Cum se realizează un circuit detector de trecere zero

Realizarea unui circuit detector de trecere zero este de fapt foarte ușoară și ar putea fi aplicată în mod eficient pentru protejarea echipamentelor electronice sensibile împotriva supratensiunilor pornite de la rețea.

Un circuit detector de trecere zero este utilizat în principal pentru protejarea dispozitivelor electronice împotriva supratensiunilor de pornire, asigurându-se că în timpul pornirii, faza de rețea „intră” întotdeauna în circuit în primul său punct de trecere zero.
În mod ciudat, cu excepția „Wikipedia”, niciun alt site online de top nu a abordat până acum această aplicație crucială a conceptului de detector de trecere zero, sper că își vor actualiza articolele după ce au citit acest post.

Ce este un detector de trecere zero?

Știm cu toții că faza noastră de rețea alternativă este alcătuită din faze alternative de tensiune sinusoidală, așa cum se arată mai jos:

În acest CA alternativ, curentul poate fi văzut alternând de-a lungul liniei zero centrale și a nivelurilor de vârf pozitive și negative inferioare, printr-un anumit unghi de fază.

Acest unghi de fază poate fi văzut crescând și scăzând exponențial, ceea ce înseamnă că o face într-o manieră crescândă treptat și scăzând treptat.

Ciclul alternativ într-o rețea alternativă are loc de 50 de ori pe secundă pentru rețeaua de alimentare de 220V și de 60 de ori pe secundă pentru intrările de rețea de 120V, așa cum este stabilit de regulile standard. Acest răspuns de 50 de cicluri se numește frecvență de 50 Hz și 60 Hz se numește frecvență de 60 Hz pentru aceste prize de rețea din casele noastre.

Ori de câte ori pornim un aparat sau un dispozitiv electronic la rețea, acesta este supus unei intrări bruște a fazei de curent alternativ și dacă acest punct de intrare se află la vârful unghiului de fază ar putea implica forțarea curentului maxim către dispozitiv la punctul de pornire.

Deși, majoritatea dispozitivelor vor fi pregătite pentru acest lucru și ar putea fi echipate cu etape de protecție folosind rezistențe, sau NTC sau MOV, nu se recomandă niciodată să le supui unor astfel de situații bruște imprevizibile.

Pentru a rezolva o astfel de problemă, se folosește o etapă a detectorului de trecere zero care asigură că de fiecare dată când un gadget este pornit cu rețeaua electrică, circuitul de trecere zero așteaptă până când ciclul de fază AC ajunge la linia zero și, în acest moment, pornește rețeaua electrică. puterea gadgetului.

Cum se proiectează un detector de trecere zero

Proiectarea unui detector de trecere zero nu este dificilă. O putem face folosind un opamp, așa cum se arată mai jos, totuși folosind un opamp pentru un concept simplu, deoarece acesta pare a fi un exces, deci vom discuta, de asemenea, cum să implementăm același lucru folosind un design obișnuit bazat pe tranzistoare:

Circuitul detectorului de trecere zero Opamp

Notă: Intrarea CA ar trebui să provină de la un redresor Bridge

Figura de mai sus prezintă circuitul detectorului de trecere zero bazat pe opamp 741 simplu, care poate fi utilizat pentru toate aplicațiile care necesită o execuție bazată pe trecerea zero.

După cum se poate vedea, 741 este configurat ca un comparator , în care pinul său neinversibil este conectat la masă printr-o diodă 1N4148, ceea ce determină un potențial de scădere de 0,6V la acest pin de intrare.

Celălalt pin de intrare # 2, care este pinul inversor al iC este utilizat pentru detectarea traversării zero și este aplicat cu semnalul AC preferat.

După cum știm că, atâta timp cât potențialul pinului 3 este mai mic decât pinul 2, potențialul de ieșire la pinul # 6 va fi 0V și, de îndată ce tensiunea pinului 3 depășește pinul # 2, tensiunea de ieșire va comuta rapid la 12V (nivel de alimentare).

Prin urmare, în cadrul semnalului alimentat de intrare AC în perioadele în care tensiunea de fază este cu mult peste linia zero, sau cel puțin peste 0,6 V peste linia zero, ieșirea opamp arată un potențial zero .... dar în perioadele în care faza este pe cale să intre sau să treacă linia zero, pinul 2 prezintă un potențial sub 0,6V referință așa cum este setat pentru pinul 3, provocând o inversare imediată a ieșirii la 12V.

Astfel, ieșirea în aceste puncte devine de 12v la nivel înalt și această secvență continuă să se declanșeze de fiecare dată când faza trece linia zero a ciclului său de fază.

Forma de undă rezultată poate fi văzută la ieșirea IC-ului, care exprimă și confirmă în mod clar detectarea traversării zero a IC-ului.

Utilizarea unui circuit BJT cu cuplare opto

Deși detectorul de trecere zero opamp discutat mai sus este foarte eficient, același lucru poate fi implementat folosind un cuplaj opto normal BJT cu o precizie rezonabilă.

Notă: Intrarea CA ar trebui să provină de la un redresor Bridge

Referindu-ne la imaginea de mai sus, BJT sub forma unui fototranzistor asociat în interiorul unui cuplaj opto poate fi configurat eficient ca cel mai simplu circuit de detectare a trecerii la zero .

Rețeaua de curent alternativ este alimentată la LED-ul opampului printr-un rezistor de mare valoare. În timpul ciclurilor sale de fază, atâta timp cât tensiunea de rețea este mai mare de 2V, fototranzistorul rămâne în modul de conducere și răspunsul de ieșire este ținut la aproape zero volți, totuși în perioadele în care faza atinge linia zero a cursei sale, LED-ul din interiorul opto se oprește, provocând și oprirea tranzistorului, acest răspuns determină instantaneu să apară o logică înaltă la punctul de ieșire indicat al configurației.

Circuit de aplicație practic folosind detectarea de trecere zero

Un exemplu practic de circuit care utilizează o detecție de trecere zero poate fi prezentat mai jos, aici nu este permisă niciodată comutarea triacului în niciun alt punct de fază, cu excepția punctului de trecere zero, ori de câte ori este pornită.

Acest lucru asigură faptul că circuitul este ținut întotdeauna departe de supratensiunea curentului de pornire și de pericolele sale relevante.

Notă: Intrarea CA ar trebui să provină de la un redresor Bridge

În conceptul de mai sus, un triac este declanșat printr-un mic semnal SCR controlat de un PNP BJT. Acest PNP BJT este configurat pentru a executa o detecție de trecere zero pentru comutarea sigură a triacului și a sarcinii asociate.

Ori de câte ori este pornită alimentarea, SCR își alimentează anodul de la sursa de declanșare CC existentă, totuși tensiunea porții sale este pornită numai în momentul în care intrarea trece prin primul său punct de trecere zero.

Odată ce SCR este declanșat la punctul de trecere zero sigur, acesta trage triac și sarcina conectată și, la rândul său, devine blocat, asigurând un curent continuu de poartă pentru triac.

Acest tip de comutare la punctele de trecere zero de fiecare dată când este pornită alimentarea asigură o pornire sigură consistentă pentru sarcină, eliminând toate pericolele posibile care sunt asociate în mod normal cu pornirea bruscă a alimentării.

Eliminarea zgomotului RF

O altă aplicație excelentă a unui circuit detector de trecere zero este pentru eliminarea zgomotului în circuitele de comutare triac . Să luăm exemplul unui circuit electronic de reglare a luminii , în mod normal, găsim astfel de circuite care emit mult zgomot RF în atmosferă și, de asemenea, în rețeaua de rețea, provocând o descărcare inutilă a armonicelor.

Acest lucru se întâmplă datorită intersecției rapide a conducerii triacului peste ciclurile pozitive / negative prin linia de trecere zero ... în special în jurul tranziției de trecere zero, unde triacul este supus într-o zonă de tensiune nedefinită, determinându-l să producă tranzitori de curent rapid care în rândul său, sunt emise ca zgomot RF.

Un detector de trecere zero dacă este adăugat la circuitele bazate pe triac , elimină acest fenomen permițând triacului să declanșeze numai atunci când ciclul de curent alternativ a trecut perfect linia zero, ceea ce asigură o comutare curată a triacului, eliminând astfel tranzitorii RF.

Referinţă:

Circuit de trecere zero