频率检测装置及频率检测方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电子装置。特别是一种频率检测装置及频率检测方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的快速进展，各种型态的电子装置已广泛地应用在人们生活当中。
[0003]电力系统用以提供电力信号，以驱动各式电子装置。电力信号的频率攸关用电的安全性问题。在电力信号的频率不稳定时，接收电力信号的电子装置可能因而受损或烧毁，而造成安全上的风险。
[0004]传统技术中，可利用模拟-数字转换器撷取电力信号，而后运用处理器对电力信号进行后处理(post processing)，并据以计算电力信号的频率。然而如此的做法成本较高，且无法即时地监控电力信号的频率。
[0005]是以，为能够即时监控电力信号的频率，一种更有效的频率检测装置当被提出。
【发明内容】
[0006]本发明的一方面为一种频率检测装置。根据本发明一实施例，频率检测装置包括一滤波器、一侦测模块以及一计算模块。该滤波器用以接收一输入信号，并用以滤波该输入信号，以产生一待测信号。该侦测模块用以利用一二阶微分器侦测该待测信号的多个波峰或多个波谷，以产生多个侦测信号。所述侦测信号分别对应所述波峰或所述波谷。计算模块用以接收所述侦测信号，并用以根据所述侦测信号计算该待测信号的一频率。
[0007]本发明的一方面为一种频率检测方法。根据本发明一实施例，频率检测方法包括:滤波一输入信号，以产生一待测信号；利用一二阶微分器，侦测该待测信号的多个波峰或多个波谷，以产生多个侦测信号，其中所述侦测信号分别对应所述波峰或所述波谷；以及根据所述侦测信号计算该待测信号的一频率。
[0008]综上所述，透过应用上述一实施例，即可即时监控待测信号的频率，以确保待测信号的频率的稳定。
【附图说明】
[0009]图1为根据本发明一实施例所绘示的频率检测装置的示意图；
[0010]图2为根据本发明一实施例所绘示的不同信号的示意图；
[0011]图3为根据本发明一实施例所绘示的侦测单元的示意图；
[0012]图4a为根据本发明一实施例所绘示的判断单元的示意图；
[0013]图4b为根据本发明另一实施例所绘示的判断单元的示意图；以及
[0014]图5为根据本发明一实施例所绘示的频率检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]以下将以附图及详细叙述清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
[0016]关于本文中所使用的“电性连接”，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而“电性连接”还可指二或多个元件相互操作或动作。
[0017]于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
[0018]关于本文中所使用的“包括”、“具有”等等，均为开放性的用语，即意指包括但不限于。
[0019]关于本文中所使用的“及/或”，是包括所述事物的任一或全部组合。
[0020]关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
[0021]本发明的一实施方式为一种频率检测装置。频率检测装置可用以检测电力信号、光信号、生理信号的频率等。为使叙述明确，在以下段落中，仅以检测电力信号的频率为例进行说明，然而本发明并不以此为限。
[0022]图1为根据本发明一实施例所绘示的频率检测装置100的示意图。频率检测装置100可电性连接变压器10。变压器10用以接收外部的电力信号，并将电力信号转换为对应频率检测装置100的操作电压的输入信号s(t)。在一实施例中，电力信号的振幅为110V-220V，输入信号S(t)的振幅为5V-12V。当注意到，在一些实施例中，于外部的电力信号符合频率检测装置100的操作电压的情况下，变压器10可被省略。
[0023]在本实施例中，频率检测装置100包括滤波器110、侦测模块120以及计算模块130。滤波器110电性连接侦测模块120。侦测模块120电性连接计算模块130。
[0024]在本实施例中，滤波器110用以接收输入信号S (t)，并用以滤波输入信号S (t)，以产生待测信号F (t)。在一实施例中，滤波器110为低通滤波器，用以滤除输入信号S (t)的高频杂讯。在进一步的实施例中，待测信号F(t)大致为输入信号S(t)的基频信号(fundamental frequency)。在其它实施例中，滤波器110亦可以是带通滤波器。
[0025]在本实施例中，侦测模块120用以接收待测信号F (t)，并用以侦测待测信号F (t)的多个波峰或多个波谷，以产生多个侦测信号Y，并传送这些侦测信号Y至计算模块130，其中这些侦测信号Y分别对应待测信号F(t)的波峰或波谷。换言之，侦测模块120是在待测信号F(t)抵达波峰或波谷的多个时间点产生前述的侦测信号Y。在一实施例中，侦测模块120例如可利用一二阶微分器，以产生前述的侦测信号Y，关于此一二阶微分器的细节将在以下段落详述。
[0026]在本实施例中，计算模块130用以接收侦测模块120所产生的侦测信号Y，并根据这些侦测信号Y计算待测信号F (t)的频率FR。在一实施例中，计算模块130是计算接收到相邻两个侦测信号Y的时间点之间的时间差，作为待测信号F(t)的周期。计算模块130并计算待测信号F(t)的周期的倒数，以求得待测信号F(t)的频率FR。这些相邻两个侦测信号Y的时间点意指待测信号F(t)连续抵达两个波峰或两个波谷的时间点。
[0027]举例而言，同时参照图2，在时间点tl时，待测信号F(t)抵达波峰，此时侦测模块120产生一第一侦测信号Y。接着，在时间点t3时，待测信号F(t)再次抵达波峰，此时侦测模块120产生一第二侦测信号Y。计算模块130分别接收第一侦测信号Y与第二侦测信号Y，并计算接收到第一侦测信号Y与第二侦测信号Y的时间点之间的时间差。此一时间差即为待测信号F (t)的周期D。
[0028]当注意到，在不同实施例中，侦测模块120亦可于待测信号F(t)抵达波谷时产生侦测信号Y。本发明不以上述实施例为限。
[0029]在一实施例中，上述滤波器110、侦测模块120以及计算模块130皆可用数字及/或模拟电路实现。
[0030]透过应用上述一实施例，频率检测装置100即可即时监控待测信号F(t)的频率FR，以确保待测信号F(t)的频率FR的稳定。此外，透过上述侦测波峰或波谷的作法，更可避免待测信号F (t)的直流杂讯干扰侦测，以确保频率检测的准确性。
[0031]以下将提供本发明一实施例中的具体细节，然而本发明不以下述实施例为限。
[0032]在本发明一实施例中，侦测模块120包括一侦测单元122以及一判断单元124。侦测单元122电性连接判断单元124。
[0033]侦测单元122用以侦测待测信号F (t)的波峰及波谷，以产生多个极值信号Z，并提供这些极值信号Z至判断单元124，其中这些极值信号Z分别对应待测信号F(t)的波峰及波谷。换言之，侦测单元122是在待测信号F(t)抵达波峰及波谷的多个时间点产生前述的极值信号Z。
[0034]另外，侦测单元122用以二阶微分待测信号F(t)，以产生待测信号F(t)的二阶微分信号F " (t)，并提供待测信号F (t)的二阶微分信号F " (t)至判断单元124。
[0035]判断单元124用以接收来自侦测单元122的极值信号Z以及待测信号F (t)的二阶微分信号F " (t)，以产生前述侦测信号Y。在一实施例中，判断单元124是在接收到前述极值信号Z且待测信号F(t)的二阶微分信号F " (t)的数值为正数或为负数的多个时间点，分别产生所述的侦测信号Y。
[0036]举例而言，同时参照图2，在时间点tl时，待测信号F(t)抵达波峰，侦测单元122产生一第一极值信号Z。接着，在时间点t2时，待测信号F(t)抵达波谷，侦测单元122产生一第二极值信号Z。接着，在时间点t3时，待测信号F(t)再次抵达波峰，侦测单元122产生一第三极值信号Z。接着，在时间点t4时，待测信号F(t)再次抵达波谷，侦测单元122产生一第四极值信号Z。
[0037]另一方面，在待测信号F(t)例如为正弦函数(例如表示为+sin(on))的情况下，待测信号F(t)的二阶微分信号F " (t)为负的正弦函数(例如表示为-sin (on))。是以，于时间点tl、t2、t3、t4(于接收到极值信号Z时)，判断单元124可根据待测信号F(t)的二阶微分信号F " (t)为正数或负数以判断此时待测信号F(t)是抵达波峰或波谷，并据以决定是否输出所述的侦测信号Y。
[0038]换言之，判断单元124是根据待测信号F (t)的二阶微分信号F " (t)，选择性地于待测信号F(t)抵达波峰的时间点(如时间点tl、t3)输出侦测信号Y，或于待测信号F(t)抵达波谷的时间点(如时间点t2、t4)输出侦测信号Y。
[0039]图3为根据本发明一实施例所绘示的侦测单元122的示意图。在本实施例中，侦测单元122包括第一微分器DF1、第二微分器DF2以及零点侦测器ZD。在本实施例中，第一微分器DFl分别与第二微分器DF2以及零点侦测器ZD电性串连。在一实施例中，前述二阶微分器可包括此处第一微分器DFl与第二微分器DF2。在一实施例中，第一微分器DF1、第二微分器DF2以及零点侦测器ZD皆可用模拟及/或数字电路实现。
[0040]在本实施例中，第一微分器DFl用以接收待测信号F(t)，并用以微分待测信号F (t)，以产生待测信号F (t)的一阶微分信号F' (t)。第一微分器DFl用以分别提供待测信号F(t)的一阶微分信号F丨(t)至第二微分器DF2以及零点侦测器ZD。
[0041]第二微分器DF2用以接收待测信号F(t)的一阶微分信号F' (t)，并用以再次微分待测信号F (t)的一阶微分信号F' (t)，以产生待测信号F (t)的二阶微分信号F " (t)。
[0042]零点侦测器ZD用以接收待测信号F⑴的一阶微分信号F ' (t)，并用以侦测待测信号F(t)的一阶微分信号F ’ (t)的零点，并于待测信号F (t)的一阶微分信号F ’ (t)为零的多个时间点分别产生前述的极值信号Z。
[0043]再次参照图2,在待测信号F(t)例如为正弦函数(例如表示为+sin(cot))的