Circuit de detecció de creuament zero

Un circuit de detecció de creuament zero és una aplicació útil de l’amplificador operatiu com a comparador. S'utilitza per rastrejar el canvi de la forma d'ona sinusoïdal de positiu a negatiu o viceversa mentre creua el voltatge zero. També es pot utilitzar com a generador d'ona quadrada. El detector de creuament zero té moltes aplicacions com el generador de marcadors de temps, mesurador de fase, comptador de freqüències, etc. En aquest article farem servir Op-amp per construir un circuit de detecció de creuament zero i, com s’ha esmentat anteriorment, Op-amp funcionarà com a comparador aquí.

A continuació es mostra la forma d’ona ideal per al detector de creuament zero:

Es pot veure a la forma d’ona anterior que cada vegada que l’ona sinusoïdal creua zero, la sortida de l’amplificador operacional canviarà de negatiu a positiu o de positiu a negatiu. Canvia de negatiu a positiu quan l'ona sinusoïdal creua de positiu a negatiu i viceversa. Així és com un detector d’encreuament zero detecta quan la forma d’ona creua zero cada vegada. Com podeu observar que la forma d'ona de sortida és una ona quadrada, de manera que un detector de creuament zero també s'anomena circuit de generador d'ona quadrada.

Per obtenir més informació sobre amplificadors operatius, consulteu altres circuits d'amplificadors operatius.

Material requerit

• CI d'amplificador operatiu (LM741)
• Transformador (230V a 12V)
• Subministrament de 9V
• Resistència (10k - 3nos)
• Taula de pa
• Connexió de cables
• Oscil·loscopi

Esquema de connexions

El subministrament de 230v s’administra a un transformador de 12-0-12V i la seva sortida de fase està connectada al ^segon pin de l’amplificador operatiu i el neutre és curt amb la terra de la bateria. El terminal positiu de la bateria està connectat a la 7 ^º pin (Vcc) de l'op-amp.

Funcionament del circuit del detector de creuament zero

En un circuit de detecció de creuament zero, el terminal no inversor de l’amplificador operatiu està connectat amb la terra com a tensió de referència i una entrada d’ona sinusoïdal (Vin) s’alimenta al terminal inversor de l’amplificador operatiu, com podeu veure al diagrama del circuit. Aquesta tensió d'entrada es compara amb la tensió de referència. Aquí es pot utilitzar qualsevol CI d'amplificador operatiu per a usos generals, hem utilitzat IC d'amplificador operatiu LM741.

Ara, quan es té en compte el mig cicle positiu de l'entrada d'ona sinusoïdal. Sabem que, quan la tensió a l’extrem no inversor és inferior a la tensió a l’extrem inversor, la sortida de la sortida de l’amplificador Op és baixa o de saturació negativa. Per tant, rebrem una forma d'ona de tensió negativa.

Aleshores, al mig cicle negatiu de l’ona sinusoïdal, la tensió a l’extrem no inversor (tensió de referència) passa a ser superior a la tensió a l’extrem inversor (tensió d’entrada), de manera que la sortida de l’amplificador operacional esdevé alta o de saturació positiva. Per tant, rebrem una forma d'ona de tensió positiva, com podeu veure a la imatge següent:

Per tant, és clar que aquest circuit pot detectar l’encreuament zero de la forma d’ona canviant la seva sortida de negatiu a positiu o de negatiu a positiu.

Detector de creuament zero mitjançant optocuplador

Com ja hem esmentat, hi ha moltes maneres de dissenyar un detector de creuament zero. Aquí, al següent circuit, estem utilitzant un optoacoblador per al mateix. En observar la forma d'ona de sortida, es pot veure que la forma d'ona de sortida augmenta només quan l'ona d'entrada d'entrada creua zero cada vegada.

A continuació es mostra la forma d'ona de sortida del circuit del detector de creuament zero mitjançant Optocoplador:

La sortida de pols de creuament zero augmenta a 0⁰, 180⁰ i 360⁰ o podem dir després de cada 180⁰.