Nuldoorgang detector circuit

Een Zero Crossing Detector Circuit is een nuttige toepassing van Op-amp als comparator. Het wordt gebruikt om de verandering in de sinusgolfvorm van positief naar negatief of vice versa te volgen terwijl het de nulspanning overschrijdt. Het kan ook worden gebruikt als een blokgolfgenerator. Zero Crossing Detector heeft vele toepassingen, zoals een tijdmarkeringsgenerator, fasemeter, frequentieteller enz. Een Zero Crossing-detector kan op vele manieren worden ontworpen, zoals het gebruik van een transistor, een op-amp of een optocoupler-IC. In dit artikel zullen we Op-amp gebruiken om een Zero Crossing Detector Circuit te bouwen en zoals eerder vermeld, zal Op-amp hier als comparator werken.

De ideale golfvorm voor Zero Crossing Detector wordt hieronder gegeven:

In de bovenstaande golfvorm is te zien dat wanneer de sinusgolf nul overschrijdt, de uitvoer van de op-amp zal verschuiven van negatief naar positief of van positief naar negatief. Het verschuift negatief naar positief wanneer de sinusgolf positief naar negatief kruist en vice versa. Dit is hoe een Zero Crossing-detector detecteert wanneer de golfvorm elke keer nul overschrijdt. Zoals u kunt zien, is de uitgangsgolfvorm een ​​blokgolf, daarom wordt een Zero Crossing-detector ook wel een blokgolfgeneratorcircuit genoemd.

Bekijk andere opamp-circuits voor meer informatie over op-amps.

Materiaal vereist

• Op-amp IC (LM741)
• Transformator (230V-naar-12V)
• 9V voeding
• Weerstand (10k - 3nos)
• Breadboard
• Verbindingsdraden
• Oscilloscoop

Schakelschema

230V verdient een 12-0-12V transformator en de fase uitgang is verbonden met de 2 ^nd pin van de Op-amp en neutraal is kort met de bodem van de batterij. De positieve pool van de batterij is verbonden met de ^7e pin (Vcc) van de op-amp.

Werking van Zero Crossing Detector Circuit

In een nuldoorgangsdetectorcircuit is de niet-inverterende aansluiting van de op-amp verbonden met de aarde als een referentiespanning en wordt een sinusgolfingang (Vin) naar de inverterende aansluiting van de op-amp gevoerd, zoals je kunt zien in het schakelschema. Deze ingangsspanning wordt dan vergeleken met de referentiespanning. Elke op-amp-IC voor algemeen gebruik kan hier worden gebruikt, we hebben op-amp IC LM741 gebruikt.

Als u nu kijkt naar de positieve halve cyclus van de sinusgolfinvoer. We weten dat, wanneer de spanning aan het niet-inverterende uiteinde lager is dan de spanning aan het inverterende uiteinde, de output van de Op-amp-output laag is of een negatieve verzadiging heeft. Daarom zullen we een negatieve spanningsgolfvorm ontvangen.

Vervolgens wordt in de negatieve halve cyclus van de sinusgolf de spanning aan het niet-inverterende uiteinde (referentiespanning) groter dan de spanning aan het inverterende uiteinde (ingangsspanning), zodat de uitvoer van de op-amp wordt hoog of van positieve verzadiging. Daarom ontvangen we een positieve spanningsgolfvorm, zoals u kunt zien in de onderstaande afbeelding:

Het is dus duidelijk dat dit circuit de nuldoorgang van de golfvorm kan detecteren door de uitvoer van negatief naar positief of van negatief naar positief te schakelen.

Zero Crossing Detector met behulp van Optocoupler

Zoals we al hebben vermeld, zijn er veel manieren om een Zero Crossing-detector te ontwerpen. Hier gebruiken we in het onderstaande circuit een opto-coupler voor hetzelfde. Door de uitgangsgolfvorm te observeren, kunt u zien dat de uitgangsgolfvorm alleen HOOG wordt wanneer de ingangs-wisselstroomgolf elke keer nul overschrijdt.

Hieronder ziet u de uitgangsgolfvorm van het Zero Crossing Detector Circuit met behulp van Optocoupler:

De nuldoorgang-pulsuitgang wordt HOOG bij 0⁰, 180⁰ en 360⁰ of we kunnen zeggen na elke 180⁰.