Схема детектора нульового перетину

Схема детектора нульового перетину - корисне застосування Op-amp як компаратора. Він використовується для відстеження зміни форми синусоїди з позитивної на негативну або навпаки, коли вона перетинає нульову напругу. Він також може використовуватися як генератор квадратних хвиль. Детектор нульового перетину має багато застосувань, таких як генератор маркерів часу, вимірювач фаз, лічильник частот тощо. Детектор нульового перехрещення може бути розроблений різними способами, як використання транзистора, використання підсилювача або оптопари. У цій статті ми будемо використовувати Op-amp для побудови схеми нульового перехресного детектора, і, як уже згадувалося раніше, Op-amp буде працювати тут як компаратор.

Ідеальна форма сигналу для детектора нульового перетину наведена нижче:

З наведеного вище сигналу видно, що всякий раз, коли синусоїда перетинає нуль, вихід операційного підсилювача зміщується або з негативного на позитивний, або з позитивного на негативний. Він зміщує мінус на позитив, коли синусоїда переходить позитив на негатив і навпаки. Ось як детектор нульового перетину виявляє, коли форма сигналу щоразу перетинається з нулем. Як ви можете помітити, що вихідна форма сигналу є квадратною хвилею, тому детектор нульового перетину також називається ланцюгом генератора квадратних хвиль.

Щоб дізнатись більше про операційні підсилювачі, перевірте інші схеми операційних підсилювачів.

Необхідний матеріал

• Схема підсилювача (LM741)
• Трансформатор (від 230 В до 12 В)
• Живлення 9В
• Резистор (10k - 3nos)
• Макет
• Підключення проводів
• Осцилограф

Кругова діаграма

Напруга 230 В подається на трансформатор 12-0-12 В, а його фазний вихід підключений до 2- ^го штифта Op-підсилювача, а нуль короткий із землею акумулятора. Позитивна клема акумулятора підключена до 7- ^го виводу (Vcc) операційного підсилювача.

Робота схеми детектора нульового перетину

У схемі нульового перехресного детектора неінвертуючий термінал Op-підсилювача підключений до землі як еталонна напруга, а вхід синусоїди (Vin) подається на інвертуючий термінал op-підсилювача, як ви можете бачити на принциповій схемі. Потім ця вхідна напруга порівнюється з опорною напругою. Тут можна використовувати будь-яку мікросхему операційного підсилювача загального призначення, ми використовували мікросхему операційного підсилювача LM741.

Тепер, коли ви враховуєте позитивний напівперіод введення синусоїди. Ми знаємо, що коли напруга на неінвертуючому кінці менше напруги на інвертуючому кінці, вихід на виході Операційного підсилювача є низьким або з негативною насиченістю. Отже, ми отримаємо форму сигналу негативної напруги.

Потім при негативному напівперіоді синусоїди напруга на неінвертуючому кінці (опорна напруга) стає більшою, ніж напруга на інвертуючому кінці (вхідна напруга), тому вихід Операційного підсилювача стає Високим або позитивною насиченістю. Отже, ми отримаємо позитивну форму напруги, як ви можете бачити на зображенні нижче:

Таким чином, очевидно, що ця схема може виявити нульовий перетин сигналу, перемикаючи його вихід з негативного на позитивний або з негативного на позитивний.

Детектор нульового перетину за допомогою оптрона

Як ми вже згадували, існує багато способів розробити детектор нульового перетину. Тут, у наведеній нижче схемі, ми використовуємо оптозв’язку для того ж. Спостерігаючи вихідну форму хвилі, ви можете побачити, що вихідна форма сигналу стає ВИСОКОЮ лише тоді, коли вхідна хвиля змінного струму щоразу перетинається з нулем.

Нижче наведено вихідну форму сигналу схеми детектора нульового перетину з використанням оптрона:

Вихід імпульсу, що перетинає нуль, стає ВИСОКИМ на 0⁰, 180⁰ та 360⁰, або можна сказати через кожні 180⁰.