Detectores de paso por cero-¿Cómo soportan los sistemas de control de potencia las altas corrientes de entrada? Parece una tarea ardua. Sin embargo, aquí es donde los detectores de paso por cero (ZCD) resultan útiles.
Con la detección de paso por cero, la transición de una forma de onda de señal se producirá sin problemas. Por lo tanto, un circuito detector de cruce es importante para los sistemas que requieren un intervalo de tiempo.
Explicaremos cómo funcionan los detectores de cruce de cero. Además, explicaremos métodos sencillos para crear un circuito detector de cruce. Por lo tanto, siga leyendo para obtener información.
1. Detectores de paso por cero-Principio de los detectores de paso por cero
Un detector de paso por cero opera en una red de circuitos de sistemas de control de energía eléctrica. Facilita la conversión de la forma de onda de salida de un comparador. Se produce cuando una señal de CA alcanza la tensión de referencia cero. En consecuencia, el dispositivo se retrasa en el tiempo. El objetivo es proteger el circuito de altas corrientes de señal de entrada.
2. Descripción del Circuito Básico de Detectores de Paso por Cero
En primer lugar, se muestra una ilustración de un circuito detector de paso por cero.
Figura 1: Ilustración de un circuito detector de paso por cero.
La ilustración del circuito en serie anterior muestra un simple circuito detector de cruce. Durante el montaje, conecte la señal de entrada al terminal inversor del amplificador operacional. Para el terminal no inversor, conéctelo a tierra a través de las resistencias de entrada.
El dispositivo identifica cuando la señal de entrada es diferente de la tensión de referencia. Debe poner la tensión de referencia a 0. Por lo tanto, cada vez que esto ocurra, el nivel de saturación de las señales de salida se desplazará.
Figura 2: Una placa de circuito
Aplique una señal de entrada en el terminal no inversor del amplificador operacional. En este momento, el nivel de referencia de tensión está en cero. El sistema comparará la onda sinusoidal en la entrada del amplificador operacional con la referencia de tensión.
En cada caso, la fase de la onda sinusoidal cambiará de negativa a positiva y viceversa.
Consideremos cada escenario probable de la señal de entrada.
Tomemos, por ejemplo, un caso en el que hay una señal sinusoidal positiva en la entrada. El comparador comparará la señal de entrada con el nivel de tensión de referencia. Por lo tanto, la ecuación de este escenario es
V Salida = VReferencia – VIseñal de entrada
Por lo tanto, dado que tiene una tensión de referencia de 0V, podemos igualar VReferencia a cero. Así, la ecuación cambiará a:
V Salida = 0 – VIseñal de entrada
En consecuencia, la tensión de la señal de salida tendrá una saturación negativa. Compruebe esta ecuación final:
V Salida = – VIseñal de entrada
Detectores de paso por cero-Por lo tanto, un impulso positivo produce una forma de onda de salida negativa.
Por otro lado, considere un escenario cuando hay una señal sinusoidal negativa. De nuevo, el comparador comparará la señal de entrada con el nivel de tensión de referencia.
Por lo tanto, la ecuación será de nuevo V Salida = VReferencia -VIseñal de entrada.
Si sustituimos el = VReferencia en la ecuación por cero, obtendremos
V Salida = 0 – (VIseñal de entrada)
Por lo tanto, V Output = + VInput Signal
La señal de salida tendrá una saturación positiva en este caso.
Por lo tanto, el detector de paso por cero convierte eficazmente la señal de entrada en la forma de onda de salida de signo contrario. Si la señal de entrada es negativa, el circuito de cruce la convierte en positiva y viceversa.
3.Detectores de paso por cero-¿Cómo hacer un circuito detector de paso por cero?
Figura 3: Ondas sinusoidales
Puedes diseñar fácilmente un detector de cruce por cero. Además, puede utilizar este circuito para una amplia gama de aplicaciones.
Aquí están los componentes que necesitas para este circuito:
Un diodo Zener de 6V
Dos resistencias de 100K
Comparador IC 741
Debes asegurarte de que conectas la CA de entrada desde un puente rectificador. Además, en este circuito, el IC 741 funciona como comparador. Debe proporcionar una tensión de alimentación de 12V.
Además, asegúrate de conectar el pin no inversor a un diodo 1N4148. Por otro lado, debes conectar el pin inversor a la señal de entrada que elijas.
Tenga en cuenta que la forma de onda de salida de su circuito será la inversa de la señal de entrada. Así, el circuito sigue los principios convencionales de los detectores de paso por cero.
Cuando hay una corriente positiva en el pin de entrada, el dispositivo lo detectará. El cambio de la forma de onda de salida se producirá cuando la referencia de tensión esté en cero. Lo contrario ocurrirá cuando se conecte una corriente contraria. En este caso, la salida será positiva.
4. Detectores de paso por cero-Aplicaciones del detector de paso por cero
Las aplicaciones de los circuitos detectores de paso por cero son muy variadas. Los encontrarás en un dispositivo electrónico como un contador de frecuencia. Además, también los encontrarás en circuitos electrónicos de potencia.
Figura 4: Una ilustración en 3D de los componentes electrónicos
Estas son algunas de las aplicaciones típicas de un circuito de cruce:
Detectores de paso por cero-ZCD como fasímetro
Cuando tienes dos voltajes, puedes usar un ZCD como medidor de fase para determinar el ángulo de fase. La ZCD obtendrá primero pulsos secuenciales en los ciclos positivo y negativo. A continuación, medirá la tensión del intervalo de tiempo del primer impulso de tensión sinusoidal. Repetirá el proceso para el otro pulso de tensión de la onda sinusoidal.
Así, el intervalo de tiempo dará la diferencia de fase entre las tensiones de la señal de entrada. Puede utilizar el medidor de fase para ondas sinusoidales de cero grados a 360 grados.
ZCD como generador de marcadores de tiempo
Considere el diagrama del circuito comparador de un detector de paso por cero en la Figura 1. Si el pin de entrada es una onda sinusoidal, la señal de salida será un generador de onda cuadrada. Por lo tanto, se creará un circuito en serie.
Además, considere un escenario en el que la constante de tiempo es relativamente pequeña con respecto al periodo. En tal caso, la tensión en las resistencias puede ser un pulso positivo. También puede ser un pulso negativo. Aplique una tensión a un circuito clipper a través de un diodo. El resultado es una tensión de carga con pulsos positivos solamente. Por lo tanto, tendrá una conversión de la onda sinusoidal de un detector de paso por cero en pulsos positivos. El requisito previo de este resultado es un circuito de red y un circuito clipper.
Detector de paso por cero utilizando el IC 311 y el transistor
Figura 5: Gráficos de onda
También se puede utilizar un detector de paso por cero en el diseño de un circuito comparador de Op-Amp. Hemos ilustrado esta aplicación directa en la Figura 1. Cuando lo utilice de esta manera, será un convertidor de onda cuadrada.
Además, en este circuito, puede utilizar el comparador inversor o no inversor como detector de paso por cero. No obstante, debes asegurarte de poner la tensión de referencia a cero.
El principio de funcionamiento de este circuito es también similar al de otras aplicaciones de detectores de paso por cero.
Así, cuando la tensión de entrada positiva cruza el cero, la forma de onda de salida estará en saturación negativa. Por otro lado, cuando la tensión de entrada es negativa, la forma de onda de salida estará en saturación positiva.
Por lo tanto, los ciclos negativos en la entrada de onda producirán formas de onda positivas. Del mismo modo, los ciclos positivos en la entrada de onda producirán formas de onda negativas.
Detector de paso por cero mediante optoacoplador
Otra forma de utilizar un detector de paso por cero es en el proceso de diseño de un optoacoplador. Aquí hay una ilustración de un optoacoplador de diseño analógico.
Figura 6: Ilustración del acoplador óptico
Observe la forma de onda de salida del circuito, que varía con la entrada. Por ejemplo, cuando la señal de entrada alcanza 0, la forma de onda de salida aumenta. Esto sucede cada vez que la señal de entrada alcanza este punto, como se muestra en El ejemplo anterior.
Conclusión.
En resumen, El detector de cruce por cero es crucial en El sistema de control de potencia. Sin ellos, es posible ejecutar circuitos de ca.
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