Krug detektora nultog križanja

Zero Crossing detektor krug je korisna primjena op-amp kao komparator. Koristi se za praćenje promjene u obliku sinusnog vala s pozitivnog na negativni ili obrnuto dok prelazi nulti napon. Može se koristiti i kao generator kvadratnih valova. Detektor nultog prijelaza ima mnogo aplikacija kao što su generator vremenskih biljega, mjerač faze, brojač frekvencija itd. Detektor nultog prelaska može se dizajnirati na mnogo načina, poput korištenja tranzistora, opcijskog pojačala ili optičkog sklopnika. U ovom ćemo članku koristiti Op-amp za izradu kruga detektora nultog križanja, a kao što je prethodno spomenuto, Op-amp će ovdje raditi kao usporednik.

Idealan valni oblik za detektor nultih prijelaza dan je u nastavku:

Iz gornjeg valnog oblika može se vidjeti da će se kad god sinusni val prijeđe nulu, izlaz Op-pojačala pomaknuti ili s negativnog na pozitivni ili s pozitivnog na negativni. Negativno se prebacuje u pozitivno kada sinusni val prijeđe pozitivno u negativno i obrnuto. Na ovaj način detektor nulti prelaska otkriva kada valni oblik svaki put prelazi nulu. Kao što možete primijetiti da je izlazni valni oblik kvadratni val, tako se i detektor nultih križanja naziva i krug generatora kvadratnih valova.

Da biste saznali više o op-pojačalima, provjerite ostale sklopove op-pojačala.

Potreban materijal

• Optičko pojačalo IC (LM741)
• Transformator (230V do 12V)
• Opskrba od 9V
• Otpornik (10k - 3nos)
• Breadboard
• Spajanje žica
• Osciloskop

Kružni dijagram

230v napajanje daje se od 12-0-12V transformatora, a njegov fazni izlaz povezan je na ^drugi pin Op-pojačala, a neutralni je kratki sa masom baterije. Pozitivni kraj akumulatora spojen na 7 ^th klina (VCC) iz Op-Amp.

Rad kruga detektora nultog križanja

U krugu detektora nultih križanja, neinvertirajući terminal Op-pojačala povezan je sa zemljom kao referentni napon, a ulaz sinusnog vala (Vin) dovodi se na invertirajući terminal op-pojačala, kao što vidite u shemi spoja. Tada se taj ulazni napon uspoređuje s referentnim naponom. Ovdje se može koristiti bilo koja općenita optička IC pojačala, mi smo koristili optičku IC LM741.

Sada, kada uzmete u obzir pozitivni poluciklus ulaza sinusnog vala. Znamo da je, kada je napon na neinvertirajućem kraju manji od napona na invertirajućem kraju, izlaz Op-amp izlaza nizak ili negativne zasićenosti. Stoga ćemo primiti valni oblik negativnog napona.

Tada u negativnom poluciklusu sinusnog vala, napon na neinvertirajućem kraju (referentni napon) postaje veći od napona na invertirajućem kraju (ulazni napon), pa izlaz Op-pojačala postaje visok ili pozitivne zasićenosti. Stoga ćemo primiti pozitivni napon valnog oblika, kao što možete vidjeti na donjoj slici:

Stoga je jasno da ovaj krug može otkriti nulti prijelaz valnog oblika prebacujući svoj izlaz s negativnog na pozitivni ili s negativnog na pozitivni.

Detektor nultog križanja pomoću optocouplera

Kao što smo već spomenuli da postoji mnogo načina za dizajniranje detektora nultih križanja. Ovdje, u donjem krugu, koristimo opto-spojnicu za isti. Promatrajući izlazni valni oblik možete vidjeti da izlazni valni oblik postaje VISOK samo kad ulazni izmjenični val svaki put prijeđe nulu.

Ispod je izlazni valni oblik kruga detektora nultog križanja koji koristi Optocoupler:

Izlaz impulsa koji prelazi nula postaje VISOK na 0⁰, 180⁰ i 360⁰, ili možemo reći nakon svakih 180⁰.