Kaip sukurti nulio kirtimo detektoriaus grandinę

Iš tikrųjų labai lengva sukurti nulio kirtimo detektoriaus grandinę ir tai galėtų būti veiksmingai pritaikyta apsaugant jautrią elektroninę įrangą nuo maitinimo įjungimo įtampos.

Nulio kirtimo detektoriaus grandinė daugiausia naudojama apsaugoti elektroninius įtaisus nuo įjungimo įsijungimo, užtikrinant, kad maitinimo įjungimo metu maitinimo tinklo fazė visada „patektų“ į grandinę pirmoje nulio kirtimo vietoje.
Keista, išskyrus „vikipediją“, iki šiol jokia kita populiariausia internetinė svetainė iki šiol nesprendė šio lemiamo nulio kirtimo detektoriaus koncepcijos taikymo, tikiuosi, kad perskaitę šį įrašą jie atnaujins savo straipsnius.

Kas yra nulio kirtimo detektorius?

Mes visi žinome, kad mūsų tinklo kintamosios srovės fazę sudaro kintamos sinusinės įtampos fazės, kaip parodyta žemiau:

Šioje kintamojoje kintamojoje srovėje galima matyti kintamą per centrinę nulio liniją ir per viršutinį teigiamą ir apatinį neigiamą smailės lygį per tam tikrą fazės kampą.

Šį fazės kampą galima matyti eksponentiškai kylantį ir mažėjantį, o tai reiškia, kad tai daro palaipsniui kylant ir krintant.

Kintamasis kintamosios srovės ciklas vyksta 50 kartų per sekundę 220 V įtampos tinklui ir 60 kartų per sekundę 120 V įtampos įėjimams, kaip nustatyta standartinėse taisyklėse. Ši 50 ciklo reakcija vadinama 50 Hz dažniu, o 60 Hz - 60 Hz dažniu šioms mūsų namų maitinimo lizdams.

Kai įjungiame prietaisą ar elektroninį prietaisą į elektros tinklą, jis staiga patenka į kintamosios srovės fazę, o jei šis įėjimo taškas yra fazinio kampo smailėje, tai gali reikšti, kad į prietaisą yra priversta maksimali srovė. įjungimo taške.

Nors dauguma prietaisų bus tam pasirengę ir juose gali būti įrengtos apsauginės pakopos, naudojant rezistorius, NTC ar MOV, niekada nerekomenduojama jų patekti į tokias staigias nenuspėjamas situacijas.

Norint išspręsti šią problemą, naudojamas nulio kirtimo detektoriaus etapas, užtikrinantis, kad kai įtaisas įjungiamas maitinant iš tinklo, nulio kirtimo grandinė laukia, kol kintamosios srovės fazės ciklas pasieks nulinę liniją, ir šiuo metu jis įjungs maitinimo tinklą įtaiso galia.

Kaip sukurti nulio kirtimo detektorių

Suprojektuoti nulio kirtimo detektorių nėra sunku. Mes galime tai padaryti naudodami „Opamp“, kaip parodyta žemiau, tačiau naudojant paprastą koncepciją „Opamp“, nes tai atrodo per daug, todėl mes taip pat aptarsime, kaip tą patį įgyvendinti naudojant įprastą tranzistorių pagrįstą dizainą:

„Opamp“ nulio kirtimo detektoriaus grandinė

Pastaba: AC įvestis turi būti iš „Bridge Rectifier“

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta paprasta 741 „Opamp“ pagrindu veikianti nulinės kirtimo detektoriaus grandinė, kuri gali būti naudojama visoms programoms, kurioms reikalingas nulio kirtimo pagrįstas vykdymas.

Kaip matyti, 741 yra sukonfigūruotas kaip lyginamasis kur jo neinvertuojantis kaištis yra sujungtas su žeme per 1N4148 diodą, kuris šiame įvesties kaište sukelia 0,6 V kritimo potencialą.

Kitas įvesties kaištis Nr. 2, kuris yra iC invertuojantis kaištis, naudojamas nulio kirtimo aptikimui ir yra naudojamas su pageidaujamu kintamosios srovės signalu.

Kadangi mes žinome, kad tol, kol kaištis Nr. 3 potencialas yra mažesnis nei kaištis Nr. 2, išėjimo potencialas prie kaiščio Nr. 6 bus 0 V, ir kai tik kaiščio Nr. 3 įtampa eina virš kaiščio Nr. 2, išėjimo įtampa greitai pasikeis iki 12V (maitinimo lygis).

Todėl per tiekiamo įvesties kintamosios srovės signalą laikotarpiais, kai fazės įtampa yra gerokai didesnė už nulinę liniją arba bent jau virš 0,6 V virš nulinės linijos, opampo išvestis rodo nulinį potencialą .... bet laikotarpiais, kai fazė netrukus įeis į nulinę liniją arba peržengs ją, kaištis Nr. 2 patiria potencialą žemiau 0,6 V atskaitos, kaip nustatyta kaiščio Nr. 3, todėl išvestis nedelsiant pasikeis į 12 V.

Taigi šių taškų išvestis tampa 12v aukšto lygio, ir ši seka įsijungia kiekvieną kartą, kai fazė kerta nulinę savo fazės ciklo liniją.

Gautą bangos formą galima pamatyti IC išėjime, kuris aiškiai išreiškia ir patvirtina IC nulio kirtimo aptikimą.

Naudojant opto-movos BJT grandinę

Nors aukščiau aptartas „opamp“ nulio kirtimo detektorius yra labai efektyvus, tą patį galima pasiekti naudojant gana įprastą „BJT“ opto movą.

Pastaba: AC įvestis turi būti iš „Bridge Rectifier“

Remiantis aukščiau esančiu vaizdu, BJT fototransistoriaus pavidalu, susietu opto jungties viduje, galima efektyviai sukonfigūruoti kaip paprasčiausia nulio kirtimo detektoriaus grandinė .

Kintamosios srovės tinklas tiekiamas į opampo šviesos diodą per didelės vertės rezistorių. Per savo fazių ciklus, kol tinklo įtampa viršija 2 V, fototransistorius išlieka laidžiuoju režimu, o išėjimo atsakas laikomas beveik nulio įtampos, tačiau tuo metu, kai fazė pasiekia nulinę eigos liniją, LED viduje „opto“ išsijungia, todėl tranzistorius taip pat išsijungia. Šis atsakymas iškart sukelia aukštą logiką nurodytame konfigūracijos išvesties taške.

Praktinė taikymo grandinė naudojant nulio kirtimo aptikimą

Praktinį grandinės, naudojančios nulio kirtimo aptikimą, pavyzdį galima pamatyti toliau, čia triac niekada neleidžiama perjungti jokiame kitame fazės taške, išskyrus nulio kirtimo tašką, kai tik įjungiama galia.

Tai užtikrina, kad grandinė visada būtų atokiau nuo įjungimo srovės viršįtampio ir atitinkamų pavojų.

Pastaba: AC įvestis turi būti iš „Bridge Rectifier“

Aukščiau pateiktoje koncepcijoje triacas yra paleidžiamas per mažą signalo SCR, valdomą PNP BJT. Šis PNP BJT sukonfigūruotas atlikti nulio kirtimo jutiklį, skirtą numatytam saugiam triac ir atitinkamos apkrovos perjungimui.

Bet kada, kai maitinimas įjungiamas, SCR gauna anodo tiekimą iš esamo nuolatinės srovės paleidimo šaltinio, tačiau jo vartų įtampa įjungiama tik tuo metu, kai įvestis praeina per pirmąjį nulio kirtimo tašką.

Kai SCR įsijungia saugiame nulio kirtimo taške, jis paleidžia triacą ir prijungtą apkrovą ir savo ruožtu tampa užraktu, užtikrindamas nuolatinę triaco vartų srovę.

Toks perjungimas nulinės kirtimo vietose kiekvieną kartą įjungus maitinimą užtikrina nuoseklų saugų krovinio įjungimą, pašalinant visus galimus pavojus, kurie paprastai yra susiję su staigiu maitinimo įjungimu įjungus maitinimą.

RF triukšmo pašalinimas

Kitas puikus nulio kirtimo detektoriaus grandinės pritaikymas yra skirtas pašalinant triukšmą triacinėse perjungimo grandinėse . Paimkime pavyzdį elektroninė šviesos reguliatoriaus grandinė , mes paprastai pastebime, kad tokios grandinės, skleidžiančios daug radijo dažnio triukšmo į atmosferą ir tinklo tinklą, sukelia nereikalingą harmonikų išmetimą.

Tai atsitinka dėl greito triacinio laidumo susikirtimo per teigiamus / neigiamus ciklus per nulio kirtimo liniją ... ypač aplink nulio kirtimo perėjimą, kai triacas patenka į neapibrėžtą įtampos zoną, todėl jis sukelia greitus srovės pereinamuosius procesus, kurie posūkis skleidžiamas kaip RF triukšmas.

Nulio kirtimo detektorius, jei jis pridedamas prie triacinių grandinių , pašalina šį reiškinį, leidžiant triakui įsijungti tik tada, kai kintamosios srovės ciklas puikiai peržengia nulinę liniją, o tai užtikrina švarų triakų perjungimą, tokiu būdu pašalinant radijo dažnio pereinamuosius procesus.

Nuoroda:

Nulio kirtimo grandinė