Circuito rivelatore Zero Crossing e funzionamento

Un rilevatore di zero crossing o ZCD è un tipo di comparatore di tensione, utilizzato per rilevare una transizione della forma d'onda sinusoidale da positiva e negativa, che coincide quando l'i / p attraversa la condizione di tensione zero. In questo articolo, discutiamo dello zero-crossing circuito rivelatore con due diversi circuiti, principi di funzionamento, teoria e applicazioni. Le applicazioni del rivelatore Zero Crossing sono misuratore di fase e generatore di marcatori temporali.

Circuito rivelatore Zero-Crossing

Il rilevatore di zero crossing è un comparatore di tensione che cambia l'o / p tra + Vsat e –Vsat quando i / p attraversa la tensione di riferimento zero. In parole semplici, il comparatore è un elemento di base amplificatore operazionale utilizzato per confrontare due tensioni contemporaneamente e modifica l'o / p in base al confronto. Allo stesso modo, possiamo dire che ZCD è un comparatore.

Circuito rivelatore Zero-Crossing

Il circuito del rivelatore di attraversamento dello zero viene utilizzato per produrre un interruttore di fase o / p ogni volta che i / p attraversa il riferimento i / p ed è collegato al terminale GND. L'o / p del comparatore può pilotare varie uscite come un indicatore LED, un relè e un gate di controllo.

741 Rilevatore di passaggio per lo zero basato su IC

Il circuito del rivelatore di passaggio per lo zero è un'applicazione principale del circuito del comparatore. Può anche essere chiamato come convertitore da seno a onda quadra. Per questo, uno qualsiasi dei comparatori invertenti / non invertenti può essere utilizzato come rilevatore di zero crossing.

L'unica variazione da apportare è la Vref (tensione di riferimento) con la quale si vuole confrontare la tensione i / p, va fatta la tensione di riferimento zero (Vref = 0V). Un'onda sinusoidale i / p è data come Vin. Questi sono mostrati nella seguente inversione circuito comparatore diagramma e anche forme d'onda i / pe o / p con una tensione di riferimento di 0V.

ZCD come Time Marker Generator

Come mostrato nella forma d'onda sottostante, per una tensione di riferimento (Vref), quando l'onda sinusoidale in ingresso consente il passaggio della tensione zero e va nella direzione del positivo. La tensione o / p viene portata in saturazione negativa. Allo stesso modo, quando il Vin permette lo zero e va in direzione del negativo, il Vout viene portato a saturazione positiva. I diodi nel circuito sopra sono chiamati come diodi a pinza. Questi diodi vengono utilizzati per proteggere l'amplificatore operazionale dai danni dovuti a un aumento di Vin.

In alcune applicazioni particolari, il Vin può essere una forma d'onda a bassa frequenza che causa un'interruzione nel tempo affinché il Vin attraversi il livello zero. Inoltre, questo fa sì che un ritardo nel Vout per passare tra i due livelli di saturazione (superiore e inferiore). Allo stesso tempo, i rumori i / p nell'IC possono far passare Vout tra i livelli di saturazione. In questo modo vengono identificati gli zero crossing per le tensioni di rumore oltre al Vin. Questi problemi possono essere risolti utilizzando un circuito di feedback riformato con feedback positivo che fa cambiare più velocemente il Vout. Quindi, eliminando la possibilità di qualsiasi falso passaggio per lo zero a causa di tensioni di rumore all'ingresso dell'amplificatore operazionale.

741 Rilevatore di attraversamento dello zero basato su IC

Il funzionamento di un rilevatore di zero crossing può essere facilmente assunto se si conosce il funzionamento di un comparatore Op-Amp di base. In questo rivelatore, stiamo impostando uno dei i / ps a zero che è Vref = OV. L'o / p è determinato in –Vsat quando il segnale i / p passa attraverso la direzione da 0 a + ve. Allo stesso modo, quando il segnale i / p passa attraverso la direzione da zero a –ve, o / p passa a + Vsat.

Applicazioni di Zero Crossing Detector

I circuiti rilevatori di zero crossing possono essere utilizzati per controllare le condizioni di un amplificatore operazionale. E utilizzato anche come frequenzimetro e per scopi di commutazione elettronica di potenza circuiti.

ZCD come Phasemeter

Uno ZCD può essere utilizzato per misurare l'angolo di fase tra due tensioni. Una sequenza di impulsi nei cicli + ve e -ve viene acquisita per misurare la tensione tra l'intervallo di tempo dell'impulso di tensione sinusoidale e la seconda onda sinusoidale. Questo intervallo di tempo è correlato alla differenza di fase tra le due tensioni sinusoidali i / p. L'uso del misuratore di fase va da 0 ° a 360 °.

ZCD come Time Marker Generator

Per un'onda sinusoidale i / p, la o / p del rivelatore di zero crossing essendo un'onda quadra, inoltre passerà attraverso un circuito della serie RC. Ciò è mostrato nella figura seguente.

741 Rilevatore di passaggio per lo zero basato su IC

Se la costante di tempo RC è molto piccola rispetto al periodo 'T' dell'onda sinusoidale i / p, la tensione ai capi di R del Circuito RC n / w chiamato Vr sarà una serie di impulsi + ve e –ve. Se la tensione 'Vr' viene applicata a un circuito clipper utilizzando un diodo D, la tensione di carico VL avrà solo + cinque impulsi e taglierà via gli impulsi –ve. Pertanto, un rivelatore di attraversamento dello zero (ZCD) il cui i / p è un'onda sinusoidale è stato modificato in una sequenza di impulsi positivi all'intervallo 'T' aggiungendo una rete RC e un circuito di clipping.

Quindi, questo riguarda il funzionamento del circuito del rivelatore di zero crossing e le sue applicazioni. Ci auguriamo che tu abbia una migliore comprensione di questo concetto. Inoltre, eventuali dubbi in merito a questo concetto o progetti elettrici ed elettronici , per favore dai i tuoi preziosi suggerimenti commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la funzione del rilevatore di zero crossing?