeAC是以单片机机械时钟的时间，后期需要转换为标准时间单位，再通过查表得到近似电网电压值。
图3
4 方案实施
4.1 硬件电路方案
参考下述图4所示方案电路，本文选择BUCK-BOOS拓扑开关电源方案，且输出为12V。此处注意12V与N线共线，即输出端GND为浮地设计，相当于N线为-12V电平。此处注意选择输出精度较好的开关电源方案。
有了上述电源方案后，搭建过零采样电路如图1所示，R1选择510k欧姆，R2选择5.1k欧姆，（R1+R2）/R2=101，一般而言，三极管Q1的Ube大于0.6V导通，考虑前端L线输入二极管压降对电网电压采用影响很小，此处忽略不计，则Uzero=-12V+0.6V*101≈54V。
图4
4.2 硬件电路输入输出图示
对于不同电网电压输入参考图5波形，高中低分别对应2V/220V/176V交流电，按照4.1方案，Uzero=54V，以220V为例，得到图6所示波形。当电压越高，占空比越趋向于50%。类似的，2V时，得到过零波形下降沿到上升沿时间9.18ms，占空比
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船舶安全通信工作开展思路探讨
钟胜军
（宜昌海事局通信信息中心，湖北 宜昌 443000）
摘 要：船舶大多数时间都处在水域环境中，因此，其面临较大的不确定性，为了保证航行的安全，船舶安全通信工作就变得无比
关键。可以说，船舶安全通信是保障船舶及人员安全的最后一道保障，也是船舶航行的重要基础。基于此，本文就对船舶安全通信工作展开深入研究。关键词：船舶；通信；安全
0 引言
通信手段一直被有效应用在船舶航行中，对于保证船舶正确、安全地运行起到了至关重要的作用。随着现代通信技术的日益发展，船舶安全通信质量得到了极大的提升，而在新的发展时期，人们势必会对安全通信提出更高的要求。因此，进一步研究并完善船舶安全通信工作具有非常重要的现实意义。
1 船舶通信技术的发展历程
在航行发展过程中，人们便开始积极利用各种方式进行通信，比如利用狼烟、旗语、信号灯等，这些方法较为落后，信息传播受到非常大的制约。发展到现代，在现代通讯技术的影响下，更加先进、有效的通信技术被应用到船舶航行中。可以说，在电报机和莫尔9.07/20=45.35%；220V时，到过零波形下降沿到上升沿时间9.01ms，占空比8./20=44.45%；176V时，到过零波形下降沿到上升沿时间8.76ms，占空比8.60/20= 43.00%。
斯密码面世后，船舶航行可以同岸上进行更加系统有效的沟通和通信，而无线电波成为了传播安全通信最基本的通信手段之一。接着，随着航行技术的不断发展，世界积极完善了相应的通信规范和标准，构建了定位通信、海上安全信息播发系统、海上卫星通信系统和地面通信系统，这为船舶航行通信提供了非常有效的支持。发展到今天，信息技术日益完善，其也被有效应用到船舶安全通信中，卫星通信技术让船舶可以同岸上建立实时联系，也可以进行快速的视频和语音通话，而国际海事卫星通信系统的通信距离更远，覆盖面积更大，大大提升了通信的灵活性，被广泛应用于当前船舶安全通信中。可以说，当前船舶安全通信朝着更加快速、高效、准确、科技化的方向发展，这也
图6
图5
4.3 软件查表参考参数
输入电压（V）
260240220200180
时间差（ms）
9.068.988.8.788.
5 总结
上文所述方法能检测到过零信号的同时，检测电网输入电压信号，利用了开关电源设计及三极管翻转的特性，设计适合的翻转电平，使在不同输入电压下，得到不同占空比的方波，从而通过查表获得电网输入电压。此外，为了达到更高的检测精度，可以选择BUCK拓扑开关电源，更高比值的输入电阻匹配。
参考文献：［1］孙肖子,张企民,赵建勋,等.模拟电子电路及技术基础［M］.西安电子科技大学出版社,2008,1（2）:101-1.
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