Kā izveidot nulles šķērsošanas detektora shēmu

Nulles šķērsošanas detektora ķēdes izveidošana faktiski ir ļoti vienkārša, un to varētu efektīvi izmantot jutīgu elektronisko iekārtu aizsardzībai pret tīkla ieslēgšanas spriegumu.

Nulles šķērsošanas detektora ķēde galvenokārt tiek izmantota elektronisko ierīču aizsardzībai pret ieslēgšanas spriegumu, nodrošinot, ka strāvas ieslēgšanas laikā tīkla fāze vienmēr 'nonāk' ķēdē tās pirmajā nulles šķērsošanas punktā.
Dīvainā kārtā, izņemot “wikipedia”, neviena cita populārākā tiešsaistes vietne līdz šim nav pievērsusies šai izšķirošās nulles šķērsošanas detektora koncepcijas lietošanai, es ceru, ka viņi atjauninās savus rakstus pēc šīs ziņas izlasīšanas.

Kas ir nulles šķērsošanas detektors?

Mēs visi zinām, ka mūsu tīkla maiņstrāvas fāzi veido mainīgas sinusoidāla sprieguma fāzes, kā parādīts zemāk:

Šajā mainīgajā maiņstrāvā strāvu var redzēt pārmaiņus pa centrālo nulles līniju un pāri augšējiem pozitīvajiem un apakšējiem negatīvajiem pīķa līmeņiem, izmantojot noteiktu fāzes leņķi.

Var redzēt, ka šis fāzes leņķis pieaug un samazinās eksponenciāli, tas nozīmē, ka tas tiek darīts pakāpeniski pieaugošā un krītošā veidā.

Mainīgais cikls maiņstrāvā notiek 50 reizes sekundē 220V tīklam un 60 reizes sekundē 120V tīkla ieejām, kā noteikts standarta noteikumos. Šo 50 ciklu reakciju sauc par 50 Hz frekvenci, un 60 Hz sauc par 60 Hz frekvenci šīm tīkla kontaktligzdām mūsu mājās.

Ikreiz, kad ieslēdzam ierīci vai elektronisku ierīci elektrotīklam, tā tiek pēkšņi ievadīta maiņstrāvas fāzē, un, ja šis ieejas punkts ir fāzes leņķa virsotnē, tas var nozīmēt, ka ierīcei tiek piespiesta maksimālā strāva. ieslēgšanas punktā.

Lai gan lielākā daļa ierīču būs tam gatavas un, iespējams, būs aprīkotas ar aizsardzības pakāpēm, izmantojot rezistorus vai NTC vai MOV, nekad nav ieteicams tās pakļaut šādām pēkšņām neparedzamām situācijām.

Lai risinātu šādu problēmu, tiek izmantots nulles šķērsošanas detektora posms, kas nodrošina, ka ikreiz, kad sīkrīks tiek ieslēgts ar tīkla strāvu, nulles šķērsošanas ķēde gaida, kamēr maiņstrāvas fāzes cikls sasniedz nulles līniju, un šajā brīdī tas ieslēdz elektrotīklu sīkrīka jauda.

Kā izveidot nulles šķērsošanas detektoru

Nulles šķērsošanas detektora projektēšana nav grūta. Mēs to varam izgatavot, izmantojot opamp, kā parādīts zemāk, tomēr vienkāršai koncepcijai izmantojot opamp, jo tas, šķiet, ir pārspīlēts, tāpēc mēs arī apspriedīsim, kā to pašu ieviest, izmantojot parastu uz tranzistoru balstītu dizainu:

Opamp nulles šķērsošanas detektora ķēde

Piezīme: Ieejas maiņstrāvai jābūt no Bridge Rectifier

Iepriekš redzamajā attēlā parādīta vienkārša uz nulles šķērsošanas detektora 741 opamp balstīta ķēde, kuru var izmantot visām lietojumprogrammām, kurām nepieciešama nulles šķērsošanas izpilde.

Kā redzams, 741 ir konfigurēts kā salīdzinājums kur tā neinvertējošā tapa ir savienota ar zemi caur 1N4148 diode, kas šajā ieejas tapā izraisa 0,6 V kritiena potenciālu.

Otru ieejas tapu Nr. 2, kas ir iC invertējošais tapa, izmanto nulles šķērsošanas noteikšanai, un to lieto kopā ar vēlamo maiņstrāvas signālu.

Tā kā mēs zinām, ka tik ilgi, kamēr tapas # 3 potenciāls ir zemāks par tapu # 2, izejas potenciāls pie tapas Nr. 6 būs 0 V, un tiklīdz tapas Nr. 3 spriegums iet virs tapas Nr. 2, izejas spriegums ātri pārslēgsies līdz 12V (barošanas līmenim).

Tāpēc ieplūdes maiņstrāvas signālā laikā, kad fāzes spriegums ir krietni virs nulles līnijas vai vismaz virs 0,6 V pāri nulles līnijai, opamp izejai ir nulle potenciāls .... bet periodos, kad fāze gatavojas ienākt vai šķērsot nulles līniju, tapai Nr. 2 ir potenciāls zem 0,6 V atsauces, kā noteikts tapai Nr. 3, izraisot tūlītēju izejas pārveidošanu par 12 V.

Tādējādi izeja šo punktu laikā kļūst par 12v augstu līmeni, un šī secība tiek aktivizēta katru reizi, kad fāze šķērso fāzes cikla nulles līniju.

Iegūto viļņu formu var redzēt IC izejā, kas skaidri izsaka un apstiprina IC nulles šķērsošanas noteikšanu.

Izmantojot opto-coupler BJT ķēdi

Lai gan iepriekš apspriestais opamp nulles šķērsošanas detektors ir ļoti efektīvs, to pašu var ieviest, izmantojot samērā labu precizitāti, izmantojot parasto opto savienotāju BJT.

Piezīme: Ieejas maiņstrāvai jābūt no Bridge Rectifier

Atsaucoties uz iepriekšējo attēlu, BJT fototransistora veidā, kas saistīts ar opto savienotāju, var efektīvi konfigurēt kā vienkāršākā nulles šķērsošanas detektora shēma .

Maiņstrāvas tīkls tiek piegādāts opamp gaismas diodei, izmantojot augstas vērtības rezistoru. Fāzes ciklu laikā, kamēr tīkla spriegums ir virs 2 V, fototransistors paliek vadīšanas režīmā, un izejas reakcija tiek turēta tuvu nullei voltu, tomēr laikā, kad fāze sasniedz tā kustības nulles līniju, LED opto izslēdzas, izraisot arī tranzistora izslēgšanos, šī atbilde uzreiz izraisa augstu loģiku parādītajā konfigurācijas izejas punktā.

Praktiska pielietojuma shēma, izmantojot nulles šķērsošanas noteikšanu

Praktisku ķēdes piemēru, kurā tiek izmantota nulles šķērsošanas noteikšana, var redzēt zemāk. Šeit triac nekad nav atļauts pārslēgt nevienā citā fāzes punktā, izņemot nulles šķērsošanas punktu, kad vien barošana tiek ieslēgta.

Tas nodrošina, ka ķēde vienmēr tiek turēta prom no ieslēgšanas strāvas pārsprieguma un no tā attiecīgajiem draudiem.

Piezīme: Ieejas maiņstrāvai jābūt no Bridge Rectifier

Iepriekš minētajā koncepcijā triac tiek izšauts caur nelielu signālu SCR, kuru kontrolē PNP BJT. Šis PNP BJT ir konfigurēts, lai veiktu nulles krustojuma noteikšanu paredzētajam drošajam triac un ar to saistītās slodzes pārslēgšanai.

Jebkurā laikā, kad strāva ir ieslēgta, SCR iegūst anoda padevi no esošā līdzstrāvas sprūda avota, tomēr vārtu spriegums tiek ieslēgts tikai brīdī, kad ieeja šķērso pirmo nulles šķērsošanas punktu.

Kad SCR tiek iedarbināts drošā nulles šķērsošanas punktā, tas iedarbina triac un pievienoto slodzi un, savukārt, kļūst fiksēts, nodrošinot nepārtrauktu vārtu strāvu triac.

Šāda veida pārslēgšanās nulles šķērsošanas punktos katru reizi, kad strāva tiek ieslēgta, nodrošina konsekventu drošu kravas ieslēgšanu, novēršot visas iespējamās briesmas, kas parasti saistītas ar pēkšņu strāvas padeves tīkla ieslēgšanu.

RF trokšņu novēršana

Vēl viens lielisks nulles šķērsošanas detektora ķēdes pielietojums ir paredzēts novēršot troksni triac komutācijas ķēdēs . Ņemsim piemēru elektroniskā gaismas regulatora ķēde , mēs parasti atrodam, ka šādas ķēdes izstaro daudz RF trokšņa atmosfērā un arī tīkla tīklā, izraisot nevajadzīgu harmoniku izmešanu.

Tas notiek sakarā ar strauju triac vadīšanas krustojumu pozitīvajos / negatīvajos ciklos caur nulles šķērsošanas līniju ... it īpaši ap nulles šķērsošanas pāreju, kur triac tiek pakļauts nenoteiktai sprieguma zonai, izraisot strauju strāvas pāreju, kas savukārt tiek izstaroti kā RF troksnis.

Nulles šķērsošanas detektors, ja to pievieno triac balstītām shēmām , novērš šo parādību, ļaujot triakam iedarboties tikai tad, kad maiņstrāvas cikls ir perfekti šķērsojis nulles līniju, kas nodrošina tīru triac pārslēgšanos, tādējādi novēršot RF pārejas.

Atsauce:

Nulles šķērsošanas ķēde