具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

通断装置(例如电磁继电器)在自动化控制中应用十分广泛。触点是通断装置最重要的组成部分，同时也是最易损坏的部分。在通断装置动作(吸合或断开)的瞬间，由于触点两端存在电压差，会很容易产生电弧，从而导致触点粘连。本领域技术人员一直致力于研究如何避免通断装置的电弧现象。现有的方法是抑制触点吸合或断开瞬间触点两端的电压，使触点在交流电过零点时吸合，此时触点两端的电压差最小，从而避免通断装置动作时产生电弧。但是，由于通断装置的触点通常是机械弹片，触点在第一次吸合或断开后，弹片触点会发生多次回跳，触点仍然会反复吸合和断开，而触点在第一次吸合或断开后就已经越过了交流电的零点，因此在触点回跳的过程中仍然可能会产生较大电弧，导致触点发生粘连。

为了解决上述问题，发明人经过长期研究，提出了本申请实施例中的基于过零检测的电压抑制装置、方法以及存储介质，设置有零点检测电路、通断检测电路以及控制电路，通过零点检测电路检测交流电信号的零点；并通过通断检测电路检测通断装置的通断状态，使得控制电路能够计算出交流点信号的零点时刻以及通断装置的动作时间以及回跳时间，控制电路再根据动作时间、回跳时间以及零点时刻确定控制信号的输出时刻，使得通断装置在回跳时间的中间时刻与下个零点时刻重合，因此，通断装置在回跳过程中触点的平均电压差能够达到最小，从而有效抑制通断装置的触点动作时的电压，避免通断装置产生电弧而导致触点粘连。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，图1示意性地示出了本申请实施例提供的电压抑制装置100与通断装置110的连接示意图。通断装置110包括但不限于继电器以及开关，本申请实施例中的通断装置110仅以继电器进行举例说明。

电压抑制装置100包括控制电路10、通断检测电路20以及零点检测电路30。零点检测电路30一端用于接收交流电信号、另一端连接于控制电路10；零点检测电路30用于检测交流电信号的零点，并输出零点检测信号至控制电路10。通断检测电路20用于连接通断装置110，且检测通断装置110的通断状态，并输出通断装置110在通断状态中的动作信号。控制电路10用于连接通断装置110且输出控制信号至通断装置110，控制电路10还连接于零点检测电路30以及通断检测电路20，控制电路10还用于根据零点检测信号确定交流电信号的零点时刻以及根据动作信号确定从控制信号输出后至通断装置110动作的动作时间以及回跳时间。控制电路10还用于根据动作时间、回跳时间以及零点时刻确定控制信号的输出时刻，以使下一次输出控制信号后的回跳时间的中间时刻与交流电信号的零点时刻重合。因此，通断装置110在回跳过程中触点的平均电压差能够达到最小，从而有效抑制通断装置110的触点动作时的电压，避免通断装置110产生电弧而导致触点粘连。

本实施例中，控制电路10可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。控制电路10用于控制通断装置110的通断。具体地，控制电路10输出一个控制信号至通断装置110使通断装置110动作(吸合或断开)。由于通断装置110的触点是机械弹片，通断装置110从接收到控制信号到触点吸合或断开需要一个机械弹片动作的过程，因此从控制电路10输出控制信号到通断装置110第一次吸合或第一次断开之间存在一个动作时间。当控制电路10输出的控制信号控制通断装置110吸合时，该动作时间称为吸合时间；当控制电路10输出的控制信号控制通断装置110断开时，该动作时间称为释放时间。在通断装置110首次吸合或断开后，通断装置110的弹片触点会发生多次回跳，直至触点稳定吸合或稳定断开，因此通断装置110从首次吸合至完全吸合或从首次断开至完全断开都存在一个回跳时间。

通断检测电路20用于检测通断装置110的通断状态，也就是检测通断装置110的触点在完全吸合或完全断开之前的动作，该动作包括通断装置110第一次吸合或第一次断开时的首次动作以及完全吸合或完全断开时的回跳动作。通断检测电路20将通断装置110动作所对应的动作信号输出到控制电路10，控制电路10根据第一次接收动作信号的时间以及最后一次接收动作信号的时间即可计算出从控制信号发出至通断装置110首次动作的动作时间以及通断装置110从首次动作至完全动作的回跳时间。在一些实施方式中，通断检测电路20检测到通断装置110动作时可自行计算出每次动作的间隔时间，并输出动作时间信号至控制电路10，控制电路10根据接收该动作时间信号即可计算出通断装置110的动作时间以及回跳时间。

交流电信号是正弦波，每个周期存在两个过零点。当交流电过零点时零点检测电路30输出一个零点检测信号至控制电路10，控制电路10根据零点检测信号即可计算出交流电信号的每一个零点时刻。

控制电路10在下次需要控制通断装置110动作时，根据计算出的通断检测电路20的动作时间以及回跳时间，在零点时刻到来时延时输出控制信号，使回跳时间的中间时刻恰好与下个零点时刻重合。由于触点回跳的中间时刻恰好过零点，因此在触点的整个回跳过程中，触点两端的平均电压差能够达到最小。值得说明的是，由于触点首次动作的时刻是回跳过程的初始时刻，因此该平均电压差的计算将触点首次动作时的电压差也囊括在内。所以通断装置110在整个动作过程中触点的平均电压差能达到最小，从而有效抑制通断装置110的触点吸合时的电压，避免通断装置110产生电弧而导致触点粘连。

本实施例提供的基于过零检测的电压抑制装置，设置有零点检测电路、通断检测电路以及控制电路，通过零件检测电路检测交流电信号的零点；并通过通断检测电路检测通断装置的通断状态，使得控制电路能够计算出交流点信号的零点时刻以及通断装置的动作时间以及回跳时间，控制电路再根据动作时间、回跳时间以及零点时刻确定控制信号的输出时刻，使得通断装置在回跳时间的中间时刻与下个零点时刻重合，因此，通断装置在回跳过程中触点的平均电压差能够达到最小，从而有效抑制通断装置的触点动作时的电压，避免通断装置产生电弧而导致触点粘连。

如图2所示，本申请实施例还提供电压抑制装置200与通断装置240的电路示意图。通断装置240可以连接负载以控制负载的电路通断。通断装置240包括但不限于开关以及继电器，本申请实施例仅以继电器为例进行说明。该电压抑制装置200包括与上述电压抑制装置100大致相同的零点检测电路210、通断检测电路220以及控制电路230，并且实现与上述电压抑制装置100相同的功能。其中，零点检测电路210一端用于接收交流电信号、另一端连接于控制电路230；通断检测电路220用于连接通断装置240，且检测通断装置240的通断状态；控制电路230连接于零点检测电路210以及通断检测电路220，且用于控制通断装置240动作。

本实施例中，零点检测电路210包括整流器以及信号处理元件，整流器一端用于接收交流电信号、一端连接信号处理元件，信号处理元件的另一端连接控制电路并输出零点检测信号。其中，信号处理元包括但不限于三极管、MOS管、可控硅以及光耦元件。

在一些实施方式中，信号处理元件为光耦元件。具体而言，如图2所示，零点检测电路210包括整流器、光耦元件U1、电阻R1以及电阻R2。整流器的一端用于接收交流电信号、另一连接通过电阻R1连接光耦元件U1，光耦元件U1的另一端连接控制电路230，且通过电阻R2连接VCC电源。当交流电过零点时，光耦元件在输出端输出一个脉冲信号至控制电路230。控制电路230根据接收脉冲信号的时刻以及间隔时间，能够计算出交流电信号的每个零点时刻以及零点时刻的零点周期。

在一些实施方式中，信号处理元件为三极管。具体而言，如图3所示，零点检测电路210包括整流器、三极管Q1、电阻R1以及电阻R2。整流器一端用于接收交流电信号、一端通过电阻R1连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接控制电路230，且通过电阻R2连接VCC电源，三级管Q1的发射极接地。当交流电过零点时，三极管Q1在集电极输出一个脉冲信号至控制电路230。

在一些实施方式中，信号处理元件为MOS管。具体而言，如图4所示，零点检测电路210包括整流器、MOS管Q2、电阻R1以及电阻R2。整流器一端用于接收交流电信号、一端通过电阻R1连接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的漏极连接控制电路230，且通过电阻R2连接VCC电源，MOS管Q2的源极接地。当交流电过零点时，MOS管Q2在漏极输出一个脉冲信号至控制电路230。

在一些实施方式中，零点检测电路210还包括可以分压电路以及比较电路，分压电路一端连接在交流回路中、另一端连接比较电路，比较电路的另一端连接控制电路。分压电路可以由电阻串联构成，零点检测电路通过分压电路在交流回路中分压，并将分压后的小信号输出到比较电路，从而使得比较电路输出零点检测信号至控制电路。在一些实施方式中，该比较电路可以集成在控制电路中。

进一步地，通断检测电路220包括采样电路以及负载，负载用于连接通断装置240，且通断装置240连接在负载的供电回路中，采样电路一端连接负载、另一端连接控制电路230，以采样负载的电压信号并将电压信号输出至控制电路230。

本实施例中，负载可以为指示灯L1，节省成本。采样电路实际上可以由分压电路构成。本实施例中，采样电路为电阻R3以及电阻R4。指示灯L1的两端分别连接控制电路230的接口，该接口可以是模数转换器(Analog-to-Digital Converter)接口。电阻R3连接在指示灯L1与控制电路230之间，电阻R4连接在控制电路230的接口之间，起到分压采样的作用。指示灯L1还用于连接通断装置240，且通断装置240连接在指示灯L1的供电回路中。通断装置240每次动作(触点吸合和断开)，指示灯L1两端的电压便会变化，从而让控制电路230的接口可以采集到相应电压并算出通断装置240的动作时间、回跳时间和零点信息。本实施例提供的通断检测电路220结构简单、对元器件的要求低，很容易满足电路的设计要求。并且由于实际情况中用户使用的负载会对通断装置240的闭合和断开瞬间电流和电压状态造成影响，因此该通断检测电路220中的负载可以模拟用户实际需求负载状况下的通断装置240的开合情况，提高检测精度。在一些实施方式中，通断检测电路220也可以不包括负载。

在一些实施方式中，通断检测电路220可以是示波器。通过示波器能够更加准确地计算出通断装置240的动作时间以及回跳时间，此时示波器可以将通断装置240的动作时间以及回跳时间直接输入到控制电路230。

本实施例中，控制电路230可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。控制电路230具有多个I/O接口，通断装置240、零点检测电路210以及通断检测电路220分别连接控制电路230的一个或多个I/O接口。

控制电路230用于控制通断装置240进行多次通断试验，并统计多次通断试验中的多个试验动作时间。控制电路230计算多个试验动作时间的平均值，并将多个试验动作时间的平均值作为最终动作时间的计算值，以用于确定控制信号的输出时刻。其中，通断装置240的每一次通断试验由控制电路230的一个控制信号控制，且每一次通断试验都包括多次动作(吸合或断开)。具体地，为了使最终计算的动作时间更加精准，控制电路230控制通断装置240进行多次通断试验，并根据通断装置240每次通断试验中通断检测电路220输出的动作信号，统计出通断装置240多次通断试验的多个试验动作时间，并计算出多个试验动作时间的平均值。由于多次通断试验是在连续的时间内进行的，多个通断试验所统计的多个试验动作时间之间不会存在太大的差别，因此将多个试验动作时间的平均值作为最终动作时间的计算值即可。经过多次通断试验得出的动作时间的平均值，能够比单次通断试验所得到的动作时间更加精确。

进一步地，控制电路230还用于统计多次通断试验中的多个回跳时间，且计算多个回跳时间的平均值，并将多个试验回跳时间的平均值作为最终回跳时间的计算值，以用于确定控制信号的输出时刻。具体地，为了使最终计算的回跳时间更加精准，控制电路230根据通断装置240每次通断试验中通断检测电路220输出的动作信号，统计出通断装置240多次通断试验的多个试验回跳时间，并计算多个试验回跳时间的平均值。实际上，通断装置240的回跳动作受机械弹片的弹力影响，因此统计的多个试验回跳时间与统计的多个试验动作时间不同。通常，在连续时间内统计的多个试验回跳时间会呈正态分布，因此为了准确地的得到最终回跳时间的计算值，控制电路230也可以获取多个呈正态分布的试验回跳时间中处于正态分布中间的试验回跳时间，并将该试验回跳时间作为最终回跳时间的计算值。经过多次通断试验得出的回跳时间，能够比单次通断试验所得到的回跳时间更加精确。

需要说明的是，为了让用户的使用更加方便、体验更佳。上述动作时间的计算值和上述回跳时间的计算值可以在通断装置240出厂之前由工作人员进行通断试验来获取。获取动作时间的计算值和回跳时间的计算值后将其存储在控制电路230中。其中，控制电路230可以为MCU，其包括存储器。在用户使用该通断装置240时，控制电路230则基于上述动作时间的计算值和上述回跳时间的计算值来确定控制通断装置240动作的控制信号的输出时刻。

进一步地，控制电路230在确定动作时间的计算值与回跳时间的计算值之后，再根据动作时间的计算值、回跳时间的计算值以及交流电信号的零点周期，确定控制信号的输出时刻。具体地，控制电路230根据动作时间的计算值、回跳时间的计算值以及零点周期确定并保存零点延时时间，且根据零点时刻以及零点延时时间确定控制信号的输出时刻，以使回跳时间的中间时刻与下个零点时刻重合。

零点延时时间表示控制电路230恰好在交流电信号的零点时刻开始延时的延时时间。控制电路230可以将计算出的零点延时时间保存在存储器。并在用户使用通断装置240时基于该零点延时时间在交流信号过零点时刻后延时一个该零点延时时间输出控制信号。其中，零点延时时间由下式得到：

T_零点延时＝T_零点-(T_动作+1/2T_回跳)；

其中，T_零点延时为零点延时时间；T_零点为零点周期；T_动作为动作时间的计算值；T_回跳为回跳时间的计算值。

控制电路230保存该零点延时时间后，当用户使用通断装置240时，控制电路230便可以基于该零点延时时间输出控制信号。如图5所示，图示示出了控制信号输出时刻的示意图。其中，T1表示零点周期；T2表示零点延时时间；T3表示动作时间；T4表示回跳时间；t1为控制信号的输出时刻；t2为通断装置240的首次动作时刻；t0与t3为零点时刻；t4为通断装置240的完全动作时刻。由于控制电路230根据零点检测信号就能够计算出交流电的每个零点时刻，因此，当交流电信号的零点时刻t0来临时，控制电路230开始延时，并在经过零点延时时间T2后在t1输出控制信号，此时通断装置240经过动作时间T3后恰好在回跳时间T4的中间时刻经过交流电信号的下个零点时刻t3。由于通断装置240的首次动作(首次吸合或断开)时刻t2即是回跳时间的初始时刻；通断装置240的完全动作(完全吸合或断开)时刻t4即是回跳时间的终止时刻，因此通断装置240的所有通断动作均在回跳时间T4内发生。而使通断装置240回跳时间的中间时刻恰好经过交流电的零点，使得通断装置240在整个回跳过程中触点两端的平均电压差最小，从而有效抑制了通断装置240的触点动作时的电压，避免了通断装置240产生电弧而导致触点粘连。

在一些实施方式中，由于通断装置240随着工作时间的增加会逐渐老化，通断装置240的实际动作时间和实际回跳时间受影响而有微小改变。因此，控制电路230还可以根据预设间隔时间，重新确定零点延时时间，并将重新确定后的零点延时时间替换当前的零点延时时间。具体地，控制电路230根据预设间隔时间，重新确定动作时间的计算值以及回跳时间的计算值，并将重新确定后的动作时间的计算值和回跳时间的计算值替换当前动作时间的计算值和当前回跳时间的计算值。

进一步地，控制电路230再重新确定交流电信号的零点周期，且根据重新确定后的零点周期、重新确定后的动作时间的计算值以及重新确定后的回跳时间的计算值，重新确定零点延时时间，并将重新确定后零点延时时间替换当前零点延时时间以进行校准。具体校准方法与上述方法一致，不再赘述。

本申请实施例提供的基于过零检测的电压抑制装置，设置有零点检测电路、通断检测电路以及控制电路，通过零件检测电路检测交流电信号的零点；并通过通断检测电路检测通断装置的通断状态，使得控制电路能够计算出交流点信号的零点时刻以及通断装置的动作时间以及回跳时间，控制电路再根据动作时间、回跳时间以及零点时刻确定控制信号的输出时刻，使得通断装置在回跳时间的中间时刻与下个零点时刻重合，因此，通断装置在回跳过程中触点的平均电压差能够达到最小，从而有效抑制通断装置的触点动作时的电压，避免通断装置产生电弧而导致触点粘连。

如图6所示，本申请实施例还提供一种基于过零检测的电压抑制方法300。该电压抑制方法300包括以下步骤S1～步骤S3。

步骤S1：确定交流电信号的零点时刻。

本实施例中，通过检测交流电信号的过零点，可以确定交流电信号的零点时刻，并计算出交流电信号下一周期的零点时刻。

步骤S2：获取通断装置的动作信号，并根据动作信号确定控制信号输出后至通断装置动作的动作时间以及回跳时间。

本实施例中，通过输出一个控制信号至通断装置使通断装置动作(吸合或断开)。由于通断装置的触点是机械弹片，通断装置从接收到控制信号到触点吸合或断开需要一个机械弹片动作的过程，因此从输出控制信号到通断装置第一次吸合或第一次断开之间存在一个动作时间，并且在通断装置首次吸合或断开后，通断装置的弹片触点会发生多次回跳，直至触点稳定吸合或稳定断开，因此通断装置从首次吸合至完全吸合或从首次断开至完全断开都存在一个回跳时间。根据第一次接收动作信号的时间以及最后一次接收动作信号的时间即可计算出从控制信号发出至通断装置首次动作的动作时间以及通断装置从首次动作至完全动作的回跳时间。

步骤S3：根据动作时间、回跳时间以及零点时刻确定控制信号的输出时刻，以使下一次输出控制信号后的回跳时间的中间时刻与交流电信号的零点时刻重合。

本实施例中，根据动作时间以及回跳时间，在零点时刻到来时延时输出控制信号，使回跳时间的中间时刻恰好与下个零点时刻重合。由于触点回跳的中间时刻恰好过零点，因此在触点的整个回跳过程中，触点两端的平均电压差能够达到最小。值得说明的是，由于触点首次动作的时刻是回跳过程的初始时刻，因此该平均电压差的计算将触点首次动作时的电压差也囊括在内。所以通断装置在整个动作过程中触点的平均电压差能达到最小，从而有效抑制通断装置的触点吸合时的电压，避免通断装置产生电弧而导致触点粘连。

本申请实施例提供的基于过零检测的电压抑制方法，通过确定交流电信号的零点时刻，再获取通断装置的动作信号，并根据动作信号确定控制信号输出后至通断装置动作的动作时间以及回跳时间，以及根据动作时间、回跳时间以及零点时刻确定控制信号的输出时刻以使回跳时间的中间时刻与下个零点时刻重合。能够使通断装置在回跳过程中触点的平均电压差能够达到最小，从而有效抑制通断装置的触点动作时的电压，避免通断装置产生电弧而导致触点粘连。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有程序代码，程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。

存储介质可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地，存储介质包括非瞬时性计算机可读存储介REC质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储介质具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本申请，任何本领域技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。