Obwód detektora przejścia przez zero

Zero Crossing Detektor Obwód to przydatna aplikacja z op-amp jako komparatora. Służy do śledzenia zmiany przebiegu sinusoidalnego z dodatniego na ujemny lub odwrotnie, gdy przekracza on napięcie zerowe. Może być również używany jako generator fal prostokątnych. Detektor przejścia przez zero ma wiele zastosowań, takich jak generator znaczników czasu, miernik fazy, licznik częstotliwości itp. Detektor przejścia przez zero może być zaprojektowany na wiele sposobów, takich jak użycie tranzystora, użycie wzmacniacza operacyjnego lub użycie transoptorowego układu scalonego. W tym artykule użyjemy wzmacniacza operacyjnego do zbudowania obwodu detektora przejścia przez zero i jak wspomniano wcześniej, wzmacniacz operacyjny będzie tutaj działał jako komparator.

Idealny przebieg dla detektora przejścia przez zero jest podany poniżej:

Na powyższym przebiegu można zauważyć, że ilekroć fala sinusoidalna przekracza zero, sygnał wyjściowy wzmacniacza operacyjnego zmienia się z ujemnego na dodatni lub z dodatniego na ujemny. Zmienia się z ujemnego na dodatni, gdy fala sinusoidalna przechodzi z dodatniego do ujemnego i odwrotnie. W ten sposób detektor przejścia przez zero wykrywa, kiedy przebieg przekracza zero za każdym razem. Jak można zauważyć, przebieg wyjściowy jest falą prostokątną, więc detektor przejścia przez zero jest również nazywany obwodem generatora fali prostokątnej.

Aby dowiedzieć się więcej o wzmacniaczach operacyjnych, sprawdź inne obwody wzmacniaczy operacyjnych.

Wymagany materiał

• Układ scalony wzmacniacza operacyjnego (LM741)
• Transformator (230V-12V)
• Zasilanie 9V
• Rezystor (10k - 3nos)
• Płytka prototypowa
• Podłączanie przewodów
• Oscyloskop

Schemat obwodu

230v podano do transformatora 12-0-12V, a jego wyjście jest połączone fazy do 2 ^-go styków w wzmacniacz operacyjny i neutralny jest krótka z ziemią baterii. Dodatni zacisk akumulatora jest podłączony do 7- ^tego styku (Vcc) wzmacniacza operacyjnego.

Działanie obwodu detektora przejścia przez zero

W obwodzie detektora przejścia przez zero nieodwracający zacisk wzmacniacza operacyjnego jest połączony z masą jako napięcie odniesienia, a wejście sinusoidalne (Vin) jest podawane do zacisku odwracającego wzmacniacza operacyjnego, jak widać na schemacie obwodu. To napięcie wejściowe jest następnie porównywane z napięciem odniesienia. Można tutaj zastosować dowolny układ scalony wzmacniacza operacyjnego ogólnego przeznaczenia, użyliśmy układu scalonego wzmacniacza operacyjnego LM741.

Teraz, gdy weźmiesz pod uwagę dodatnią połowę cyklu wejściowego fali sinusoidalnej. Wiemy, że gdy napięcie na końcu nieodwracającym jest mniejsze niż napięcie na końcu odwracającym, wyjście wzmacniacza operacyjnego jest niskie lub ma ujemne nasycenie. W związku z tym otrzymamy ujemny przebieg napięcia.

Następnie w ujemnym półokresie sinusoidy napięcie na końcu nieodwracającym (napięcie odniesienia) staje się większe niż napięcie na końcu odwracającym (napięcie wejściowe), więc wyjście wzmacniacza operacyjnego staje się wysokie lub dodatnie nasycenie. W związku z tym otrzymamy dodatni przebieg napięcia, jak widać na poniższym obrazku:

Jest więc jasne, że obwód ten może wykryć przejście przez zero przebiegu, przełączając jego wyjście z ujemnego na dodatni lub z ujemnego na dodatni.

Detektor przejścia przez zero za pomocą transoptora

Jak już wspomnieliśmy, istnieje wiele sposobów projektowania detektora przejścia przez zero. Tutaj, w poniższym obwodzie, używamy do tego samego sprzęgacza optycznego. Obserwując przebieg wyjściowy można zobaczyć, że przebieg wyjściowy staje się WYSOKI tylko wtedy, gdy wejściowa fala AC za każdym razem przecina zero.

Poniżej znajduje się przebieg wyjściowy obwodu detektora przejścia przez zero za pomocą transoptora:

Sygnał wyjściowy impulsu przejścia przez zero staje się WYSOKI przy 0⁰, 180⁰ i 360⁰ lub możemy powiedzieć, że po każdych 180⁰.