Схема детектора перехода через ноль

Нулевой Crossing Детектор цепь является полезным применением ОУ в качестве компаратора. Он используется для отслеживания изменения формы синусоидального сигнала с положительного на отрицательный или наоборот, когда он пересекает нулевое напряжение. Его также можно использовать как генератор прямоугольных сигналов. Детектор перехода через ноль имеет множество применений, таких как генератор временных маркеров, фазомер, частотомер и т. Д. Детектор перехода через ноль может быть спроектирован многими способами, например, с использованием транзистора, операционного усилителя или микросхемы оптопары. В этой статье мы будем использовать операционный усилитель для построения схемы детектора перехода через нуль, и, как упоминалось ранее, операционный усилитель будет работать здесь как компаратор.

Идеальная форма сигнала для детектора пересечения нуля приведена ниже:

На приведенной выше форме волны можно увидеть, что всякий раз, когда синусоидальная волна пересекает ноль, выходной сигнал операционного усилителя будет сдвигаться либо с отрицательного на положительный, либо с положительного на отрицательный. Он смещается от отрицательного к положительному, когда синусоидальная волна пересекает положительное значение на отрицательное и наоборот. Вот как детектор пересечения нуля каждый раз определяет, когда форма волны пересекает ноль. Как вы можете заметить, выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, поэтому детектор пересечения нуля также называется схемой генератора прямоугольной волны.

Чтобы узнать больше об операционных усилителях, проверьте другие схемы операционных усилителей.

Необходимый материал

• Микросхема операционного усилителя (LM741)
• Трансформатор (230В-12В)
• Питание 9В
• Резистор (10k - 3nos)
• Макетная плата
• Подключение проводов
• Осциллограф

Принципиальная электрическая схема

Питание 230 В подается на трансформатор 12–0–12 В, его фазный выход подключен ко 2- ^му выводу операционного усилителя, а нейтраль закорачивается на массу аккумулятора. Положительный полюс батареи подключен к 7- ^му выводу (Vcc) операционного усилителя.

Работа схемы детектора перехода через ноль

В пересечении нулевого детектора цепи, неинвертирующий терминал ОУ соединен с землей в качестве опорного напряжения и вход синусоидального (Vin) подается на инвертирующий терминала ОУ, как вы можете увидеть на принципиальной схеме. Это входное напряжение затем сравнивается с опорным напряжением. Здесь может использоваться любая микросхема операционного усилителя общего назначения, мы использовали микросхему операционного усилителя LM741.

Теперь, когда вы рассматриваете положительный полупериод входного синусоидального сигнала. Мы знаем, что когда напряжение на неинвертирующем конце меньше, чем напряжение на инвертирующем конце, выход операционного усилителя имеет низкий уровень или имеет отрицательное насыщение. Следовательно, мы получим отрицательную форму волны напряжения.

Затем в отрицательной половине цикла синусоидальной волны, напряжение на неинвертирующим конца (опорное напряжение) становится больше, чем напряжение на инвертирующем конце (вход напряжения), так что выход операционного усилителя становится высокой или положительного насыщения. Следовательно, мы получим положительный сигнал напряжения, как вы можете видеть на изображении ниже:

Таким образом, очевидно, что эта схема может обнаруживать переход формы волны через нуль, переключая свой выход с отрицательного на положительный или с отрицательного на положительный.

Детектор пересечения нуля с использованием оптопары

Как мы уже упоминали, существует множество способов создания детектора пересечения нуля. Здесь, в схеме ниже, мы используем оптрон для того же самого. Наблюдая за формой выходного сигнала, вы можете увидеть, что выходной сигнал становится ВЫСОКИМ только тогда, когда входной сигнал переменного тока каждый раз пересекает ноль.

Ниже приведена форма выходного сигнала схемы детектора пересечения нуля с использованием оптопары:

Выходной импульс с пересечением нуля становится ВЫСОКИМ при 0 °, 180 ° и 360 °, или, можно сказать, после каждых 180 °.