Circuito rilevatore di zero crossing

Un circuito rivelatore Zero Crossing è un'utile applicazione dell'amplificatore operazionale come comparatore. Viene utilizzato per tenere traccia del cambiamento nella forma d'onda sinusoidale da positiva a negativa o viceversa mentre attraversa la tensione zero. Può anche essere utilizzato come generatore di onde quadre. Il rivelatore Zero Crossing ha molte applicazioni come generatore di marcatori di tempo, misuratore di fase, contatore di frequenza, ecc. Un rivelatore Zero Crossing può essere progettato in molti modi, come l'utilizzo di transistor, l'utilizzo di amplificatori operazionali o l'utilizzo di CI optoaccoppiatore. In questo articolo useremo l'amplificatore operazionale per costruire un circuito rivelatore Zero Crossing e, come accennato in precedenza, l'amplificatore operazionale funzionerà come comparatore qui.

Di seguito viene fornita la forma d'onda ideale per il rivelatore Zero Crossing:

Si può vedere nella forma d'onda sopra che ogni volta che l'onda sinusoidale attraversa lo zero, l'uscita dell'amplificatore operazionale si sposterà da negativa a positiva o da positiva a negativa. Si sposta da negativo a positivo quando l'onda sinusoidale attraversa il positivo in negativo e viceversa. Questo è il modo in cui un rivelatore Zero Crossing rileva quando la forma d'onda sta attraversando lo zero ogni volta. Come puoi osservare, la forma d'onda in uscita è un'onda quadra, quindi un rilevatore di Zero Crossing è anche chiamato circuito generatore di onde quadre.

Per saperne di più sugli amplificatori operazionali, controlla altri circuiti degli amplificatori operazionali.

Materiale richiesto

• CI amplificatore operazionale (LM741)
• Trasformatore (da 230V a 12V)
• Alimentazione 9V
• Resistore (10k - 3nos)
• Breadboard
• Collegamento dei cavi
• Oscilloscopio

Schema elettrico

L'alimentazione a 230 V viene fornita a un trasformatore da 12-0-12 V e la sua uscita di fase è collegata al 2 ^° Pin dell'amplificatore operazionale e il neutro è corto con la massa della batteria. Il terminale positivo della batteria è collegato al 7 ^° pin (Vcc) dell'amplificatore operazionale.

Funzionamento del circuito rivelatore Zero Crossing

In un circuito rivelatore Zero Crossing, il terminale non invertente dell'amplificatore operazionale è collegato con la terra come tensione di riferimento e un ingresso a onda sinusoidale (Vin) viene alimentato al terminale invertente dell'amplificatore operazionale, come puoi vedere nello schema elettrico. Questa tensione di ingresso viene quindi confrontata con la tensione di riferimento. Qualsiasi IC per amplificatore operazionale generico può essere utilizzato qui, abbiamo usato IC amplificatore operazionale LM741.

Ora, se si considera il semiciclo positivo dell'ingresso dell'onda sinusoidale. Sappiamo che, quando la tensione all'estremità non invertente è inferiore alla tensione all'estremità invertente, l'uscita dell'uscita dell'amplificatore operazionale è Bassa o di saturazione negativa. Quindi, riceveremo una forma d'onda di tensione negativa.

Quindi nel semiciclo negativo dell'onda sinusoidale, la tensione all'estremità non invertente (tensione di riferimento) diventa maggiore della tensione all'estremità invertente (tensione di ingresso), quindi l'uscita dell'amplificatore operazionale diventa alta o di saturazione positiva. Quindi, riceveremo una forma d'onda di tensione positiva, come puoi vedere nell'immagine qui sotto:

Quindi è chiaro che questo circuito può rilevare il passaggio per lo zero della forma d'onda commutando la sua uscita da negativa a positiva o da negativa a positiva.

Rilevatore di Zero Crossing con fotoaccoppiatore

Come abbiamo già accennato, esistono molti modi per progettare un rilevatore Zero Crossing. Qui, nel circuito sottostante, stiamo usando un optoaccoppiatore per lo stesso. Osservando la forma d'onda in uscita è possibile vedere che la forma d'onda in uscita diventa ALTA solo quando l'onda CA in ingresso attraversa lo zero ogni volta.

Di seguito è riportata la forma d'onda in uscita del circuito del rivelatore Zero Crossing utilizzando Optocoupler:

L'uscita dell'impulso zero-crossing diventa ALTA a 0⁰, 180⁰ e 360⁰ o possiamo dire dopo ogni 180⁰.