Okruh detektoru přechodu nula

Zero Crossing detektor Circuit je užitečná aplikace z Op-amp jako komparátor. Používá se ke sledování změny sinusového průběhu z kladného na záporný nebo naopak, když prochází nulovým napětím. Může být také použit jako generátor hranatých vln. Zero Crossing Detector má mnoho aplikací, jako je generátor časových značek, fázový měřič, čítač kmitočtu atd. Zero Crossing Detector může být navržen mnoha způsoby, jako je použití tranzistoru, použití op-zesilovače nebo použití optočlenu IC. V tomto článku použijeme operační zesilovač k vytvoření obvodu detektoru nulového přechodu a jak již bylo zmíněno dříve, operační zesilovač zde bude fungovat jako komparátor.

Ideální tvar vlny pro detektor nulového přechodu je uveden níže:

Na výše uvedeném průběhu je vidět, že kdykoli sinusová vlna překročí nulu, výstup operačního zesilovače se posune buď z negativního na pozitivní, nebo z pozitivního na negativní. Posune negativní na pozitivní, když sinusová vlna překročí pozitivní na negativní a naopak. Takto detektor nulového přechodu detekuje pokaždé, když křivka překročí nulu. Jak můžete pozorovat, že výstupní křivka je čtvercová vlna, tak se detektoru nulového přechodu také říká obvod generátoru čtvercové vlny.

Chcete-li se dozvědět více o operačních zesilovačích, zkontrolujte další obvody operačních zesilovačů.

Potřebný materiál

• Operační zesilovač IC (LM741)
• Transformátor (230V na 12V)
• 9V napájení
• Rezistor (10k - 3nos)
• Nepájivá deska
• Připojení vodičů
• Osciloskop

Kruhový diagram

Napájení 230 V je napájeno transformátorem 12-0-12V a jeho fázový výstup je připojen ke ^2. kolíku operačního zesilovače a nulový vodič je zkratovaný na zem baterie. Kladný pól baterie je připojen k 7 ^-tého čepu (Vcc) z operačního zesilovače.

Práce v obvodu detektoru překročení nuly

V obvodu detektoru nulového přechodu je neinvertující terminál operačního zesilovače spojen se zemí jako referenční napětí a vstup sinusové vlny (Vin) je přiveden na invertující terminál operačního zesilovače, jak vidíte ve schématu zapojení. Toto vstupní napětí se poté porovná s referenčním napětím. Lze zde použít jakýkoli univerzální operační zesilovač IC, použili jsme operační zesilovač IC LM741.

Nyní, když vezmeme v úvahu kladný poloviční cyklus vstupu sinusové vlny. Víme, že když je napětí na neinvertujícím konci menší než napětí na invertujícím konci, výstup výstupu Op-zesilovače je nízký nebo má zápornou saturaci. Proto obdržíme záporný průběh napětí.

Pak v záporném polovičním cyklu sinusové vlny se napětí na neinvertujícím konci (referenční napětí) zvýší než napětí na invertujícím konci (vstupní napětí), takže výstup op-zesilovače se stane vysokým nebo pozitivním nasycením. Proto obdržíme kladný průběh napětí, jak vidíte na následujícím obrázku:

Je tedy jasné, že tento obvod dokáže detekovat křížení nuly tvaru vlny přepnutím jeho výstupu ze záporného na kladný nebo ze záporného na kladný.

Detektor křížení nuly pomocí optočlenu

Jak jsme již zmínili, existuje mnoho způsobů, jak navrhnout detektor nulového přechodu. Tady v níže uvedeném obvodu používáme optočlen pro stejné. Pozorováním výstupní křivky můžete vidět, že výstupní křivka je HIGH pouze tehdy, když vstupní střídavá vlna pokaždé překročí nulu.

Níže je uveden výstupní průběh obvodu detektoru nulového přechodu pomocí optočlenu:

Impulzní výstup přecházející nulu je HIGH na 0⁰, 180⁰ a 360⁰, nebo můžeme říci po každých 180⁰.