Okruh detektora prechodu nulou

Zero Crossing detektor Circuit je užitočná aplikácia z Op-amp ako komparátor. Používa sa na sledovanie zmeny sínusového priebehu z pozitívneho na negatívny alebo naopak, keď prechádza nulovým napätím. Môže byť tiež použitý ako generátor štvorcových vĺn. Detektor prechodu nula má mnoho aplikácií, ako je generátor časových značiek, fázový meter, počítadlo kmitočtov atď. Detektor prechodu nula môže byť navrhnutý mnohými spôsobmi, napríklad pomocou tranzistora, pomocou op-zosilňovača alebo pomocou optočlenu IC. V tomto článku použijeme operačný zosilňovač na zostavenie obvodu detektora nulového prechodu a ako už bolo spomenuté, operačný zosilňovač tu bude fungovať ako komparátor.

Ideálny tvar vlny pre detektor nulového prechodu je uvedený nižšie:

Na vyššie uvedenom priebehu je vidieť, že kedykoľvek sínusová vlna prekročí nulu, výstup operačného zosilňovača sa bude posúvať buď z negatívneho na pozitívny, alebo z pozitívneho na negatívny. Posúva sa z negatívneho na pozitívny, keď sa sínusová vlna kríži z pozitívneho na negatívny a naopak. Takto detektor nulového prechodu detekuje, keď tvar vlny zakaždým prekročí nulu. Ako môžete pozorovať, výstupný tvar vlny je obdĺžnikový, takže detektor nulového prechodu sa tiež nazýva obvod generátora štvorcových vĺn.

Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o operačných zosilňovačoch, skontrolujte ďalšie obvody operačných zosilňovačov.

Potrebný materiál

• Operačný zosilňovač IC (LM741)
• Transformátor (230 V na 12V)
• Napájanie 9V
• Rezistor (10k - 3nos)
• Nepál
• Pripojenie drôtov
• Osciloskop

Schéma zapojenia

Napájanie 230 V je napájané z transformátora 12-0-12 V a jeho fázový výstup je pripojený k ^2. kolíku operačného zosilňovača a neutrál je krátky so zemou batérie. Kladný pól batérie je pripojený k 7 ^-tého čapu (Vcc) z operačného zosilňovača.

Pracovanie obvodu detektora prechodu nulou

V obvode detektora prechodu nula je neinvertujúca svorka operačného zosilňovača spojená so zemou ako referenčné napätie a vstup sínusovej vlny (Vin) je privádzaný do invertujúcej svorky operačného zosilňovača, ako vidíte v schéme zapojenia. Toto vstupné napätie sa potom porovnáva s referenčným napätím. Môže sa tu použiť akýkoľvek univerzálny operačný zosilňovač IC, použili sme operačný zosilňovač IC LM741.

Teraz, keď vezmeme do úvahy kladný polovičný cyklus vstupu sínusovej vlny. Vieme, že keď je napätie na neinvertujúcom konci menšie ako napätie na invertujúcom konci, výstup výstupu Op-amp je nízky alebo má negatívnu saturáciu. Preto dostaneme negatívny priebeh napätia.

Potom v zápornom polovičnom cykle sínusovej vlny bude napätie na neinvertujúcom konci (referenčné napätie) väčšie ako napätie na invertujúcom konci (vstupné napätie), takže výstup operačného zosilňovača bude vysoký alebo kladný nasýtený. Z tohto dôvodu dostaneme pozitívny priebeh napätia, ako vidíte na obrázku nižšie:

Je teda zrejmé, že tento obvod dokáže detegovať prechod nula tvaru vlny prepnutím jeho výstupu zo záporného na pozitívny alebo zo záporného na pozitívny.

Detektor prechodu nulou pomocou optočlenu

Ako sme už uviedli, existuje veľa spôsobov, ako navrhnúť detektor nulového prechodu. Tu v nižšie uvedenom obvode používame rovnaké optočleny. Pozorovaním výstupného priebehu môžete vidieť, že výstupný priebeh stúpa na VYSOKÝ, len keď vstupná vlna striedavého prúdu zakaždým prekročí nulu.

Ďalej je uvedený výstupný priebeh krivky obvodu nulového prechodu pomocou optočlenu:

Impulzný výstup prechodu nulou stúpa na 0⁰, 180⁰ a 360⁰, alebo môžeme povedať po každých 180⁰.