Детектор нуля: Детектор перехода через ноль с гальванической развязкой и без неё — Схемка: Электронные Радиосхемы

Содержание

Детектор нуля.

Оглавление: 22/07/20


Детектор нуля с защитой от помех.

Детектор «нуля» в резонансном контуре.

Опубликовано: 21/11/15

В параллельный колебательном контуре присутствуют гармонические колебания на частоте резонанса при снятии питания с контура схемой управления. Это можно видеть при моделировании схемы в LTspice — красный луч. При открытии транзистора колебания ослабляются. При его закрытии в контуре возникают колебания на частоте резонанса.

Загрузить файл проекта LTSpice.

Ниже приводится полная LTSpice эмуляция вывода и поддержания резонанса в параллельном колебательном контуре. Библиотеки LTSpice серии 74HCT можно загрузить по данной ссылке.

Загрузить файл проекта LTSpice.

В рассматриваемой схеме использован детектор нуля основанный на диодах и логической микросхеме «исключающее или» — 74HCT02. На диод подаётся плюс питания. При уменьшении амплитуды напряжения на стоке транзистора от максимума к нулю, диод открывается и через него начинает течь ток. Рост тока через диод приводит к падению напряжения на входе логической микросхемы 74HCT02, на выходе микросхемы образуется логическая единица, которая перебрасывает D-триггер в противоположное состояние. Слева на право. Таймер и D-Триггер за ним в схеме от незнания основ схемотехники. Идея этой связки в том, что после начала генерации сигналы на выходе двух триггеров сбрасываются. На практике это не работает. Схема запускается после нескольких попыток подачи питания.

Принципиально важен порядок переключения транзисторов. После опредедения нуля необходимо открыть закрытый транзистор, после этого закрывать противоположный, открытый транзистор. Видимо это специфика поступления энергии в параллельный колебательный контур

Привёденная схема детектора нуля работает как в эмуляторе, так и в практических реализациях. Детектор нуля хорошо работает на частотах 25-50кГц. В чём проблема использования детектора нуля на более высоких и низких частотах? Первое это диод. Диоды начинают закрываться или открываться начиная с 0,7V для кремниевых и 0,3V для германиевых диодов. Очередную погрешность в определение нуля вносят цифровые микросхемы для которых логический ноль это уровень напряжения до 2V. Ниже приведены графики синусоид для разных амплитуд сигналов.

На графиках видно насколько различается время срабатывания транзисторных ключей в зависимости от амплитуды исходного сигнала. То же относится и к частотам. При выборе схемы детектора нуля пренебрегать данным фактом не следует. В рассмотриваемой схеме, на частотах от 80кГц, ключи начинают срабатывать позже настолько, что делают эффективность работы неприемлемой. Это проявляется в значительном увеличении нагрева транзисторов. То же самое относится и к компараторам с любыми видами обратной связи.

Точки максимумов и минимумов амплитуд токов или напряжений являются не только условием эффективной работы ключей, но и точками через которые энергия поступает в колебательный контур.

Каких либо схем и описаний позволяющих решить проблему предварительнго определения нуля на данный момент найти не удалось. Интересными показались две схемы. Первая это патент US6920220.pdf

Загрузить файл проекта LTSpice.

Идея состоит в том, что анализируемый сигнал (красный луч) сдвигается по фазе относительно исходного и уже по этому сигналу работает определение нуля.

Детектор нуля на генераторе с внешней синхронизацией.

Опубликовано: 06/12/15

Ниже приводится схема детектора нуля опубликованная на сайте listbb.ru Это генератор на триггере Шмитта с внешней синхронизацией от датчика тока. В случае если сигнал с трансформатора тока отсутствует, схема начинает работать как генератор сигналов на заданной частоте, которую можно подстраивать резистором R1.

Загрузить файл проекта LTSpice.

На практике схема не отрабатывает определение нуля при изменении частоты внешней синхронизации, что неизбежно в схемах с индукционным нагревом.

Загрузить файлы проектов DipTrace.

Проявив упорство, подстраивая резистор, задающий частоту генератора на sn74hc14n, можно добиться впечатляющих результатов:

Полярное питание на LM78XX/LM79XX.

Опубликовано: 20/12/15

Для LM7812/LM7912 использован трансформатор AC 2*15V, для LM7805/LM7905 трансформатор AC 2*9V Фазы обмоток должны совпадать. Схема не впечатлила. В случае расхождений выходных напряжений обмоток трансформаторов, минусовое напряжение значительно уходит от граничного значения стабилизатора напряжения.

Загрузить файлы DipTrace.



Обязательно следует делать схему с возможностью некоторой регулировки выходного, постоянного напряжения, в силу расхождений выходного напряжения трансформаторов. Трансформатор по переменному току не должен превышать более чем на три вольта выходное напряжение стабилизатора. Конденсаторы ёмкостью в 3300мкф каждый — этого мало.

Схемы питания.

Детектор нуля. Исключающее «или» на компараторе.

Опубликовано: 22/12/15

Загрузить проект LTSpice.

Загрузить файлы DipTrace.

На практике всё упростилось. Подбором резистора, 100k по схеме, можно подобрать режим, чтобы компаратор формировал короткие импульсы при переходах через нуль как в эмуляторе. Но работа схемы не стабильна. Возможно это специфика компаратора.

Переменный резисиор в 1k — деталь абсолютно лишняя. Переменный резисторв в 100k явный перебор, хватит и пятидесяти.

Осциллограмма работы на частоте в 30кГц.

Схему со счетов сбрасывать не стоит, работает стабильно. В положительной части синусоиды можно подстраивать длительность прямоугольного импульса в широких пределах. Для раннего определения нуля можно попытаться «развернуть» по фазе трансформатор тока на 180 градусов.

Детектор нуля. Фильтр автоматичсекой подстройки частоты.

Опубликовано: 08/01/16

В интеренет часто даются ссылки на Кухтецкого Сергея Владимировича и его схемы индукционного нагрева, использующего в качестве фильтра автоматической настройки частоты микросхему CD4046: Способы подстройки частоты лабораторного инвертора.

Так взять и повторить? Это не мультивибратор, тут нужно и правда знать что Вы делаете. Нужно либо стать спецом и понимать что происходит в схемах, либо чтобы кто-то руководил. Но понять при этом до конца всё равно не выйдет. Вот потому в инете очень много схем вроде работающих, а оно не получается. Потому как схемы сырые. Один сделал — заработало но Вы не знаете его уровня по силовой электронике. Он выложил — люди повторяют так как есть, не учитывают много факторов. И у них бабах, в лучшем случае просто не работает. Это все не спроста. Тут как бы, мягко говоря, идет Тесла бизнес. Поэтому добиться работающего с пояснениями — только разве что книжки читать многотомные. И все самому начинать понимать, да и описать сложно все это. Поэтому тут на шарика не прокатит. Либо Вы разбираетесь полностью, погружаетесь с головой, либо вас ктото ведет. Ну или вы просто везунчик.

Детектор нуля на компараторе ad9696kn. Инвертирующий вход.

Опубликовано: 10/01/16

Собрано две схемы. Минус питания компаратора организован на микросхеме IСL7660 Допускаю, лучше обойтись без IСL7660. Встречно параллельные диоды в схему не впаяны.



Cхема в формате diptrace по ссылке: c3.zip. Схема и разводка платы связаны. Вносить измения необходимо в DipTrace Schematic. Затем в PCB Layout выполнить File -> Renew Design from Schematic -> By Components.



Подстроечным резистором можно добиться точного определения нуля компаратором. При этом второй фронт запаздывает на 500ns на частоте 64кГц и 200ns на частоте 108 кГц. Практически идеальное определение нуля на частоте 2мГц. После 2Мгц триггер шмитта портит фронт выходного сигнала.

Стоит обратить внимание на фронты выходного сигнала. Триггер шмитта sn74hc14n призван корректировать незначительные изменения амплитуды входного сигнала. Этого не происходит. Если учесть, что синусоида идёт с генератора, сигнал чистый, можно предположить, ничего хорошего в реальной схеме от данного детектора ждать не стоит. Если на вход схемы подавать меандр с генератора, сигнал на выходе триггера шмитта чистый.

В схему впаяны диоды шоттки 1n5819, включены встречно-параллельно. Диоды ограничили амплитуду сигнала на входе компаратора до 1V. Качество фронтов на выходе триггера шмитта по прежнему оставляет желать лучшего.

Детектор нуля на компараторе. Неинвертирующий вход.

Опубликовано: 11/01/16



Схема с сигналом на неинвертирующем входе работает на частотах до 1мГц. Cхема и печатная плата в diptrace по ссылке: c2.zip.





  • Первая схема, с исходным сигналом на инвертирующем входе, более удачна, работает на частотах более 2мГц.

  • Триггер шмитта sn74hc14n не убирает ВЧ помехи исходного сигнала. Выход — поставить менее быстродействующий компаратор или составить схему устраняющую ложные срабатывания, которые присущи триггеру шмитта.

  • На осциллограммах показано, как частота влияет на раннее определение нуля компаратором в зависимости от частоты. Разброс 900 до 200 ns.

Стоит учитывать замечания Кухтецкого С.В. по конструированию трансформатора тока.

Фильтр автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) на 74HCT4046N (CD4046).

Опубликовано: 15/01/16



Первое недоразумение возникло при использовании триггера шмитта SN74HC14. При подаче меандра на вход 5 триггера с генератора на его выходе постоянное напряжение +5V. После добавления резисторов 10K, как указано ниже, и подачи меандра с генератора амлитудой в 6V на вход COMP_IN, триггер шмитта заработал должным образом.

Очередная проблема возникла при попытке понять как работает 4046. На два входа COMP_IN и SIG_IN подавались одинаковые сигналы с двух каналов генератора. На выходе ожидался аналогичный сигнал. Ожидание закончилось через несколько дней, после того, как сигнал с выхода VCO_OUT был подключен ко входу SIG_IN. Параллельно данный сигнал необходимо подавать и на вход силового блока, где происходит необходимая инверсия входного сиганла (включение транзистора) с возможностью задержки по переднему фронту до 1,2мкс.



Параметры резисторов обвязки 4046 взяты из схемы Кухтецкого С.В. Данная схема более или менее держит частоту от 100 до 150 кГц.

Если убрать сигнал со входа SIG_IN, работа микросхемы, после возвращения его восстанавливается только при выключении питания.



Схема ФАПЧ на 74HCT4046.

Опубликовано: 20/01/16

На фотографии показано. Если контур вне резонанса, то ток (синий луч) с трансформатора тока отстаёт от напряжения (желтый луч).



Если генератором подобрать резонансную частоту, то ток и напряжение (синий и желтый лучи) совпадут. Колебательный контур находится в резонансе.



В этом и состоит задача. Научить 4046 определять и генерировать (синтезировать) ту частоту, на которой ток и напряжение совпадут. Каких либо описаний нет, поэтому за основу для рассмотрения и последующей реализации взята схема индукционного нагрева.

Основой микросхемы 4046 является Генератор Управляемый Напряжением (ГУН/VCO). Это значит, при изменении напряжения на входе VCO_IN/9 будет меняться частота на выходе VCO_OUT/4. В простейшем случае, это может быть переменный резистор.

На вход 4046 подаются два сигнала, имеющих форму меандра, оба положительны. Первый, детектируемый (входной) сигнал, подаётся с датчика тока на SIG_IN/14 Второй — опорный, с которым происходит сравнение.

  • Опорный сигнал формируется алгоритмом детектора фаз микросхемы и подаётся с выхода VCO_OUT/4 на вход COMP_IN/3. Дополнительно, сигнал с VCO_OUT/4 управляет силовыми ключами, тем самым меандр на входе COMP_IN/3 отражает изменение напряжения в колебательном контуре.

  • После ряда итераций, устанавливается частота при которой выходной сигнал VCO_OUT/4 (напряжение) будет повторять форму детектируемого SIG_IN/14 (тока). Ток и напряжение совпадут, колебательный контур будет выведен в резонанс.

Резонансная частота колебательного контура может меняться, например в системах индукционного нагрева. В этом случае, 4046 автоматически произведёт автоматическую подстройку частоты.

Алгоритмы сравнения определяется выбором компаратора, которых в модификации 4046А три. Их различает алгоритм сравнения сигналов и формирование на выходе каждого из компараторов, своей формы сигнала, которые отражают меру рассогласования фаз на входе COMP_IN/3 и SIG_IN/14.

Для описания логики работы компараторов стоит обратиться к документации 74HCT4046A. Ниже приведена схема работы первого компаратора PC1_OUT.

Из диаграммы следует. На вход 4046 компаратора должны подаваться сигналы меандра. На вход COMP_IN/3 должен подаваться сигнал с генератора VCO_OUT/4. На выходе данного компаратора PC1_OUT/2 результирующий сигнал сложения двух входных сигналов по алгоритму исключающего или.

  • Согласно базовой концепции микросхемы 4046 между выходом используемого компаратора и входом генератора управляющего напряжением (ГУН/VCO) обязательно должен быть внешний фильтр низких частот .

  • В зависимости от сигналов рассогласования, который определяется выбором компаратора, необходимо правильно подбирать и расчитывать фильтр низких частот (LPF).

Для алгоритма «исключающего или» рекомендован активный фильтр низких частот с инвертирующим входом.

The Integrating Amplifier.

Получить представление о работе активного фильтра, который использован в схеме индукционного нагрева можно в эмуляторе LTspice. Дополнительная информация о настройках LTSpice: LTspice_Tutorial_1.pdf

Загрузить файл проекта LTSpice.

Компаратор II часто используется в интернет разработках, в основном неправильно. Алгоритм формирования сигналов рассогласования на выходе запускается положительными перепадами входных импульсов. Если входной сигнал отстаёт от опорного, то выходное напряжение компаратора будет находиться на низком уровне. Если наоборот, опорный сигнал отстаёт от входного, то выходное напряжение будет на высоком уровне. Высокий или низкий уровень сигнала на выходе будет удерживаться без изменения до тех пор, пока существует разность фаз. Поэтому уравнивание фазы требует некоторого времени.

Худшим вариантом фильтра низкой частоты который преобразует сигнал разницы фаз второго компаратора в управляющее напряжение для ГУН является RC цепочка.

Более оптимальным и простым в реализации является фильтр на основе повторителя напряжения LM310 или Lead Lag loop фильтр.

Прочие варианты фильтров и аргументацию их испоользования можно найти в лабораторной работе и стрнаницах книг по настройкам ФАПЧ серии 4046.

Схема и настройка ФАПЧ на 74HCT4046.

Опубликовано: 24/01/16

Cхема ориентирована для изучения работы 74HCT4046 в разных режимах. В схеме предусмотрены перемычки, которыми можно выбрать фазовый детектор — «Компаратор I». Для данного фазового детектора на плате выполнена разводка активного фильтра низких частот. Для «Компоратора II» 4046, выполнена разводка фильтра низких частот Lead Lag loop. Частотой генератора управляемого напряжением (ГУН/VCO) можно управлять с помощью переменного резистора. Если ни один из фильтров низких частот (LPF) не устроит, к плате можно подключить внешний. Предусмотрена подстройка диапозона рабочих частот.



Загрузить файлы проекта diptrace (схема и печатная плата).

На вход генератора управляемого напряжением (ГУН/VCO) подаётся напряжение и в зависимости от его значения генератор формирует (синтезирует) определённую частоту. На входе ГУН возможно изменение напряжение от нуля до пяти вольт. Рабочий диапазон микросхемы 19мГц. Делим 19мГц/5V получаем, что измение в один вольт должно с высокой точностью менять частоту генерации в 3.8мГц.

Определить диапозон рабочих частот обязательное требование в спецификацииях по использованию микросхем серии 4046 и её аналогов. Без задания этого диапазона результаты работы микросхемы непредсказуемы. Чем точнее будет указан возможный диапазон, тем эффективней будет работа фильтра. Ниже приведена типовая схема включения. Границы частотного диапазона задаются резисторами R1 и R2 и конденсатором C1

Поэтому первое, с чего следует начать проектирование — это определить диапазон частот в котором будет эксплуатироваться ФАПЧ на основе микросхем серии 4046. В случае с индукционным нагревом оценить возможный разброс частот резонансного контура на холостом ходе и нагреве разных металлов.

Для спирального индуктора индукционной плиты определены следующие резонансные частоты. Ёмкость 0,44мкф-23,4кГц; 0,33мкф-27.2кГц; 0,165мкф-38.5кГц; 0,22 мкф-32,1кГц; 0,11мКф*39,1.1кГц. Малая ёмкость конденсаторов из-за высокой индуктивности индуктора, по той же причине незначительные измнения в частоте при поднесении металла +-5 кГц.

Пока останавлюсь на ёмкости конденсатора 0,22мкф — частота 32.1кГц. При нагреве металла рабочая частота снизится. Центральная частотота — 30кГц. Для номиналов определения резисторов и конденсатора необходимо обратиться к соответсвующей номограмме в описании микросхемы. Конденсатор должен быть выбран как можно меньшей ёмкости, ближайшей к 100pf, но не менее. Рабочее напряжение микросхемы 5V. Если центральная частота 30кГц, можно предусмотреть уход частоты на +-10кГц. Тоесть выбирать нижнюю частоту в районе 20кГц.

Из номограммы следует, сопротивлению 150ком и ёмкости конденсатора 2,7n соответствует частота примерно 22кГц. Надо впаять и посмотреть. Резисторы R1 и R2 временно поставить по 150k и замерить минимальную и максимальную частоты генератора. Для этого необходимо убрать все перемычки и поочередно подать на вход ГУН/VCO плюс питания, а затем нуль.



Нуль питания показал частоту 23,7кГц — это соответсвует номограмме. При подключении ко входу VCO пяти вольт питания с LM7805 частота ушла за восемь мегагерц. Что не так? Через джампер JP2.1 был подключен переменный резистор 10k.Увеличение напряжения от 0V до 5V плавно изменяет частоту на выходе генератора управляемого напряжением (ГУН/VCO). При значениях на входе более 4,98V резко растёт частота и происходит срыв генерации. Из приведенной ниже выдержки из документации видно, что амплитуда на входе генератора управляемого напряжением должна меняться от 0,9V до 4,1V иначе происходит резкий срыв генерации. Компаратор II начинает работу с нижней частоты и поднимается вверх, но он более помехоустойчив, так как начинает работу по фронту импульса. Компаратор I начинает работать со средней частоты и если средняя частота будет близка к резонансной, генератор управляемый напряжением практически сразу будет на неё настроен.

Частоты по напряжениям следующие: 0,9V-27,405кГц; 1.5V-30,0199; 2.5V-34,57кГц; 4.1V-43.69; 4.95V-64кГц (!). Средняя частота (43.69кГц+27,405кГц)/2 = 35,547кГц. 35,47/кГц(4.1V-0,9V)=11,10кгц на вольт. После замены резистора R1.11 (верхняя частота) на 300ком (допустимый максимум) верхняя граница снизилась до 38кГц, но при этом увеличилась и нижняя частота. Изменение сопротивления любого из резисторов R1.11 или R2.12 влияет как на верхнюю так и на нижнюю частотную границу. В схему, к выходу микросхемы R2, были впаяны переменнный резистор 100кОм и последователно ему по схеме постоянный резистор 100кОм. Результат настроек:



Ниже приводится excel файл с расчётом lead lag фильтра низких частот. Пока неясен принцип и критерий начальных условий — шага перестройки частоты b времени установки выходной частоты (settling time). Буду признателен за ссылки. В остальном расчёт проведён по формулам из документации.

Название Формула Расчёт
Fmin: Минимальная частота 25600
Fmax: Максимальная частота 33400
Settling time: Время установления выходной частоты 0,07
F step (Гц): Шаг перестройки частоты 475
2FL: Fmax — Fmin 7800
Nmax: Fmax/Fstep 70,31578947
Kn: 1/Fmax 0,014221557
Kp: Усиление компаратора 5V/(3,14*4) 0,398089172
Wn: 5/Settling time (график Fig.2 0,016985872
С2: 0,1 мКф на усмотрение пользователя 0,0000001
R4 (Ом): [(Tau1+Tau2)*2*Wn*Df-1]/(Kp*Kv*Kn*C2) 10609,9865
Tau2: Tau2=R4*C2 0,001060999
Tau1: (Tau2+Tau1)-Tau2 0,015924873
R3 (Ом): Tau1/C2-R4 148638,7471

Загрузить расчёт в XLS.

Центральная частота, без сигнала на входе 4046 — 29,1кГц. Стабильно, без сбоев в синхронизации, приведённый выше расчёт даёт работу схемы в границах от 27кГц до 31кГц.

Вход ГУН/VCO на частоте 27кГц

Вход ГУН/VCO на частоте 31кГц

Первое, с чего следует начать, это выбрать из таблицы коэффициент damping ratio (Eps) который определяется чтобы damping ratio выбранной кривой был на 20% меньше overshoot и амплитуда сигнала по прошествии времени установления выходной частоты (settling time) должна быть быть менее 5%. Точки пересечения кривых по оси X(Wdt) = 4.5 В примере расчёта данного в докумекентации к выбрано значение Wnt по оси X = 5. По нему определяют Wn = Wnt/settling time = 5/0.001 = 5000

Ниже преведена графическое представление сигнала и все его параметры.

Детектор нуля. Логика работы.

Опубликовано: 18/05/16

Компараторы включены в противофазе. Первый компаратор формирует положительный фронт по росту исходного сигнала, второй по его спаду. К выходу каждого компаратора подключен Д-Триггер. На входе данных триггера всегда плюс.

При переходе через нуль, по положительному фронту сигнала происходит переключение триггера. И на его выходе формируется плюс. Дальнейший дребезг сигнала на выходе компаратора в районе «нуля» не влияет на триггер, ложных переключений триггера не происходит, произошёл «захват» нуля.



В момент перехода из нулевого значения верхнего по схеме триггера формируется сигнал сброса в нулевое значение нижнего по схеме триггера и так далее.

При включении схемы случается, что на выходе верхнего и нижнего триггера одновременно устанавливается плюс, схема не работает. Данную ситуацию отслеживает U5 (исключающее или) и в случае возникновения данной ситуации запускается генератор U7/U12, который сбрасывает оба триггера в нулевое, начальное значение после чего отключается.



Cиловые ключи, с которыми будет работать схема, должны включаться и выключаться немногим ранее «нулевого» значений исходного сигнала. Эта возможность показана на осциллограмме и реализуется регулировкой напряжения срабатывания каждого из компараторов.

Необходимо понять почему греется LM7805.

Схему предполагается использовать в индукционном нагреве с датчиком тока. Собран стенд. Частота переключения ключа генератором соответствует или близка резонансной. Осциллограф сломан и даёт примерную форму сигнала, детектор вполне работоспособен. Ложных срабатываний нет.



Детектор нуля на Д-Триггере с защитой от помех.

Опубликовано: 01/06/16

Загрузить файлы проекта в diptrace (схема и печатная плата) и эмуляция в ltspice. В архиве две версии проектов diptrace с использованием вывода latch компаратора LT1016 и без.

Схему предполагается использовать в индукционном нагреве с датчиком тока. Отсутствуют ложные переключения после определения нуля. Индивидуальная настройка напряжения срабатывания компаратора по напряжению позволяет предварительно определить нуль как по росту так и спаду исходного сигнала.



На входе установлен стабилизатор напряжения на пять вольт LM7805. LM7805 греется, температура на радиаторе 47 градусов. Нагрев дают компараторы. Полярное питание компараторов формируется микросхемой IСL7660/MAX1044. После включения следует проверить наличие пяти вольт на микросхемах и -5V на соответствующем входе питания компараторов.



В компараторах используется управляющий сигнал latch — «защелка». Когда на входе Latch появляется логическая единица, то компаратор «защелкивает» логический уровень, который у него данный момент на выходе и сохраняет их состояние до тех пор, пока на Latch держится логическа единица. Поэтому для начальной настройки компаратора, необходимо соеденить Latch выводы с землёй. В схеме использован компаратор LT1016.

Регулируя переменным резистором напряжения срабатывания верхнего по схеме компаратора необходимо добиться на выходе компаратора меандра. Напряжение срабатывания должно быть выше нуля.



Регулируя переменным резистором напряжения срабатывания нижнего по схеме компаратора необходимо добиться на выходе компаратора меандра. Напряжение срабатывания должно быть ниже нуля.



На фотографии ниже показаны меандры, которые сформированы компаратором включения синий луч и меандр выключения — жёлтый луч. Временным курсором необходимо замерить и запомнить предустановленную разницу между фронтами. В данном примере это 2 микросекунды.



При включении схемы случается, что на выходе верхнего и нижнего триггера одновременно устанавливается логическая единица, схема не работает. Данную ситуацию отслеживает U2.4 (исключающее или) и в случае возникновения данной ситуации запускается генератор U6.1/U6.2, который сбрасывает оба триггера в нулевое, начальное значение после чего отключается. Для проверки генерации необходимо подать +5V на управляющий вход генератора U6.1.1 На фотографии ниже показана работа данного генератора при сопротивлении 200 ом и ёмкости 6,8nf.



К выходу каждого компаратора подключен D-триггер. На входе данных триггера всегда плюс. Поэтому при переходе через нуль, по положительному фронту сигнала CP1/CP2 с компаратора происходит переключение триггера и на его выходе так же формируется плюс. Произошёл «захват» нуля. Дальнейший дребезг сигнала на выходе и выходе компаратора в районе «нуля» не влияет на триггер, ложных переключений триггера не происходит.

В момент перехода из нулевого значения верхнего по схеме триггера формируется сигнал сброса в нулевое значение нижнего по схеме триггера. Сигнал сброса подаются на входы CLR 13 и формируется логическими цепочками — U6.4. Длительность импульса задаётся резистором и конденсатором.

Переключение триггера в нулевое состояние происходит по спаду фронта сигнала сброса. Ранее указывалось время между фронтами меандров, формируемым компаратором и равна двум микросекундам. На осциллограмме, сразу за жёлтым лучём идёт спад сигнала. Запись значения в триггер происходит по подёму фронта. Но возникает дребезг, который приводит к преждевременному переключению триггра. В течении выполнения принудительного сброса, триггер игнорирует любые изменения фронта сигнала записи на входах CP1 и CP2. Поэтому длительность импульса сброса обязана быть в полтора-два раза выше, подбирается подстроечным резистором и равна 4 микросекундам. Осциллограммы сигналов сброса приводятся на фотографии ниже.



Итог работы схемы. На осциллограммениже показано, что схема настроена и позволит включить и выключить силовые ключи за 700ns до фактического перехода исходного сигнала через нуль.



Помехоустойчивый детектор нуля на мультивибраторе.

Опубликовано: 02/06/16

Загрузить файлы проекта в diptrace (схема и печатная плата) и эмуляция в ltspice.

Схему предполагается использовать в индукционном нагреве с датчиком тока. Отсутствуют ложные переключения после определения нуля. Индивидуальная настройка напряжения срабатывания компаратора по напряжению позволяет предварительно определить нуль как по росту так и спаду исходного сигнала.



Идея использовать ждущий мультивибратор основана на том, что одновибратор генерирует импульсы напряжения при подаче на его вход запускающих сигналов от другого источника. В моём случае, в роле данного источника выступает выход компаратора. Ждущий мультивибратор U2.2/U2.1 и U2.3/U2.4, используемый в данной схеме, по спаду фронта с компаратора, должен генерировать импульс заданной длительности. Все последующие переходы через нуль (помехи, дребезг), в течении генерации импульса мультивибратором будут проигнорированы схемотехникой мультивибратора. Сформированный мультивибратором импульс изменяет состояние RS-триггера, который составлен из элементов «И-НЕ» U6.1 и U6.4. Формировать петлю гистерезиса при подобном подходе нет смысла.

Для получения пяти вольт используется стабилизатор LM7805. Одно из условий корректного определения нуля не только в данной схеме наличие полярного питания. Полярное питание формируется микросхемой IСL7660/MAX1044. LM7805 греется, температура на радиаторе 47 градусов. Нагрев дают компараторы. Если решить проблему с нагревом не удастся стоит отказаться от данной технологии формирования питания непосредственно на плате.

Начать после первоначальной сборки схемы стоит с проверки наличия питания пяти вольт на микросхемах и -5V на соответствующем входе питания компараторов.



В схеме использованы компараторы с входом latch — «защелка». Когда на входе Latch появляется логическая единица, то компаратор «защелкивает» логический уровень, который у него в данный момент на выходе и сохраняет его состояние до тех пор, пока на Latch держится логическая единица.

Для начальной настройки компараторов, необходимо соединить Latch выводы с землёй. Нижний компаратор по схеме отвечает за момент включения силовых ключей. Момент срабатывания данного компаратора необходимо настроить в отрицательной области напряжения.



Верхний компаратор отвечает за момент выключения силовых ключей. Момент срабатывания данного компаратора необходимо настроить в положительной области напряжения исходного сигнала.



На осциллограмме, приведённой ниже, показаны сигналы снятые с выходов компараторов, настроенных по описанной методике. Временным курсором осциллографа замеряем и запоминаем величину между фронтами. В данных настройках она составляет 1,8 микросекунд.



В отличии от схемы с детектором нуля на D-триггере использование компараторов с входом latch — «защелка» обязательна. Длительность импульса ждущего мультивибратора настраивается подстроечными резисторами R1/R9 и установлена равной четырём микросекундам. Осциллограммы снимаются с выходов U2.1.3 и U2.4.11. Почему столь экстравагантный сигнал показал синий луч — неизвестно.

Абсолютно важно чтобы длительность импульса мультивибратора была в полтора-два раза больше ранее измеренной временной разницы между фронтами.



Итоги работы показаны ниже. Делителями напряжения R2/R8 на входах компаратора подстраивают моменты включения и выключение силовых ключей. Увеличивая сопротивление данного переменного резистора будет уменьшаться точность подстройки. Так например 50к разделить на 20 оборотов и 5к на 20 оборотов.



Диоды в схеме ограничивают максимум рабочего напряжения входного сигнала от минус пяти до плюс пяти вольт. Это не лучший путь. Искажается исходный сигнал и сдвигается и его фаза. По этой причине была добавлена возможность проведения настроек компаратора как в положительной так и в отрицательной области напряжений. Резистораная обвязка предполагает разные варианты подключения источника сигнала.

Помехоустойчивый детектор нуля на мультивибраторе.

Опубликовано: 09/06/16

Идея использовать ждущий мультивибратор основана на том, что одновибратор генерирует импульсы напряжения при подаче на его вход запускающих сигналов от другого источника. В роле данного источника выступает выход компаратора. Ждущий мультивибратор U2.3/U6.2 и U2.4/U6.1, генерирует импульс заданной длительности. Все последующие переходы через нуль (помехи, дребезг), в течении действия данного импульса будут проигнорированы схемой мультивибратора. Сформированный мультивибратором импульс изменяет состояние RS-триггера, который составлен из двух элементов «И-НЕ» U6.3 и U6.4. Формировать петлю гистерезиса для данной схемотехники не имеет смысла.

Использование latch входа (защёлка) компараторов оказалось непрактичным. Предыдущая схема была изменена. Функции защёлки реализованы на логических элементах U2.2. и U2.1. Формирование полярного питание удалено с платы детектора нуля. Проблемы питания иная функциональность.



Загрузить файлы проекта в diptrace и эмуляции в ltspice.

Элементы в схеме, отмеченные звёздочкой в схему не впаяны, но возможно будут востребованы в будущем. Например делитель напряжения R3/R13 может быть рассчитан таким образом, что схема будет контролировать разряд аккумулятора или конденсатора. При достижении 7 вольт, нагрузка может быть отключена и начнётся процесс заряда.



Подготовлена и протравлена печатная плата по ЛУТ технологии. Печатная плата односторонняя. Впаяны основные элементы. Стоит до момента впайки переменные резисторы выставить на 50 процентов.



После первоначальной сборки схемы необходимо проверить наличие питания пяти вольт на логических микросхемах и полярного питания — плюс и минус пять вольт на компараторах. Элементы отмеченные звёздочкой в схему не впаяны, возможно потребуются в будущем.

Затем следует провести предварительную настройку напряжения срабатывания компараторов. На нижнем по схеме и верхнем на фотографии компараторе, второй вывод, подбором переменного резистора следует установить напряжение +0,5V. На верхнем по схеме и нижнем на фотографии компараторе, третий вывод, подбором переменного резистора необходимо установить напряжение -0,5V.



После установки в схему компараторов LT1016 или его аналогов, подать на вход синусоиду с генератора амплитудой до пяти вольт. Частоту установить в диапазоне на котором планируется использование детектора нуля. В моём случае это 30кГц. Моменты срабатывания врхнего на фотографии компоратора должны быть в положительной части синусоиды.



Моменты срабатывания нижнего на фотографии компоратора должны быть в отрицательной части синусоиды.



Далее устанавливаем щупы осциллографа на каждый выход компаратора. Получаем два меандра, замеряем и запоминаем время между фронтами так как это показано на фотографии В примере это время равно двум икросекундам.



Мультивибратор формирует импульсы. Их длительность определяется времязадающими цепочками С6/R9 и C8/R1.



Абсолютно важно, длительность импульсов формируемых мультивибратором должна быть в полтора-два раза больше ранее рассчитанного времени между фронтами компаратора в две микросекунды. Подбором резисторов R9 и R1 устанавливаем длительность импулься в четыре микросекунды. Верхняя граница работчего диапазона схемы будет в районе (4+4=8мкс) 100-150кГц.



Итог работы — меандр сформированный RS триггером. На осциллографе показана возможность раннего, до момента перехода через нуль, включения транзисторного ключа и предварительного его выключения. Момент включения и выключения подстраиваются переменными резисторами задающих момент срабатывания компаратора.



Усиление сигнала.

Опубликовано: 23/06/16

Выше показана работа детектора нуля, которую можно признать успешной за одним, очень неприятным, «но». Детектор нуля должен обрабатывать сигналы пока контур вне резонанса. Это значит, что сигнал трансформатора тока ограничен значениями в 50-100 милливольт. Этого уровня входного сигнала недостаточно для срабатывания компаратора. Логично, что сигнал необходимо усилить. Для проверки собрана схема на операционном усилителе OP37G. Загрузить файлы проекта усилителя на OP37G в diptrace можно по данной ссылке.



С коэффициентои услиения всё в порядке, но со сдвигом фазы усиленного сигнала (синий луч) относительно исходного (жёлтый луч) — стоит разобраться.



Вплоть до 10кГц сдвига фазы усиленного сигнала относительно исходного не наблюдаются. После 10кГц усилитель OP37 даёт неприемлемый результат. Даже для звукового диапазона целесообразность использования OP37GP очень сомнительна.



Настроить компараторы на приемлемый уровень обработаки усиленного сигнала с учётом сдвига фазы не представляется возможным. Возможно имеет смысл поставить более качественный операционный усилитель, либо подобрать компаратор лучшей чувствительности, либо поднять чувствительность трансформатора тока до значений достаточных для работы компаратора.





В литературе рассматривается возможность использования операционного усилителя в качестве компаратора. Этот путь для op37 оказался абсолютно тупиковым. Настроить совместную работу усилителей в режиме компаратора очень сложно, фронты сигнала — сюрреализм.



Op Amp basics.

Практические способы устранения неустойчивости оу.

ферритовые кольца трансформатора тока.

Опубликовано: 29/06/16

Некоторое замешательство вызвал сдвиг фаз который зависит от используемой марки сердечника трансформатора тока. Кольца из карбонильного железа (красно-чёрное) даёт задержку фазы при определении сигнала тока. Зелёные и синие кольца работают верно (жёлтый луч) при условии, что сигнал с кольца трансформатора тока из карбонильного (синий луч) ошибочен.



Так же карбонильное железо неприемлемо в качестве индуктора на низких частотах в 50кГц. Ток потребления раз в десять выше нормы.



Использования феррита в трансформаторе тока даёт задержку сигнала. Это значит, что определение нуля, основанное на информации с датчика тока, неверно. Надо обеспечить предварительное определение нуля или строить схему подбора частоты по максимальной амплитуде сигнала с датчика тока.

Логарифмический усилитель на операционном усилителе.

Опубликовано: 12/07/16

Амплитуда сигнала с трансформатора тока, в случае если колебательный контур вне резонанса — 50 милливольт. После вывода колебательного контура в резонанс амплитуда врзрастает и достигает значений более 200 милливольт. Решить проблему разброса амплитуды сигналов должен логарифмический усилитель. У логарифмического усилителя выходной сигнал пропорционален логарифму входного сигнала. Коэффициент усиления меняется по логарифмическому и минимален при максимумах входного сигнала. Логарифмическое изменение коэффициента усиления дают диоды (диод), которые включены в цепь обратной связи.

Загрузить файлы проекта diptrace и эмуляции LTSpice.







Вырисовывается следующая схема определения нуля. Первым в цепи — логарифмический усилитель, затем схема регулирующая сдвиг фазы и детектор нуля на компараторе. Возможны варианты.



Логарифмический усилитель на операционном усилителе.

Опубликовано: 21/07/16

Первым в цепи — логарифмический усилитель, затем схема регулирующая сдвиг фазы (без инверсии) и детектор нуля на компараторе. Проверяемый операционном усилитель — op37g для частот более 10кГц — слёзы. Настроить можно, но время тратить смысла нет.



Загрузить файлы проекта diptrace и эмуляция LTSpice.

Тестирование детектора нуля и ФАПЧ 4046.

Опубликовано: 07/06/16



Детектор нуля с трансформатора тока.



Детектор нуля с витка связи.



Подключена схема на 4046.



Что-то, похожее на правду.



Копилка.

Опубликовано: 13/09/15

Оглавление.

Опубликовано: 22/07/20

Детектор «нуля» на микроконтроллере»

Детектор «нуля» на микроконтроллере»

Детектор «нуля» на микроконтроллере

     При использовании симисторных или тиристорных сетевых коммутаторов создаваемые ими помехи зависят от амплитуды напряжения в момент переключения. Чтобы свести помехи к минимуму, включение необходимо производить при максимально низком напряжении. Идеальным будет включение, когда амплитуда сетевого напряжения близка к нулю. Для этого необходим эффективный и простой способ обнаружения пересечения нуля синусоидальным сетевым напряжением. Это может использоваться и для других целей, например, измерения фазы, синхронизации работы ряда устройств от сетевого напряжения и т.п.
     В соответствии с рекомендациями из [1], на рис. 1 показана функциональная схема детектора пересечения нуля на микроконтроллере (МК) AVR. Следует отметить, что в схеме нет гальванической развязки от сети переменного тока, что обязательно нужно учитывать при встраивании ее в разрабатываемые устройства. Здесь используются внутренние аппаратные средства защиты МК (на диодах) от напряжения выше VCC и ниже GND. Любое напряжение превышающее VCC + 0,5 В, будет ограничено на уровне VCC + 0,5 В (0,5 В — падение напряжения на диоде). Аналогично напряжение ниже GND — 0,5 В будет ограничено на уровне GND — 0,5 В. С помощью резисторов R1 и R2 напряжение сети снижается до амплитуды, соответствующей уровням входных сигналов AVR (рис. 2). Следует учитывать, что  последовательный резистор и «внутренняя начинка», подключенная к выводу МК, создают эквивалент RC-фильтра, что ведет к сдвигу фазы между входным и продетектированным сигналом, впрочем, незначительному для данного примера, а сам резистор может быть источником помех. МК программируется на поиск переходов двухпорогового сигнала и тем самым программно (через прерывание) определяет пересечение нуля.
     Не рекомендуется, чтобы через диоды протекал ток более 1 мА, т.е. входное напряжение превышало 1000 В. Любое напряжение в сети, превышающее 250 В, вероятнее всего будет пиками или выбросами. Диоды способны выдержать кратковременные пики, но не длительные выбросы. Большинство резисторов имеют максимально допустимое напряжение, поэтому необходимо подобрать соответствующие типы, способные работать при таком напряжении. Например, резисторы МЛТ-0,125 имеют предельное напряжение 200 В, МЛТ-0,5 — 350 В, а МЛТ-2 — 750 В. Резисторы С2-1-0,5 способны работать при 500 В, С2-1-2 — при 1000 В. Для систем с более низким напряжением сопротивление резисторов можно уменьшить.
     Спад прямоугольного сигнала на входе МК (переход от высокого уровня к низкому) происходит прямо перед фактическим  пересечением синусоидой нуля (рис.2). Фронт (нарастание) сигнала происходит немного после перехода нуля. Для исключения влияния помех рекомендуется после обнаружения «нулевого пересечения»  проверять его программно 5 раз подряд и проводить сравнение, чтобы убедиться в стабильности результата. Если значения не совпадают, то сравнения необходимо продолжать до получения стабильной величины. Это исключает возможные ложные срабатывания, обусловленные помехами вблизи нулевого уровня. Программа МК должна детектировать пересечение нуля независимо от направления его перехода.
     Семейство микроконтроллеров AVR обладает полной гаммой программных эмуляторов, но не все эмуляторы оснащены внутренними ограничивающими диодами. Единственные эмуляторы, снабженные ими, — ICE200 и ICE40/50. Эмуляторы ICE10 и ICE30 не содержат ограничивающих диодов. Добавив внешние ограничивающие диоды, можно подавать сетевое напряжение, но, конечно, при пробое резисторов или случайном замыкании высокое напряжение может нанести серьезный ущерб оборудованию.
     Для гальванической развязки сети рекомендуется использовать изолирующие трансформаторы. Для более высоких частот необходимо использовать осциллограф для контроля действительного пересечения нуля и введения программной корректировки с целью получения необходимой точности ответа МК. Таким способом, не создавая помех, можно включать реле и пускатели, определив предварительно задержку их включения.
     В статье [2] я предложил устройство, предназначенное для изменения частоты вращения двигателя. В этом устройстве используется схема детектирования нуля, показанная на рис.3, хотя МК содержит встроенный компаратор. Выпрямитель на диодах VD1…VD4 является одновременно источником питания для электронного ключа на тиристоре (для упрощения  другие элементы управления двигателем на этой схеме не показаны). Ток через светодиод HL1 ограничен резистором R2. Светодиод выполняет функцию стабилитрона с напряжением выше порога переключения МК и одновременно шунтирует резистор R1. Кроме этого, светодиод служит индикатором работы. Если напряжение сети становится ниже порога открывания светодиода, то через делитель R1-R2 на входе Р1.2 МК устанавливается сигнал лог. «0», что программным способом фиксируется как состояние, близкое к пересечению нуля. Сопротивление резистора R1 не должно быть больше 4 кОм (для МК АТ89С2051), чтобы обеспечить необходимый уровень «0». Программа детектирования нуля в таком случае более проста и не содержит пятикратной проверки состояния входа.    Рис. 1        Рис. 2

    Рис. 3


     Источники информации
     1. AVR182: Zero Cross Detector//Atmel. 8-bit AVR RISC Microcontroller. Application Note. Rev. 2508B-AVR-01/04//http://sub.chipdoc.ru/pdf/Atmel/app/avr/AVR182.pdf?fid=2
     2. Мельник В.А. 3-х фазный двигатель в однофазной сети. — Радиомир,  2004,  №10, С.19.meet beautiful russian brides

AlexGyver/AC_Dimmer: Диммер переменного тока на Ардуино

Описание проекта

Диммер переменки на Arduino, управляем симистором, опираясь на таймер timer1 и детектор нуля. Вся высоковольтная часть развязана с логической, все подробности смотрите на схемах.

Папки

  • Library — библиотеки для дисплея и прочего, скопировать в
    C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\ (Windows x64)
    C:\Program Files\Arduino\libraries\ (Windows x86)
  • Sketches — прошивки для Arduino, файлы в папках открыть в Arduino IDE (читай FAQ)
    • dimmer_timer — показанная в видео прошивка для 1 канала, с таймеромм и потенциометром
    • dimmer_6ch — прошивка для 6ти канального диммера с таймером, для платы из видео
    • dimmer_delay — версия, часто встречающаяся в интернете, с задержками. Чисто для ознакомления
  • Schematics&PCB — схемы и печатки. Весь проект полностью находится здесь https://easyeda.com/beragumbo/AC_Dimmer-76ae9ae002a64ab28c81e22fb88a56ab

Схема диммера

Подключаем к Ардуино

Вариант печатки с подтяжкой на плате

Материалы и компоненты

РАССЫПУХА

  • Симистор — любой на нужный ток, корпус TO-220AB
  • Оптопара симистора MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023
  • Оптопара детектора нуля PC814, FOD814
  • Резистор 51 кОм, 0.5 или 1 Вт
  • Резисторы 220 Ом, 10 кОм, 1 кОм
  • Клеммники 5 мм http://ali.ski/UCZN8

Вам скорее всего пригодится

Настройка и использование

  • Загрузка прошивки — ультра подробная статья по началу работы с Ардуино
  • Переменная Dimmer — величина диммирования, от 0 до 255. В этом коде на пин А0 подключен потенциометр для управления яркостью. Также можно вводить число для переменной Dimmer через монитор порта, для этого в лупе надо раскомментировать код

Настройки в коде

FAQ

Основные вопросы

В: Как скачать с этого грёбаного сайта?
О: На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP

В: Скачался какой то файл .zip, куда его теперь?
О: Это архив. Можно открыть стандартными средствами Windows, но думаю у всех на компьютере установлен WinRAR, архив нужно правой кнопкой и извлечь.

В: Я совсем новичок! Что мне делать с Ардуиной, где взять все программы?
О: Читай и смотри видос http://alexgyver.ru/arduino-first/

В: Компьютер никак не реагирует на подключение Ардуины!
О: Возможно у тебя зарядный USB кабель, а нужен именно data-кабель, по которому можно данные передавать

В: Ошибка! Скетч не компилируется!
О: Путь к скетчу не должен содержать кириллицу. Положи его в корень диска.

В: Сколько стоит?
О: Ничего не продаю.

Вопросы по этому проекту

В: Работает нестабильно, мерцает!
О: Пайка приветствуется, соединение джамперами очень ненадёжно

Полезная информация

%d0%b4%d0%b5%d1%82%d0%b5%d0%ba%d1%82%d0%be%d1%80%20%d0%bf%d0%b5%d1%80%d0%b5%d1%85%d0%be%d0%b4%d0%b0%20%d1%87%d0%b5%d1%80%d0%b5%d0%b7%20%d0%bd%d1%83%d0%bb%d1%8c — с русского на все языки

Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийШведскийИтальянскийЛатинскийФинскийКазахскийГреческийУзбекскийВаллийскийАрабскийБелорусскийСуахилиИвритНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийПольскийКомиЭстонскийЛатышскийНидерландскийДатскийАлбанскийХорватскийНауатльАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуФарерскийИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийКорейскийГрузинскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийИсландскийБолгарскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийШумерскийГэльскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийМаньчжурскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский

 

Все языкиАнглийскийТатарскийКазахскийУкраинскийВенгерскийТаджикскийНемецкийИвритНорвежскийКитайскийФранцузскийИтальянскийПортугальскийТурецкийПольскийАрабскийДатскийИспанскийЛатинскийГреческийСловенскийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

детектор — Справочник химика 21

    Л —лампа накаливания В —взвесь, движущаяся в зазоре между световодами О —механизм перемещения —стенка канала F — гибкие световоды из оптического волокна С —прерыватель Н — триммер / — оптический нож / — фотоумножитель К—усилитель L —нуль-детектор с индикацией на электронно-лучевой трубке. [c.128]
    И сигналом обратной связи) представляется в форме, удобной для оператора, который затем манипулирует устройством компенсации, чтобы получить нуль-баланс при сигнале обратной связи, равном измеряемому сигналу, положение указателя на шкале дает величину измеряемого сигнала. В следящем устройстве нуль-детектор вызывает перемещение указателя с помощью усилителя и сервомотора, причем одновременно с этим перемещением изменяется величина сигнала обратной связи. Это обеспечивает непрерывную компенсацию измеряемого сигнала с целью получения нулевого баланса и благодаря этому непрерывную индикацию величины измеряемого сигнала (рис. У-Юб). [c.423]

    Температуру калориметра определяют термистором, образующим одно из плеч стандартного моста. Сила тока через термистор составляет около 0,2 мА. Гальванометр, используемый как нуль-детектор, обеспечивает чувствительность 1,5 10 К или 6 10″кал. [c.23]

    Для повышения чувствительности в детекторах по теплопроводности стали применять очень тонкие металлические проволоки диаметром 10—30 мк. В целях лучшей установки на нуль детектор сделан непроточным. Анализируемая смесь проходит мимо детектора, [c.283]

    Кнопка с шильдиком Проверка нуля предназначается для проверки нуля детектора в процессе проведения анализа. Для этой цели производится нажатие кнопки и на первичном регистрирующем приборе наблюдается положение нуля. [c.369]

    Блок управления смонтирован в металлическом корпусе. Б нем находятся — задатчик программы действия прибора по времени, электронный регулятор температуры, детали мостовой схемы детектора п блок питания. Ыа переднюю панель блока выведены рукоятки для управления переключателями чувствительности, переменными сопротивлениями для регулировки тока детектора, для установки нуля детектора, задания терморегулятора и установки тока термометра, подключаемого к ЭПП-01) при измерении температуры датчика. [c.210]

    В заводских приборах используют нити накала или бусинки термисторов. Нити накала обеспечивают лучшую термостабильность, однако значительно менее чувствительны. Компенсация дрейфа нуля детектора может быть достигнута включением в цикл прибора приспособления для автоматической установки нуля моста. [c.106]

    Методика измерения времени срабатывания заключалась в следующем. При открытом клапане 8 и закрытых 5, 6 ш 9 устанавливали 7 в положение, обеспечивающее необходимую скорость потока. После того, как самописец регистрирует стабильную работу, устанавливают электрический нуль детектора. После этого при помощи вентиля 6 регулируют скорости так, чтобы отклонение на самописце составляло примерно 10% всей шкалы. Затем [c.167]


    Программное устройство установки предусматривает следующие независимые команды изменение чувствительности детектора (32 значения), переключение масштабов (100, 10, 1), автоматическая установка нуля детектора, отбор пробы, переключение колонок. Точность работы установки — в пределах 1,5%. [c.34]

    В весах предусмотрена возможность электронного тарирования. Для этого в схеме имеются запоминающее устройство тары ЗУт, логическая схема ЛС, цифровой нуль-детектор НД и кнопка Тара . При наложении на грузоприемную чашку пустой тары значение ее массы фиксируется индикатором ИУ. После нажатия кнопки Тара это значение переносится в ЗУт, а на индикаторе устанавливаются нули. [c.179]

    После наложения в тару груза логическая схема заставляет СЧ вести счет в обратном направлении. Когда значения на СЧ и ЗУт становятся равными по величине, нуль-детектор и логическая схема реверсируют счетчик, и на экране ИУ фиксируется разность масс тары с грузом и пустой тары. [c.179]

    I — игольчатый клапан 2 — к насосу 3 — мотор 4 — реле 5 — фотоэлементы 6 — нуль-детектор 7 — криостат 8 — термопара 9 — компенсатор. [c.126]

    Червь вытянул щупальца его таймер устанавливается на нуле детектор стимулов непрерывно отслеживает число активных соседей. [c.86]

    Вторая проблема, связанная с нелинейностью зависимости выходного напряжения сквида от магнитного потока Ф, может быть решена введением отрицательной обратной связи с использованием сквида в качестве нуль-детектора для удержания магнитометра в рабочей точке, соответствующей максимальной чувствительности. Блок-схема подобного устройства приведена на рис. 4.7. В такой системе изменение потока в кольце сквида приводит к возникновению в цепи обратной связи тока, который, протекая через катушку накачки, компенсирует вызвавшее его изменение потока. [c.163]

    Перевести переключатель 22 в положение анализ , а ручками /7 и 20 нуль детектора установить перо регистратора в начале мил-ливольтовой шкалы. Второй переключатель 16, служащий для установления пределов измерения, поставить на наименьшую шкалу Ю мв. Возможно монотонное смещение (дрейф) нуля влево или вправо, если температура детектора недостаточно стабилизировалась и требуется дополнительное время для ее стабилизации. Чтобы установить заданный методикой анализа расход газа-носителя, надо открыть вентиль высокого давления на баллоне с газом-носителем (манометр высокого давления покажет давление в баллоне) редуктором на баллоне установить выходное давление (по манометру низкого давления) 1,5—3 кг см редуктором 7 на панели блока колонки установить по манометру 6 давление 2—3 кг см переменным дросселем 8 установить по ротаметру 5 необходимый расход газа-носителя. Выждать 5—10 мин и, если нужно, вновь установить заданный расход тем же дросселем. Постоянство расхода газа-носителя может быть при постоянном давлении его, которое показывает манометр 6 на панели блока колонки. После пуска газа-носителя нулевая линия регистратора может сместиться ее следует восстановить заново тумблером установка нуля . [c.167]

    Устанавливают необходимое значение измерительного тока вращением ручки 23 при положении переключателя 22 на Ток детектора. Переключатель 22 ставят в положение Анализ и ручками 17 и 20 Нуль детектора устанавливают перо регистратора в начале милливольтовой шкалы. Переключатель установления пределов измерений 16 ставят на наименьшую шкалу 10 мВ. Возможно монотонное смещение (дрейф) нуля вправо и влево при недостаточной стабилизации температуры, и поэтому требуется дополнительное время для ее стабилизации. [c.379]

    В нем используется усилитель с непосредственной связью, работающий как нуль-детектор в потенциометрической схеме. В качестве индикатора применяется генератор релаксационных колебаний на неоновой лампе. При помощи потенциометра смещения подстранвается шкала рН-метра при по-грул ении электродов в стандартный раствор. [c.307]

    Для удобства работы общий термостат можно поднимать и опускать подъемным механизмом. Оболочку вакуумируют через трубу 3. Электрические соединения от внепшей измерительной цепи к нагревателю калориметра и термистору проходят через выводы из трубки 4 в верхней части оболочки. Вводимую в калориметр мощность измеряют потенциометрической схемой. Термистор калориметра составляет плечо моста и имеет питание от батареи 1,5 В при токе 2,5 мкА. Чувствительность нуль-детектора 2 10 К при 298 К. К нуль-детектору присоединено записывающее устройство, управляющее фотоячейкой передающей цепи. Последняя включает и выключает счетчик времени и нагреватель калориметра в зависимости от температуры, показываемой термистором. [c.30]

    Переводят переключатель в положение Анализ , а ручками Нуль детектора устанавливают перо регистратора в начале мил-ливольтовой шкалы. Второй переключатель, служащий для установления пределов измерения, ставят на наименьшую шкалу — 10 мв. Монотонное смещение ( дрейф ) нуля влево или вправо может происходить, если температура детектора недостаточно стабилизировалась в этом случае требуется дополнительное время для ее стабилизации. [c.199]


    Микроадсорбционный детектор является наименее пригодным из всех четырех типов детекторов для использования при градиентном элюировании. Аналогично рефрактометрическому детектору он реагирует на изменение состава растворителя. Однако в отличие от рефрактометрического детектора изменение композиций, соответствующих определенному конечному составу при градиентном проявлении, проводимое с целью исключения дрейфа нуля детектора, затрудняет разделение анализируемой смеси. [c.151]

    На рис. 3.15 показана типичная запись сигнала детектора непрерывного анализатора при следующей процедуре измерений. В систему вводится холостой раствор до тех пор, пока не установится стабильная нулевая линия, используемая для настройки нуля детектора. Далее в течение фиксированного промежутка времени пропускается анализируемый раствор, который затем опять заменяется холостым раствором. Если время пропускания пробы сделать достаточно больщим, то сигнал выходит на стационарное плато. В противном случае возникает пик, высота которого ниже стандартного плато и определяется временем пропускания пробы через детектор. Сигнал детектора можно разделить на восходящий участок, стационарное плато (которого может и не оыгь) и нисходящий участок. Детальнью исследования [30, 32] показали, что кроме начальной фазы запаздывания восходящий участок является экспоненциальным. Таким образом зависимость измеряемой концентрации С от времени имеет вид [c.152]

    Творческая мысль исследователей не остановилась на использовании для весов только магнитоэлектрических электроизмерительных приборов. В литературе описаны весы, сделанные по типу статических моторов, электростатических вольтметров и других приборов. Пейн [210] построил автоматические регистрирую1цие седиментационные весы по типу статического мотора. Коромысло его весов подвешено на торзионной подвеске и несет металлическую лопасть (флажок), помещенную в поле четырех катушек. Статический мотор, образованный этой системой, питается от электронной схемы, управляемой детектором нулевого положения, и уравновешивает весы. Ток мотора служит мерой изменения массы. В дальнейшем Иди и Пейн [211] несколько усовершенствовали эти весы, применив в качестве нуль-детектора дифференциальный линейный трансформатор. В настоящее время весы этого типа выпускаются фирмой Шарплес [212]. [c.136]


4.3.2. Детектор пересечения нуля

Компаратор можно использовать для преобразования гармонических колебаний в симметричные прямоугольные. Такое преобразование может выполнить схема, называемая нуль-органом, или детектором пересечения нуля. На Рис. 7 представлена схема нуль-органа на компараторе с однополярным питанием и выходом с открытым коллектором.

Рис. 7. Схема нуль-органа

Делитель напряжения R4, R5 устанавливает опорное напряжение V1 на неинвертирующем входе. Если выбрать R1 + R2 = R5 (при R3= R4), то условие переключения компаратора Vx = V2 будет удовлетворено при VIN = 0 . Сопротивление резистора положительной обратной связи R6 выбирается очень большим по сравнению с R5 (R6 = 2000R5), для того, чтобы гистерезис переходной характеристики компаратора был малым, обычно AV1 < 10 мВ. В то же время наличие даже столь малого гистерезиса заметно ускоряет переключение компаратора. Диод VD включен для того, чтобы потенциал инвертирующего входа компаратора никогда не опускался ниже -0.1 В. При отрицательном напряжении на входе диод смещается в прямом направлении. Тогда напряжение в точке соединения резисторов R1 и R2 приблизительно будет равно -0.7 В.

Сравнение напряжений противоположной полярности

Схема компаратора, приведенная на Рис. 8, сравнивает абсолютные величины двух напряжений, имеющих противоположные полярности.

Рис. 8 Схема сравнения абсолютных величин

напряжений, имеющих противоположные полярности

Схема сравнения абсолютных величин напряжений, имеющих противоположные полярности Результирующее напряжение Vn на инвертирующем входе компаратора определяется cоотношением

что при Rt = R2 дает Vn = (Vin1 + Vin2)/2.

Транзистор VT в диодном включении защищает вход компаратора от отрицательных перенапряжений, что требуется в случае, если компаратор имеет однополярное питание. Если необходимо, небольшой гистерезис переходной характеристики компаратора может быть получен методами, рассмотренными выше. Выходное напряжение схемы принимает высокий уровень (Vout = Vs) в том случае, если положительное напряжение по абсолютной величине меньше отрицательного.

Мультивибраторы

Автоколебательный мультивибратор

На Рис. 9а представлена схема генератора прямоугольных сигналов (мультивибратора) на компараторе с однополярным питанием и выходом с открытым коллектором, использующая минимум компонентов.

Рис. 9. Простейший автоколебательный мультивибратор.

а — схема, б — временные диаграммы

Выходная частота определяется постоянной времени RtCt, а ширина петли гистерезиса устанавливается отношением сопротивлений резисторов R1 R2 и К3. Считаем, что Rc<<R3. Максимальная частота ограничена только задержкой переключения компаратора и емкостью нагрузки, которая снижает скорость нарастания выходного напряжения.

При анализе этой схемы предположим, что в первый момент после включения напряжения питания Vs, конденсатор Ct разряжен, а выходное напряжение имеет высокий уровень (напомним, что для этого необходимо, чтобы напряжение на инвертирующем входе было бы равно или меньше, чем на неинвертирующем). Напряжение на неинвертирующем входе Vp в таком случае равно

Если Ri = R2 = R3, тогда

Когда конденсатор Q зарядится через резистор Rt до напряжения, равного Кь выход компаратора переключится. При 0 значение Vp уменьшится до величины

. (4.6)

Конденсатор Ct теперь начнет разряжаться. Когда напряжение на конденсаторе уменьшится до значения, равного К2, напряжения на выходе компаратора и на неинвертирующем входе вернутся к прежним значениям VOUT = VS ; Vp = V1) и весь цикл повторится снова. Для приведенной схемы при условии R1 = R2 = R3 и учитывая, что времена заряда и разряда Ct в установившемся режиме примерно равны (t1 = t2 ~ 0.57), можно найти период колебаний Т из уравнения

Решение этого уравнения относительно Т с учетом того, что V1 = 2V2, имеет вид

Т = 1.388RtСt (4.8)

Процессор Детектор инцидентов—GeoEvent Server | Документация для ArcGIS Enterprise

Имя

Описательное имя процессора, используемое для справочной информации в GeoEvent Manager.

Процессор

Имя выбранного процессора.

Имя инцидента

Описательное имя для инцидентов, созданных процессором. Процессор добавит имя инцидента в поле name записи инцидента.

Значения не обязательно должны быть уникальными. Например, можно настроить процессор для обнаружения инцидентов превышения транспортными средствами скорости. Каждое транспортное средство, у которого было замечено превышение скорости, будет генерировать запись об инциденте, описательное имя которого может быть строковым значением Speeding Vehicle.

Условие открытия

Условие открытия, которое должно быть выполнено для создания нового инцидент или обновления существующего. Условие открытия может быть указано с помощью атрибута или пространственных операторов. Например:

  • altitude > 20000
  • GEOMETRY INSIDE ANY Zone/.*

Для получения дополнительной информации об операторах пространственных отношений и о том, как построить атрибутивные и пространственные выражения, используемые для открытия и закрытия условий, см. раздел Фильтры.

Условие закрытия

Условие, используемое для закрытия или завершения инцидентов. Условие закрытия может быть указано с помощью пространственных и атрибутивных операторов. Если оно не задано, то считается логической противоположностью условию открытия. Например:

  • altitude <= 20000
  • GEOMETRY OUTSIDE ALL Zone/.*

Для получения дополнительной информации об операторах пространственных отношений и о том, как построить атрибутивные и пространственные выражения, используемые для открытия и закрытия условий, см. раздел Фильтры.

Важность

Уровень важности, связанный с типом инцидента. Инциденты ограничены одним уровнем важности. Уровень важности записывается в поле alertType как часть схемы инцидента. Доступны следующие уровни важности: уведомление, предупреждение и срочное сообщение.

Чтобы изменить уровень важности, связанный с инцидентами, процессор должен быть отредактирован, а сервис GeoEvent — заново опубликован.

Тип инцидента

Тип инцидента, созданного процессором. Доступны следующие типы инцидентов: Кумулятивный и Момент времени. Тип инцидента записывается в поле type как часть схемы инцидента. По умолчанию это Кумулятивный.

  • Кумулятивные инциденты имеют как начальное, так и конечное условие. Время между созданием инцидента и его истечением или закрытием называется продолжительностью инцидента. По мере поступления дополнительных данных о событиях GeoEvent Server контролирует и обновляет кумулятивные инциденты.
  • Момент времени — у инцидентов нет условия закрытия. Они считаются мгновенными и закрываются немедленно после их создания. Длительность во времени инцидента всегда равна нулю (0).

Тип геометрии

Тип геометрии инцидентов, созданных процессором. Существуют следующие типы геометрии для записей инцидентов: Точка, Мультиточка и Полилиния. Используемое по умолчанию значение – Точка.

Процессор обычно настраивается на связывание точечной геометрии с инцидентами, которые он создает, для моделирования инцидента как возникшего в определенном местоположении в определенное время.

У процессора, для которого задан Момент времени, на выходе должна быть точечная геометрия. Процессор, для которого задан Непрерывный, может собирать несколько точек или местоположений с течением времени и использовать их в качестве вершин для обновления мультиточечной и полилинейной геометрии.

Длительность действия (в секундах)

Промежуток времени в секундах, в течение которого инцидент может существовать в состояниях Запущено и Действует без получения обновления, до того, как этот инцидент истечет и будет закрыт.

Процессор посчитает инцидент истекшим, только если запись о событии, удовлетворяющая условию открытия, не будет получена до того, как время его истечения достигнет нуля (0). Инциденты могут истечь и перейти в состояние Завершено без записи события, удовлетворяющего полученному условию закрытия. Значением по умолчанию является 300 секунд.

Укажите значение 0 для параметра Время истечения (в секундах), чтобы отключить автоматическое истечение срока действия для инцидентов. Хотя инциденты с такой настройкой завершаться не будут, их продолжительность также не будет обновляться, поскольку для этого требуется непрерывный поток записей, получаемых процессором событий, удовлетворяющих условию открытия.

Сохранить поля источника?

Указывает, будут ли исходные поля источника добавлены к исходящему инциденту события.

  • Да — добавит все поля и значения исходного источника данных в текущее событие инцидента. Схема определения GeoEvent создаваемого события будет представлять собой сочетание схемы инцидента и схемы исходного события. В эти исходные поля источника будет добавлен префикс, указывающий, что они получены от исходного события.
  • Нет — Вынудит процессор отбросить событие первоисточника и создать новое событие со схемой определения GeoEvent этого инцидента.

Имя суффикса выходного определения GeoEvent

Если для параметра Сохранять исходные поля? будет установлено значение Да, то будет создана копия определения GeoEvent входящего события, а к исходному имени определения будет добавлен этот суффикс. Исходное имя и суффикс буду разделены знаком -.

Схема детектора перехода через ноль и его приложения

Детектор перехода через ноль или ZCD — это один из типов компаратора напряжения, используемый для обнаружения перехода синусоидальной формы волны от положительного к отрицательному, который совпадает, когда i / p пересекает условие нулевого напряжения. В этой статье мы обсуждаем схему детектора перехода через нуль с двумя разными схемами, принципами работы, теорией и приложениями. Области применения детектора перехода через ноль — фазомер и генератор временных маркеров.


Схема детектора перехода через ноль

Детектор перехода через ноль — это компаратор напряжения, который изменяет o / p между + Vsat и –Vsat, когда i / p пересекает нулевое опорное напряжение. Проще говоря, компаратор — это базовый операционный усилитель, используемый для одновременного сравнения двух напряжений и изменения o / p в соответствии со сравнением. Таким же образом можно сказать, что ZCD — это компаратор.

Схема детектора перехода через ноль

Схема детектора перехода через ноль используется для создания переключателя ступени o / p всякий раз, когда i / p пересекает опорный i / p, и он подключен к клемме GND.O / p компаратора может управлять различными выходами, такими как светодиодный индикатор, реле и управляющий вентиль.


741 Детектор перехода через ноль на основе IC

Схема детектора перехода через ноль является основным приложением схемы компаратора. Его также можно назвать преобразователем синусоидального сигнала в прямоугольный. Для этого любой из инвертирующих / неинвертирующих компараторов может использоваться в качестве детектора перехода через нуль.

Единственное изменение, которое необходимо ввести, — это Vref (опорное напряжение), с которым должно сравниваться напряжение i / p, которое должно быть обнулено опорным напряжением (Vref = 0 В).Синусоидальная волна i / p обозначается как Vin. Они показаны на следующей схеме инвертирующего компаратора, а также осциллограммы i / p и o / p с опорным напряжением 0 В.

ZCD как генератор временных маркеров

Как показано на диаграмме ниже, для опорного напряжения (Vref), когда входная синусоида проходит через нулевое напряжение и идет в положительном направлении. Напряжение o / p приводится к отрицательному насыщению. Таким же образом, когда Vin проходит через ноль и идет в отрицательном направлении, Vout приводится к положительному насыщению.Диоды в приведенной выше схеме называются фиксирующими диодами. Эти диоды используются для защиты операционного усилителя от повреждений из-за увеличения Vin.

В некоторых конкретных приложениях Vin может быть низкочастотным сигналом, который вызывает прерывание во времени для Vin, чтобы пересечь нулевой уровень. Кроме того, это вызывает задержку переключения Vout между двумя уровнями насыщения (верхним и нижним). В то же время i / p-шумы в IC могут вызвать переключение Vout между уровнями насыщения.Таким образом, переход через ноль идентифицируется для шумовых напряжений в дополнение к Vin. Эти проблемы могут быть устранены с помощью переформирования цепи обратной связи с положительной обратной связью, которая заставляет Vout переключаться быстрее. Таким образом, устраняется возможность любого ложного перехода через нуль из-за шумовых напряжений на входе операционного усилителя.

741 Форма сигнала детектора пересечения нуля на базе микросхемы

Работу детектора пересечения нуля можно легко предположить, если вы знаете, как работает базовый компаратор операционного усилителя. В этом детекторе мы устанавливаем одно из значений i / ps равным нулю, то есть Vref = OV.O / p определяется как –Vsat, когда сигнал i / p проходит через направление от 0 до + ve. Точно так же, когда сигнал i / p проходит через ноль в направлении –ve, сигнал o / p переключается на + Vsat.

Применение детектора перехода через ноль

Цепи детектора перехода через ноль можно использовать для проверки состояния операционного усилителя. А также используется в качестве частотомера и для коммутации в схемах силовой электроники.

ZCD как фазометр

ZCD можно использовать для измерения фазового угла между двумя напряжениями.Для измерения напряжения между временным интервалом импульса синусоидального напряжения и второй синусоидальной волны получается последовательность импульсов в положительном и отрицательном циклах. Этот интервал времени связан с разностью фаз между двумя синусоидальными напряжениями i / p. Диапазон использования фазометра составляет от 0 ° до 360 °.

ZCD в качестве генератора временных маркеров

Для синусоидальной волны i / p, когда o / p детектора перехода через ноль представляет собой прямоугольную волну, далее она будет проходить через последовательную RC-цепь. Это показано на следующем рисунке.

741 Детектор пересечения нуля на основе ИС

Если постоянная времени RC очень мала по сравнению с периодом ‘T’ синусоидального сигнала i / p, то напряжение на R RC-цепи n / w, называемое Vr, будет последовательным. положительных и отрицательных импульсов. Если напряжение «Vr» приложено к цепи ограничителя с помощью диода D, напряжение нагрузки VL будет иметь только положительные импульсы и будет отсекать отрицательные импульсы. Следовательно, детектор перехода через нуль (ZCD), i / p которого представляет собой синусоидальную волну, был изменен на последовательность положительных импульсов с интервалом «T» путем добавления цепи RC и схемы ограничения.

Таким образом, речь идет о работе схемы детектора перехода через ноль и ее применении. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова функция детектора перехода через ноль?

Детекторы нулевого пересечения

Детекторы нулевого пересечения
Elliott Sound Products АН-005
(Невоспетые герои современного дизайна электроники)
Род Эллиотт (ESP)

Прил.Индекс нот
Основной указатель

Введение

Детекторы пересечения нуля как группа не являются хорошо изученным приложением, хотя они являются важными элементами в широком спектре продуктов. Вероятно, это ускользнуло от внимания читателей, которые смотрели на контроллер освещения или генератор косинусных импульсов Linkwitz (оба находятся на веб-сайте ESP), но они полагаются на детектор пересечения нуля для своей работы. То же самое и с проектом ESP Tone Burst Generator.

Детектор пересечения нуля (ZCD) буквально обнаруживает переход формы волны сигнала с положительной на отрицательную (и наоборот), в идеале обеспечивая узкий импульс, который точно совпадает с условием нулевого напряжения. На первый взгляд это может показаться достаточно простой задачей, но на самом деле это довольно сложно, особенно когда речь идет о высоких частотах. В этом случае даже 1 кГц начинает представлять реальную проблему, если требуется максимальная точность.

Не такой скромный компаратор играет жизненно важную роль — без него большинство прецизионных детекторов пересечения нуля не работали бы, и мы были бы без цифрового звука, ШИМ и множества других приложений, которые, возможно, воспринимаются как должное.

Если вы поищете в сети детекторы пересечения нуля, вы увидите множество схем, предлагающих почтенный µA741. Схемы будут работать, но 741 на несколько порядков медленнее, чтобы его можно было даже удаленно использовать на частотах выше 100 Гц или около того. Скорость нарастания µA741 составляет 0,5 В / мкс — это один из самых медленных операционных усилителей. Во всех случаях 741 следует заменить на что-то значительно более быстрое, например, некомпенсированный LM301 или «настоящий» компаратор. Для сравнения: операционный усилитель TL071 имеет типичную скорость нарастания единичного усиления 13 В / мкс, и даже это медленнее по сравнению с большинством компараторов (обратите внимание, что эта скорость нарастания составляет , а не , обязательно достигается разомкнутый контур).Ожидайте, что специальные компараторы будут иметь скорость нарастания не менее 100 В / мкс!

Читатель может также захотеть взглянуть на детектор пересечения нуля, описанный в статье о компараторах, который включает в себя схему, которая может очень хорошо работать со звуковыми частотами, по крайней мере, до 10 кГц. Он более сложен, чем показанные здесь, но также гораздо более универсален. Легко получить коэффициент заполнения импульса менее 2% на частоте 1 кГц. Аналогичные результаты могут быть получены от некоторых других схем, описанных здесь, при условии использования достаточно быстрого компаратора.

Идеальный детектор пересечения нуля имеет бесконечное усиление и изменяет свое выходное состояние в тот самый момент, когда входной сигнал проходит через ноль. Изменение состояния выхода должно быть мгновенным.

Само собой разумеется, что «идеал» не существует, и существует множество факторов, влияющих на конечный результат. Все устройства имеют конечное усиление (обычно около 100 дБ или более), что ограничивает предельную чувствительность к изменению напряжения на входе. Входные транзисторы схемы на основе компаратора никогда не будут полностью согласованы между и , поэтому нулевая точка может быть смещена на несколько (или много) милливольт.Для всех активных цепей действуют ограничения скорости, а — ничего, — мгновенное. Выходное напряжение не может измениться от (скажем) нуля до 5 В без некоторого ограничения конечной скорости (известного как скорость нарастания). Также необходимо учитывать время реакции схемы (задержку распространения), поскольку оно определяет, насколько быстро сигнал поступает от входа к выходу. В процессе проектирования необходимо учитывать ограничения реальных схем. Хотя реальность может разочаровывать, нам приходится с этим жить.


Базовая низкочастотная схема

На рис. 1 показан детектор пересечения нуля, который используется для генератора диммерной рампы в проекте 62. Эта схема существует (почти) всегда и работает достаточно хорошо. Хотя у него почти нулевая погрешность фазы, это во многом объясняется тем, что импульс настолько широк, что любая погрешность полностью игнорируется. Функцией компаратора выполняет транзистор Q1 — очень простой, но подходящий для работы.

Схема также чувствительна к уровню, и для приемлемых характеристик форма волны переменного тока должна иметь достаточно высокую амплитуду.Типичное значение — 12-15 В переменного тока. Если напряжение слишком низкое, ширина импульса увеличится. Показанная компоновка на самом деле дает лучшую производительность, чем версия, показанная в Project 62 и других местах в сети. Если вам интересно, R1 нужен для того, чтобы напряжение упало до нуля — паразитной емкости достаточно, чтобы схема не работала без него.


Рисунок 1 — Базовый детектор перехода через нуль 50/60 Гц

Ширина импульса этой схемы (при 50 Гц) обычно составляет около 600 мкс (0.6 мс), что звучит достаточно быстро. Проблема в том, что при 50 Гц каждый полупериод занимает всего 10 мс (8,33 мс при 60 Гц), поэтому ширина импульса составляет более 5% от общего периода. Вот почему большинство диммеров могут претендовать только на диапазон 10% -90% — импульс пересечения нуля длится слишком долго, чтобы обеспечить больший диапазон.

Хотя это не проблема для среднего диммера, это неприемлемо для точных приложений. Для генератора тональной посылки (косинусной посылки или «обычного» генератора тональной посылки) любая неточность приведет к тому, что коммутируемый сигнал будет содержать глитчи.Серьезность этого зависит от приложения.

Прецизионные детекторы пересечения нуля имеют довольно широкий диапазон топологий, некоторые из которых интересны, а другие нет. Один из наиболее распространенных показан в Project 58 и обычно используется для этого приложения. Логический элемент исключающее ИЛИ (или исключающее ИЛИ) является отличным детектором фронтов, как показано на рисунке 2. Время нарастания входного сигнала имеет решающее значение — если он слишком медленный, выход не будет. Общее время нарастания должно быть меньше задержки, определяемой R1 и C1 (номинально 56 нс в показанной схеме).


Рисунок 2 — Детектор фронта входного сигнала эксклюзивного ИЛИ

Нет сомнений в том, что показанная выше схема более чем способна давать отличные результаты вплоть до вполне приличных частот. Верхняя частота ограничена только скоростью используемого устройства, а 74HC86 имеет задержку распространения всего 11 нс [1] и время перехода 7 нс, поэтому возможна работа на частоте 100 кГц или выше. Можно использовать CMOS 4070, но он имеет гораздо большую задержку распространения (110 нс при питании 5 В) и время перехода (100 нс при питании 5 В).Сроки являются «типичными», как показано в таблицах данных.

Элемент XOR — это особый случай в логике. Он будет выводить «1» только тогда, когда входы разные (т. Е. Один вход должен иметь высокий логический уровень (1), а другой — низкий логический уровень (0 В). Резистор и конденсатор образуют задержку, так что при появлении фронта ( либо возрастающий, либо спадающий), задержанный вход сохраняет свое предыдущее значение в течение короткого времени. В показанном примере ширина импульса составляет 50 нс. Сигнал задерживается на время распространения самого устройства (около 11 нс), поэтому небольшая фаза была введена ошибка.Время нарастания и спада приложенного прямоугольного сигнала составляло 50 нс, и это добавляет некоторый дополнительный сдвиг фазы.

В зависимости от приложения вам потребуется изменить значения R1 и C1. Показанные значения обеспечивают очень узкий импульс (около 50 нс), но большинству схем не требуется быть такой быстрой. Длина импульса номинально равна произведению двух значений (56 нс, как показано), но эта ширина импульса слишком мала для того, чтобы некоторые осциллографы отображали правильно. Для звука (примерно до 10 кГц) вы можете использовать 10 кГц для R1 и 100 пФ для C1, что дает ширину импульса 1 мкс.

В этой статье проявляется закономерность — самое большое ограничение — это скорость, даже для относительно медленных сигналов. Цифровая логика может работать на очень высоких скоростях, и мы уже достигли точки, когда сигналы больше не могут называться «1» и «0» — цифровые сигналы возвращаются в аналоговую область, особенно в радиочастотную технологию. Дорожки на печатной плате становятся линиями передачи, и их часто необходимо оконцевать, чтобы предотвратить серьезное искажение цифровой формы волны.

Следующая проблема, с которой мы сталкиваемся, — это преобразование входной формы волны (мы предположим, что синусоида или другая форма волны звуковой частоты) в четко определенные края, чтобы XOR мог творить чудеса.Еще один строительный блок, который очень недооценивается, — это компаратор. Хотя операционные усилители могут использоваться для работы на низкой скорости (и в зависимости от приложения), для точной оцифровки аналогового сигнала требуется экстремальная скорость. На первый взгляд может показаться, что это не так, но детектор пересечения нуля — это аналого-цифровой преобразователь (АЦП) специального назначения. В некоторых случаях вы можете использовать некомпенсированный операционный усилитель (например, LM301) в качестве компаратора, но большинство «настоящих» компараторов значительно быстрее. LM301 использовался в качестве детектора перехода через нуль в проекте 143.


Компараторы

Компаратор, используемый для высокоскоростного детектора перехода через ноль, преобразователя ШИМ или обычного АЦП, имеет решающее значение. Низкая задержка распространения и чрезвычайно быстрая работа не только желательны, но и необходимы.

Компараторы могут быть наиболее недооцененным и малоиспользуемым монолитным линейным компонентом. Это досадно, потому что компараторы — одни из самых гибких и доступны универсально применимые компоненты. В значительной степени отсутствие распознавания связано с операционным усилителем IC, универсальность которого позволяет ему доминировать над аналоговым. мир дизайна.Компараторы часто воспринимаются как устройства, грубо выражающие аналоговые сигналы в цифровой форме — 1-битный аналого-цифровой преобразователь. Строго говоря, эта точка зрения верна. Это также расточительно ограничивает свои взгляды. Компараторы не «просто сравнивают» так, как операционные усилители не «просто усиливают». [2]

Приведенная выше цитата из Linear Technology была настолько идеальной, что мне просто пришлось включить ее. Компараторы действительно недооценивают как строительный блок, и к ним предъявляются два основных требования… Низкое входное смещение и скорость. Для рассматриваемого приложения (детектор пересечения нуля) оба этих фактора будут определять окончательную точность схемы. Было продемонстрировано, что XOR дает точный и повторяемый импульс, но его точность зависит от точного времени, когда он «видит» переход формы сигнала переменного тока через ноль. Эта задача принадлежит компаратору.


Рисунок 3 — Компараторный детектор перехода через ноль

На рисунке 3 мы видим типичный компаратор, используемый для этого приложения.Выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, которая затем отправляется в схему, подобную той, что показана на рисунке 2. Это создаст одиночный импульс для каждого прямоугольного перехода, и это приравнивается к нулевым переходам входного сигнала. Для этого приложения предполагается, что форма входного сигнала привязана к нулю вольт, поэтому колебания одинаково выше и ниже нуля. Если входное напряжение выходит за пределы допустимого входного напряжения компаратора, его необходимо зафиксировать, чтобы не повредить входные транзисторы.

Обратите внимание, что большинство компараторов имеют выход с открытым коллектором, и выходной контакт должен быть подключен к положительному источнику питания с подходящим резистором.Это показано на рисунке 3, где R2 подключен к + Vcc. В большинстве случаев подтягивающий резистор (как он известен) может подключаться к более высокому или более низкому напряжению, чем питание компаратора, что позволяет ему действовать как переключатель уровня. В некоторых случаях выход может использоваться для активации реле при условии, что ток реле находится в пределах номинальных значений IC.


Рисунок 4 — Ошибка синхронизации компаратора

На рис. 4 показано, как компаратор может испортить наш сигнал, вызывая смещение перехода во времени и тем самым вызывая ошибку.Значимость ошибки полностью зависит от наших ожиданий — например, нет смысла пытаться получить ошибку менее 10 нс для диммера лампы 50/60 Гц.

Компаратор LM339, который использовался для моделирования, является базовым, сравнительно низкоскоростным типом, и с указанным временем отклика 300 нс он слишком медленный, чтобы его можно было использовать в этом приложении. Это значительно усугубляется задержкой распространения, которая (при моделировании) составляет 1,5 мкс. В целом, чем ниже рассеиваемая мощность компаратора, тем он будет медленнее, хотя современные технологии ИС в некоторой степени это преодолевают.Другой вариант — LM393, который очень похож.

Вы можете видеть, что пересечение нуля синусоиды (показано зеленым) происходит задолго до выхода (красный) перехода — положения курсора установлены для точного пересечения нуля каждого сигнала. Выходной переход начинается, когда входной сигнал проходит через ноль, но из-за задержек устройства выходной переход происходит почти на 5 мкс позже. Большая часть этой задержки вызвана довольно неторопливым темпом изменения выходного сигнала — в данном случае около 5 мкс для полного размаха 7 В от пика к пику.Это дает нам скорость нарастания 1,4 В / мкс, что бесполезно для всего, что выше 100 Гц или около того.

Одним из критических факторов компаратора является его напряжение питания. В идеале оно должно быть как можно более низким, обычно не более ± 5 В. Чем выше напряжение питания, тем дальше должно колебаться выходное напряжение, чтобы перейти от максимального отрицательного к максимальному положительному и наоборот. Хотя скорость нарастания 100 В / мкс может показаться высокой, она может быть слишком медленной для точного АЦП, широтно-импульсного модулятора или высокочастотного детектора перехода через нуль.

При 100 В / мкс и общем напряжении питания 10 В (± 5 В) потребуется 0,1 мкс (100 нс) для переключения выхода из одного крайнего положения в другое. Чтобы это стало реальностью, необходимо, чтобы скорость нарастания составляла 1 кВ / мкс, что дает время перехода 10 нс. Из рисунка 3 видно, что даже в этом случае имеется дополнительная ошибка синхронизации в 5 нс — небольшая и в действительности, вероятно, настолько хороша, насколько мы можем ожидать.

Проблема в том, что выход даже не начинает изменять , пока входное напряжение не пройдет через контрольную точку (обычно землю).Если есть какая-либо задержка, вызванная ограничением скорости нарастания («время перехода») и задержкой распространения, то к тому времени, когда выходное напряжение проходит через ноль вольт, это уже опаздывает на много наносекунд. Возможны чрезвычайно высокие скорости нарастания напряжения, и в Reference 2 подробно описан компаратор (LT1016), который работает быстрее, чем инвертор TTL! На таких скоростях необходима очень тщательная компоновка платы и внимание к обходу, иначе производительность будет хуже, чем плачевная.

Хотя детекторы перехода через нуль, предназначенные для управления фазой сети (120 В, 60 Гц / 230 В, 50 Гц), довольно просты, как только вы работаете с более высокими частотами (включая аудио), требование высокой скорости становится императивом.Естественно, любое значительное увеличение скорости также означает более дорогую деталь, и при размещении печатной платы требуется гораздо больше внимания, чем требуется для большего количества компараторов для пешеходов.


Использование приемника дифференциальной линии

Эта версия предоставлена ​​Джоном Роулендом [3] и представляет собой очень умное использование существующей ИС для совершенно новой цели. DS3486 — это четырехканальный дифференциальный линейный приемник RS-422 / RS-423. Хотя он работает только от одного источника питания 5 В, микросхема может принимать входной сигнал до ± 25 В без повреждений — , однако , это абсолютный максимум, а рекомендуемое входное напряжение составляет ± 7 В.Он также довольно быстрый, с типичным указанным временем распространения 19 нс и внутренним гистерезисом 140 мВ.


Рисунок 5 — Базовый детектор пересечения нуля с использованием DS3486

Общая схема показана на рисунке 5. В ИС используются два компаратора: один определяет, когда входное напряжение является положительным, а другой — отрицательным (относительно земли / земли). Логический элемент ИЛИ-НЕ может производить выходной сигнал только в течение короткого периода, когда оба выхода компаратора имеют низкий уровень (т.е.близкий к потенциалу земли). Однако тесты показывают, что два дифференциальных канала приемника не переключаются точно при 0,00 В. В типичном устройстве DS3486 положительный детектор переключается примерно при 0,015 В, а отрицательный детектор переключается примерно при -0,010 В. Это приводит к асимметричной зоне нечувствительности 25 мВ около 0 В. Добавление резисторов, как показано на рисунке 6, позволяет уменьшить зону нечувствительности и (что, возможно, более важно для некоторых приложений) сделать ее симметричной.


Рисунок 6 — Модифицированный детектор пересечения нуля для получения истинного обнаружения 0 В

Хотя показаны постоянные резисторы, обычно необходимо использовать подстроечные резисторы.Это позволяет варьировать между отдельными компараторами — даже в одном корпусе. Это необходимо, потому что DS3486 предназначен для переключения только с напряжениями не более ± 200 мВ. Типичное напряжение составляет 70 мВ (ровно половина напряжения гистерезиса), но это , а не — гарантированный параметр.

Действительно, Джон Роуленд (первоначальный разработчик схемы) сказал мне, что на самом деле в схеме работают только устройства National Semiconductor — предположительно идентичные ИС других производителей отказывались работать.Цитирую …

Мы провели некоторое тестирование с «эквивалентными» деталями других производителей и обнаружили совсем другое поведение в области, близкой к нулю. Некоторые детали имеют большой гистерезис, у некоторых их нет, пороги обнаружения варьируются от устройства к устройству, и на самом деле даже в четырехъядерной части, такой как DS3486, они различаются от канала к каналу в пределах тот же пакет. В конце концов мы остановились на National DS3486 с некоторыми добавленными резисторами на его входных контактах, как показано на рисунке 6. Самая последняя версия схемы. использует подстроечные резисторы, 100 Ом на положительном детекторе и 200 Ом на отрицательном детекторе.Эти значения позволяют нам обрезать почти каждый DS3486, чтобы сбалансировать порог шума. в диапазоне от +/- 5 мВ до +/- 15 мВ. Иногда мы получаем DS3486, который не обнаруживает в этом диапазоне. Иногда мы обнаруживаем, что как положительный, так и отрицательный детекторы отключаются на той же стороне (полярности) нуля, в таком случае мы вытаскиваем эту микросхему и заменяем ее.

Дополнительные резисторы позволяют регулировать пороги обнаружения, чтобы сбалансировать область обнаружения около 0 В. Резистор между контактом 1 и землей делает положительный порог детектора более положительным.Резистор от входа к выводу 7 заставляет отрицательный порог детектора становиться более отрицательным. Типичные значения показаны для обнаружения ± 25 мВ с использованием деталей DS3486 компании National. На самом деле подстроечные регуляторы необходимы для внутрисхемной регулировки.


Напряжение сети ZCD

Есть бесчисленное множество способов сделать детектор пересечения нуля в сети. Во многих случаях самая простая схема будет наиболее подходящей по разным причинам. Самая распространенная причина — стоимость: для схем с более высокими характеристиками требуется больше деталей, а это увеличивает не только стоимость деталей, но и площадь печатной платы, необходимую для их размещения.При питании чего-либо от сети последовательные резисторы должны быть физически больше, чем их номинальная мощность, из-за больших градиентов напряжения на них. Добавление дополнительных деталей просто означает, что схема занимает больше места, и это может быть неудобно.

Две схемы, показанные ниже, являются примерами простой (но со сравнительно высокой рассеиваемой мощностью = потраченная впустую мощность) и более сложной, но потребляющей гораздо меньший ток из сети. Конечно, возможно множество других дизайнов, но двух показанных должно быть достаточно, чтобы вы начали.Необходимо найти баланс между стоимостью, сложностью и производительностью. Например, для диммера не требуется дорогостоящая прецизионная схема, но простая и недорогая схема не будет иметь точности, необходимой для контрольно-измерительных приборов.

Детектор перехода через ноль может использоваться для обнаружения фазовых аномалий или даже как детектор «потери переменного тока». Если вход переменного тока прерывается, выходной импульс будет намного длиннее номинальной 1 мс, и это легко улавливается микроконтроллером или другой схемой.Можно использовать схему, показанную на Рисунке 7 или 8, с той разницей, что выходной сигнал, показанный на Рисунке 7, просто останется низким в случае отказа переменного тока. Если он остается низким более 2 мс или около того, это означает, что нет переменного тока.

Если ваше приложение использует обычный источник питания трансформатора с железным сердечником, вы можете использовать детектор пересечения нуля, как показано в разделе управления мощностью LX-800, части контроллера сценического освещения, который был опубликован еще в 2001 году. безопасный и эффективный вариант, его нельзя использовать, если ваша схема использует импульсный источник питания, потому что форма сигнала сети недоступна.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Цепи, описанные ниже, включают в себя сетевую проводку, и в некоторых юрисдикциях может быть незаконным работа или строительство сети. оборудование с питанием, если оно не имеет соответствующей квалификации. Электробезопасность имеет решающее значение, и вся проводка должна выполняться в соответствии со стандартами, установленными в вашей стране. ESP не состоится несет ответственность за любые убытки или ущерб, вызванные использованием или неправильным использованием материалов, представленных в этой статье. Если у вас нет квалификации и / или опыта работы с электричеством электропроводки, то вы не должны пытаться построить описанную схему.Продолжая и / или строя любую из описанных схем, вы соглашаетесь с тем, что вся ответственность за убытки, ущерб (включая телесные повреждения или смерть) принадлежит только вам. Никогда не работайте с сетевым оборудованием, пока она подключена!

В схемах ниже есть линия, обозначенная как «Изолирующий барьер». Все слева от оптопары (, включая входные контакты светодиода ) находится под напряжением сети и ждет, чтобы убить вас, если вы не будете осторожны.Секция печатной платы под оптопарой не должна иметь никаких медных дорожек, и есть преимущество, если даже сам материал печатной платы будет удален, чтобы создать воздушный зазор между «токоведущими» и «безопасными» участками. Проводка под напряжением должна быть изолирована минимум на 5 мм от любой проводки, доступной пользователю (соединения с потенциометрами, входными / выходными вилками или розетками и т. Д.).

Детекторы перехода через нуль сетевого напряжения широко распространены и необходимы для усовершенствованных диммеров с отсечкой фазы и многих других приложений для коммутации сети.Ниже показана простая версия, которая использовалась в проектах диммера с задней кромкой проекта 157A и диммера с передней кромкой проекта 157B. Рассеяние на резисторе приемлемо (около 400 мВт на каждом резисторе, общая потраченная мощность 800 мВт), но это не точная или маломощная схема по любому определению. Показано, что два резистора ограничивают сетевой ток не из-за мощности, а из-за номинального напряжения. В идеале они должны быть типа 1 Вт, чтобы минимизировать температуру и обеспечить максимальное номинальное напряжение.Большинство резисторов имеют предел максимального напряжения, который намного ниже пикового значения 325 В от сети 230 В, а использование двух (или даже четырех) последовательно ограничивает напряжение на каждом резисторе до безопасного значения и продлевает срок службы резистора.


Рисунок 7 — Напряжение сети, изолированный детектор перехода через ноль

Ширина импульса зависит от оптопары и, в частности, от коэффициента передачи (который зависит от эффективности светодиода и коэффициента усиления транзистора). R1 и R2 должны быть уменьшены до 15 кОм для работы на 120 В.Это также можно сделать с помощью оптопары с двумя последовательно включенными светодиодами (например, SHF620A, h21AA1 или аналогичными), что устраняет необходимость в диодном мосте. Этот тип ZCD обеспечивает положительный импульс при переходе через нуль, который может быть преобразован в отрицательный, используя транзистор оптопары в качестве эмиттерного повторителя. (Нет никакой разницы в передаточном отношении только потому, что положение транзистора изменилось.)

Как показано, пиковый ток светодиода составляет чуть менее 5 мА, но схема будет работать с меньшим током.Минимальный рекомендуемый пиковый ток составляет около 2,4 мА, что делает R1 и R2 68 кОм. Это снижает общее рассеивание до чуть менее 300 мВт, но необходимо минимизировать нагрузку на фототранзистор (R3 не должен быть меньше 10 кОм при питании 5 В). Это требование может быть ослаблено (немного), если оптопара имеет высокий коэффициент передачи тока (не менее 200%). По мере старения светодиода он теряет выходной сигнал [4] , но поддержание низкого прямого тока сводит его к минимуму. Можно ожидать, что светодиод прослужит не менее 20 лет, если ток будет низким (~ 10% от номинального максимума — хорошая отправная точка).

«Коэффициент передачи» (или «CTR» — коэффициент передачи по току) оптопар требует пояснений. Если он описан как «100%» (не редкость для базовых типов), это означает, что 5 мА в светодиоде допускают максимальный ток транзистора 5 мА. Однако это , а не , линейная функция, и коэффициент передачи изменяется в зависимости от тока светодиода, часов использования, внешнего сопротивления коллектора (или эмиттера) транзистора и напряжения питания. Если не указано иное для истинной линейной работы, не думайте, что вы можете использовать оптопару для любой передачи сигнала , которая требует высокой линейности.Оптроны этого общего класса предназначены для работы в режиме «включено-выключено» или для регулирования источника питания в импульсном режиме, когда линейность не является обязательной.

Одним из недостатков схемы, показанной выше, является то, что светодиод в оптопаре получает ток не менее 90% времени. Переход через ноль обозначается отсутствием тока, когда напряжение на светодиоде падает до нуля. Поскольку срок службы светодиода определяется величиной тока, который он должен пропускать, и общим временем включения, это сокращает срок службы светодиода.Поддерживая относительно низкий ток, оптопара должна прослужить долгое время, но это не лучший способ управлять ею.


Следующая схема была найдена совершенно случайно, и поскольку она работает так хорошо, я попросил разрешения у разработчика опубликовать ее здесь. Детектор имеет очень низкое энергопотребление и особенно хорошо обнаруживает точку пересечения нулевого уровня в сети. Легко уменьшить импульс до менее 1 мс, а с некоторыми изменениями значений компонентов ширина импульса может быть уменьшена примерно до 500 мкс.Хотя такой уровень точности не требуется для большинства приложений, он недорог в реализации и работает очень хорошо. Обратите внимание, что он не будет работать в течение нескольких сотен миллисекунд после подачи питания, потому что C2 должен зарядиться, прежде чем ток светодиода станет полезным.

Светодиод получает ток только тогда, когда входное напряжение (близкое к нулю), поэтому он имеет гораздо более короткий рабочий цикл и, следовательно, должен прослужить дольше. Однако для схемы необходим электролитический конденсатор, который обычно имеет более короткий срок службы, чем светодиоды.Однако я не считаю это ограничением, потому что схема на изолированной стороне также будет использовать электроэнергию, а другие преимущества схемы перевешивают этот (очень) небольшой минус. Ширина импульса остается почти постоянной, несмотря на входное напряжение, с малейшим изменением, если сетевое напряжение падает с 230 В до 120 В. Пиковый ток светодиода влияет на и пропорционален входному напряжению сети.


Рисунок 8 — Повышенное напряжение сети, изолированный детектор перехода через ноль

Авторская страница [5] содержит много дополнительной информации и рекомендуется к прочтению.R6 — это добавка, которая может использоваться для уменьшения ширины импульса перехода через нуль. При других значениях, как показано, добавление R6 уменьшает ширину импульса с 830 мкс до 440 мкс, но также снижает ток светодиода примерно до 2 мА. R3 тоже отличается от оригинала. При 22k (как показано на сайте автора) ширина импульса немного превышает 1 мс, но увеличение значения обеспечивает более короткие импульсы (и соответствующее увеличение точности).

Из-за высокого номинала входных резисторов и наличия C2 (10 мкФ) схеме требуется некоторое время, прежде чем она заработает нормально.Он будет полностью готов к работе примерно через 200 мс при питании от сети 230 В или 120 В, но ток светодиода уменьшается при более низком сетевом напряжении. Для использования при 120 В R1 и R2 могут быть уменьшены до 100 кОм, что повысит пиковый ток светодиода чуть более 4 мА. Все диоды — 1N4148 или аналогичные. Высоковольтные диоды не нужны, потому что напряжение на диодах ограничено входными резисторами и не может превышать максимум 6-7 вольт.

C1 не является обязательным, и его можно не указывать. Он обеспечивает некоторое снижение ВЧ-шума, но его отсутствие вряд ли вызовет какие-либо проблемы.Обратите внимание, что, как показано, детектор выдает отрицательный сигнал, когда напряжение в сети пересекает ноль. Как описано выше, это можно изменить, используя транзистор оптопары в качестве эмиттерного повторителя. В исходной схеме показана оптопара 4N35, но можно использовать многие из них. У меня есть трубка устройств EL817 (4-контактных), которые работают хорошо (LTV817 является эквивалентом), но есть бесчисленное множество легко доступных деталей на выбор.

Стоит отметить, что одна из схем ZCD, опубликованная на веб-сайте EDN Network (и упомянутая на сайте DEXTREL), неверна в нескольких местах и ​​не будет работать без исправлений.В схему EDN можно также внести некоторые существенные изменения, которые упрощают схему и повышают производительность . Читатель оставил комментарий, чтобы запросить одну ошибку, но никто никогда не удосужился ответить. Я не включил его, но на самом деле это неплохая схема, если внесены изменения. Тем не менее, в нем используется намного больше деталей, чем в схеме, показанной выше. Он будет изменен и показан здесь, если будет достаточно интереса. Лично я не думаю, что это стоит дополнительных сложностей.


Ссылки
  1. Квадратный вентиль EXCLUSIVE-OR с 2 входами 74HC / HCT86, Технический паспорт Philips Semiconductors
  2. Семинаносекундный компаратор для работы от одного источника питания, линейная технология, примечания по применению 72, май 98
  3. Дифференциальные линейные приемники работают как аналоговые нули -Детекторы пересечения — John Rowland
  4. Измерение срока службы светодиодов в оптопарах — Конструкция машины
  5. DIY — Изолированный высококачественный детектор пересечения нуля сетевого напряжения (DEXTREL)


Прил.Индекс нот
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2004 и 2011. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, разрешены. строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: страница создана, авторские права © Род Эллиотт 20 июня 2005 г. / 8 января 2011 г. — добавлен детектор DS3486.


Что такое детектор пересечения нуля? Определение, принципиальная схема, работа и применение детектора пересечения нуля

Определение : Детектор операционного усилителя, который может обнаруживать изменение от положительного к отрицательному или от отрицательного к положительному уровню синусоидальной формы волны, известен как ноль. детектор пересечения.Более конкретно, мы можем сказать, что он обнаруживает переход через ноль приложенного переменного сигнала.

По сути, это компаратор напряжения, выход которого изменяется, когда входной сигнал пересекает ноль уровня опорного напряжения. Таким образом он назван так.

Также известен генератор прямоугольных сигналов , поскольку подаваемый входной сигнал преобразуется в прямоугольный сигнал детектором пересечения нуля.

Принципиальная схема детектора перехода через ноль

На рисунке ниже представлена ​​схема детектора пересечения нуля с использованием инвертирующего операционного усилителя:

Здесь входной сигнал V i подается на инвертирующий вывод операционного усилителя, в то время как неинвертирующий вывод заземляется с использованием двух резисторов R 1 и R 2 .

Как мы видим, аналоговый входной сигнал подается на инвертирующий вывод операционного усилителя. Таким образом, форма сигнала на выходе будет иметь обратную полярность. Об этом мы поговорим при работе детектора.

Работа детектора нулевого пересечения

Как мы уже обсуждали, он определяет точку, в которой входной сигнал пересекает ноль уровня опорного напряжения. При каждом пересечении уровень насыщения выходного сигнала меняется от одного к другому.

Давайте рассмотрим схему, приведенную выше, чтобы понять, как работает.

Как мы уже упоминали, опорный уровень установлен на 0 и применяется на неинвертирующем выводе операционного усилителя. Синусоидальная волна, подаваемая на инвертирующий вывод операционного усилителя, сравнивается с опорным уровнем каждый раз, когда фаза волны изменяется с положительной на отрицательную или с отрицательной на положительную.

Во-первых, когда на входе появляется положительная половина синусоидального сигнала.Затем компаратор операционного усилителя сравнивает уровень опорного напряжения с пиковым уровнем подаваемого сигнала

.

И мы знаем, что опорный уровень равен 0, поэтому

Итак, у нас будет

Во-вторых, в случае отрицательной половины синусоидального сигнала компаратор операционного усилителя снова сравнивает уровень опорного напряжения с пиком приложенного сигнала.

Поскольку на этот раз схема работает с отрицательной половиной сигнала, пик будет иметь отрицательную полярность.

снова

Таким образом,

Итак, получаем

Таким образом, детектор пересечения нуля обнаруживает изменение уровня подаваемого сигнала.

Форма входного и выходного сигнала

С самого начала мы отмечаем, что детектор пересечения нуля также известен как генератор прямоугольных сигналов. Поскольку на выходе оконного компаратора нет ничего, кроме прямоугольной волны.

Давайте теперь посмотрим на форму волны на входе и выходе детектора пересечения нуля:

Как мы недавно обсуждали, V 0 для положительной половины приложенного сигнала — V sat ,

Это причина того, что мы получили отрицательную половину прямоугольной волны на выходе, когда приложена положительная половина синусоидального сигнала.В то время как V 0 для отрицательной половины синусоидального сигнала равно + V sat ,

Таким образом, положительная половина прямоугольной волны получается на выходе для отрицательной половины синусоидального сигнала. Это ясно показано в представлении формы сигнала.

Итак, наблюдая за формой выходного сигнала, мы можем сказать, что выходной сигнал отражает наличие входного сигнала выше или ниже опорного уровня, то есть 0 вольт.

Применение детектора перехода через ноль

Детекторы перехода через ноль находят широкое применение в электронных схемах, главным образом для коммутации и в цепи фазовой автоподстройки частоты.Также они используются в частотомерах и фазометрах.

Его также можно использовать в качестве фазометров, так как он может использоваться для измерения фазового угла между двумя напряжениями, приложенными к его клеммам.

Цепь детектора перехода через нуль

— Схема

В этой статье мы подробно обсуждаем детектор пересечения нуля с двумя различными схемами. В первых абзацах учебного пособия вы познакомитесь с детектором пересечения нуля с использованием операционного усилителя, разработанного с использованием популярной микросхемы 741 IC.У нас есть аккуратная принципиальная схема детектора пересечения нуля, и мы объяснили его принцип работы и теорию за кулисами легкими для понимания словами. Ближе к середине этого урока вы узнаете о двух применениях детектора пересечения нуля — генераторе маркеров времени и фазометре. Ближе к концу статьи мы нарисовали еще одну принципиальную схему детектора перехода через нуль, разработанного с использованием IC 311 и транзистора.

Детектор пересечения нуля с использованием 741 IC

Схема детектора перехода через ноль является важным приложением схемы компаратора операционного усилителя .Его также можно назвать преобразователем синусоидального сигнала в прямоугольный. Любой из инвертирующих или неинвертирующих компараторов может использоваться в качестве детектора перехода через ноль. Единственное изменение, которое необходимо внести, — это опорное напряжение, с которым будет сравниваться входное напряжение, которое должно быть обнулено (Vref = 0V). Входная синусоида обозначается как Vin. Они показаны на принципиальной схеме, а также на формах входных и выходных сигналов инвертирующего компаратора с опорным напряжением 0 В.

Детектор перехода через ноль на микросхеме операционного усилителя UA741

Как показано на осциллограмме, для опорного напряжения 0 В, когда входная синусоида проходит через ноль и идет в положительном направлении, выходное напряжение Vout приводится к отрицательному насыщению.Точно так же, когда входное напряжение проходит через ноль и идет в отрицательном направлении, выходное напряжение приводится к положительному насыщению. Диоды D1 и D2 также называются фиксирующими диодами. Они используются для защиты операционного усилителя от повреждений из-за увеличения входного напряжения. Они ограничивают дифференциальное входное напряжение до + 0,7 В или -0,7 В.

В некоторых приложениях входное напряжение может иметь низкочастотную форму. Это означает, что форма волны меняется медленно. Это вызывает задержку во времени, когда входное напряжение пересекает нулевой уровень.Это вызывает дополнительную задержку переключения выходного напряжения между верхним и нижним уровнями насыщения. В то же время входные шумы в операционном усилителе могут вызвать переключение выходного напряжения между уровнями насыщения. Таким образом, переход через ноль обнаруживается для шумовых напряжений в дополнение к входному напряжению. Эти трудности могут быть устранены путем использования цепи регенеративной обратной связи с положительной обратной связью , которая вызывает более быстрое изменение выходного напряжения, тем самым устраняя возможность любого ложного перехода через нуль из-за шумовых напряжений на входе операционного усилителя.

Детектор перехода через ноль с использованием 741IC-Waveforms

Детектор перехода через ноль в качестве генератора временных маркеров

Для входной синусоидальной волны выходной сигнал детектора перехода через нуль представляет собой прямоугольную волну, которая далее проходит через последовательную RC-цепь. Это показано на рисунке ниже.

Детектор перехода через ноль с использованием генератора временных маркеров

Если постоянная времени RC очень мала по сравнению с периодом T входной синусоидальной волны, то напряжение на R цепи RC-цепи, называемое Vr, будет представлять собой серию положительных и отрицательных импульсов.Если напряжение Vr приложено к цепи ограничителя с помощью диода D, напряжение нагрузки Vload будет иметь только положительные импульсы и отсечет отрицательные импульсы. Таким образом, детектор перехода через нуль, вход которого представляет собой знаковую волну, был преобразован в последовательность положительных импульсов с интервалом T путем добавления RC-цепи и схемы ограничения.

Форма сигнала генератора временных маркеров

Детектор перехода через ноль в качестве фазометра

Детектор перехода через ноль может использоваться для измерения фазового угла между двумя напряжениями.Работа будет такой же, как описано в приведенной выше схеме. Получается последовательность импульсов в положительном и отрицательном циклах, и измеряется временной интервал между импульсом напряжения синусоидальной волны и импульсом напряжения второй синусоидальной волны. Этот интервал времени пропорционален разности фаз между двумя входными синусоидальными напряжениями. Диапазон использования фазометра для измерения составляет от 0 ° до 360 °.

Детектор перехода через нуль с использованием микросхемы IC 311 и транзистора

Детектор перехода через ноль, использующий 8-контактный DIP-блок 311 IC, показан на рисунке ниже.Выход микросхемы операционного усилителя 311 подключен к NPN-транзистору с открытым коллектором. К выходу транзистора подключен нагрузочный резистор 20 кОм.

Детектор перехода через ноль с использованием микросхемы IC 311 и транзистора

Для положительного входного сигнала, то есть для входной синусоидальной волны выше 0 вольт, на выходе операционного усилителя транзистор отключается, а на выходе транзистора устанавливается ВЫСОКИЙ уровень. Низкое состояние похоже на -10 В в цепи, а ВЫСОКОЕ состояние похоже на -10 В в цепи.

Выход транзистора показывает, больше или меньше 0 вольт на входе.Короче говоря, если входной сигнал является положительным напряжением, выход транзистора будет НИЗКИМ. Если входной сигнал представляет собой отрицательное напряжение, выход транзистора будет ВЫСОКИМ.

Как сделать схему детектора перехода через нуль

Сделать схему детектора перехода через ноль на самом деле очень просто, и ее можно было бы эффективно применить для защиты чувствительного электронного оборудования от скачков напряжения при включении сетевого выключателя.

Схема детектора перехода через ноль в основном используется для защиты электронных устройств от скачков при включении, гарантируя, что во время включения питания фаза сети всегда «входит» в схему в своей первой точке перехода через нуль.
Как ни странно, за исключением «википедии», ни один другой популярный онлайн-сайт до сих пор не рассматривал это важное применение концепции детектора пересечения нуля, я надеюсь, что они обновят свои статьи после прочтения этого сообщения.

Что такое детектор пересечения нуля?

Все мы знаем, что фаза переменного тока нашей сети состоит из чередующихся фаз синусоидального напряжения, как показано ниже:

В этом переменном переменном токе можно увидеть переменный ток через центральную нулевую линию и через верхний положительный и нижний отрицательный пиковые уровни , Через определенный фазовый угол.

Этот фазовый угол можно увидеть экспоненциально увеличивающимся и уменьшающимся, что означает, что он постепенно увеличивается и постепенно уменьшается.

Переменный цикл в сети переменного тока происходит 50 раз в секунду для сети 220 В и 60 раз в секунду для входов сети 120 В, как установлено стандартными правилами. Эта характеристика в 50 циклов называется частотой 50 Гц, а частота 60 Гц называется частотой 60 Гц для этих сетевых розеток в наших домах.

Всякий раз, когда мы включаем прибор или электронное устройство в сеть, он подвергается внезапному переходу фазы переменного тока, и если эта точка входа находится на пике фазового угла, это может означать, что максимальный ток будет принудительно пропущен. устройство в точке включения.

Хотя большинство устройств будут готовы к этому и могут быть оснащены ступенями защиты с использованием резисторов, NTC или MOV, никогда не рекомендуется подвергать их таким внезапным непредсказуемым ситуациям.

Для решения такой проблемы используется каскад детектора пересечения нуля, который гарантирует, что всякий раз, когда гаджет включается от сети, схема пересечения нуля ждет, пока цикл фазы переменного тока не достигнет нулевой линии, и в этот момент она включается сетевое питание гаджета.

Как разработать детектор пересечения нуля

Спроектировать детектор пересечения нуля несложно. Мы можем сделать это, используя операционный усилитель, как показано ниже, однако, используя операционный усилитель для простой концепции, поскольку это выглядит излишним, поэтому мы также обсудим, как реализовать то же самое, используя обычную конструкцию на основе транзистора: Схема детектора перехода через ноль

Примечание: входной переменный ток должен быть от мостового выпрямителя

На рисунке выше показана простая схема детектора перехода через нуль на основе операционного усилителя 741, которую можно использовать для всех приложений, требующих выполнения на основе перехода через нуль.

Как можно видеть, 741 сконфигурирован как компаратор, в котором его неинвертирующий вывод соединен с землей через диод 1N4148, что вызывает падение потенциала 0,6 В на этом входном выводе.

Другой входной контакт № 2, который является инвертирующим контактом устройства iC, используется для обнаружения пересечения нуля и подается с предпочтительным сигналом переменного тока.

Как мы знаем, до тех пор, пока потенциал контакта №3 ниже, чем контакт №2, выходной потенциал на контакте №6 будет 0 В, и как только напряжение на контакте №3 поднимется выше контакта №2, выходное напряжение будет быстро переключитесь на 12В (уровень питания).

Следовательно, в пределах подаваемого входного сигнала переменного тока в периоды, когда фазное напряжение значительно выше нулевой линии или, по крайней мере, выше 0,6 В над нулевой линией, выход операционного усилителя показывает нулевой потенциал …. но в течение периодов когда фаза собирается войти или пересечь нулевую линию, на контакте № 2 будет опорный потенциал ниже 0,6 В, установленный для контакта № 3, что приведет к немедленному переключению выходного напряжения на 12 В.

Таким образом, выходной сигнал во время этих точек становится высоким уровнем 12 В, и эта последовательность запускается каждый раз, когда фаза пересекает нулевую линию своего фазового цикла.

Результирующий сигнал можно увидеть на выходе ИС, который четко выражает и подтверждает обнаружение пересечения нуля ИС.

Использование схемы BJT оптопары

Хотя описанный выше детектор перехода через нуль операционного усилителя очень эффективен, то же самое можно реализовать с помощью обычного BJT оптопары с достаточно хорошей точностью.

Примечание: входной переменный ток должен быть от мостового выпрямителя

Ссылаясь на изображение выше, BJT в форме фототранзистора, связанного внутри оптопары, может быть эффективно сконфигурирован как простейшая схема детектора перехода через нуль.

Сеть переменного тока подается на светодиод операционного усилителя через резистор высокого номинала. Во время фазовых циклов, пока сетевое напряжение выше 2 В, фототранзистор остается в проводящем режиме, а выходной отклик поддерживается на уровне около нуля вольт, однако в периоды, когда фаза достигает нулевой линии своего хода, светодиод внутри opto отключается, вызывая отключение транзистора, этот ответ мгновенно вызывает появление высокого логического уровня в указанной выходной точке конфигурации.

Схема практического применения, использующая обнаружение пересечения нуля

Практический пример схемы, использующей обнаружение пересечения нуля, может быть засвидетельствована ниже, здесь симистор никогда не разрешается переключать в любой другой фазовой точке, кроме точки пересечения нуля, всякий раз, когда включается питание .

Это гарантирует, что цепь всегда защищена от скачков тока при включении и от связанных с этим опасностей.

Примечание. Входной переменный ток должен поступать от мостового выпрямителя

В приведенной выше концепции симистор запускается через малосигнальный тиристор, управляемый PNP BJT.Этот PNP BJT сконфигурирован для выполнения определения перехода через ноль для предполагаемого безопасного переключения симистора и связанной нагрузки.

В любое время, когда питание включено, SCR получает анодное питание от существующего источника триггера постоянного тока, однако его напряжение затвора включается только в момент, когда вход проходит через свою первую точку пересечения нуля.

Как только SCR срабатывает в безопасной точке пересечения нуля, он запускает симистор и подключенную нагрузку и, в свою очередь, становится фиксированным, обеспечивая постоянный ток затвора для симистора.

Этот вид переключения в точках пересечения нуля каждый раз при включении питания обеспечивает стабильное безопасное включение нагрузки, устраняя все возможные опасности, которые обычно связаны с внезапным включением питания.

Устранение ВЧ-помех

Еще одно замечательное применение схемы детектора перехода через ноль — это устранение шума в схемах переключения симистора. Давайте возьмем в качестве примера схему электронного регулятора освещенности, мы обычно находим такие схемы, излучающие много радиочастотных шумов в атмосферу, а также в электрическую сеть, вызывая ненужный сброс гармоник.

Это происходит из-за быстрого пересечения проводимости симистора через положительные / отрицательные циклы через линию пересечения нуля … особенно вокруг перехода пересечения нуля, когда симистор подвергается воздействию неопределенной зоны напряжения, вызывая быстрые переходные процессы тока. которые, в свою очередь, излучаются как радиочастотный шум.

Детектор пересечения нуля, если он добавлен к схемам на основе симистора, устраняет это явление, позволяя симистору срабатывать только тогда, когда цикл переменного тока полностью пересекает нулевую линию, что обеспечивает чистое переключение симистора, тем самым устраняя переходные процессы RF.

Ссылка:

Схема перехода через ноль

Схема цепей детектора перехода через ноль

с использованием операционного усилителя или октопары

Схема детектора перехода через ноль является полезным приложением операционного усилителя в качестве компаратора. Он используется для отслеживания изменения формы синусоидального сигнала с положительного на отрицательный или наоборот, когда он пересекает нулевое напряжение. Его также можно использовать в качестве генератора прямоугольных волн. Детектор пересечения нуля имеет множество приложений, таких как генератор временных маркеров, фазомер, частотомер и т. Д.Детектор пересечения нуля может быть сконструирован разными способами, например, с использованием транзистора, операционного усилителя или микросхемы оптопары. В этой статье мы будем использовать операционный усилитель для построения схемы детектора перехода через нуль и, как упоминалось ранее, операционный усилитель будет работать здесь как компаратор.

Идеальная форма сигнала для детектора пересечения нуля приведена ниже:

Из приведенного выше сигнала можно увидеть, что всякий раз, когда синусоидальная волна пересекает ноль, выходной сигнал операционного усилителя будет сдвигаться либо с отрицательного на положительный, либо с положительного на отрицательный.Он смещается от отрицательного к положительному, когда синусоида пересекает положительное значение на отрицательное и наоборот. Вот как детектор пересечения нуля каждый раз определяет, когда форма волны пересекает ноль. Как вы можете заметить, выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, поэтому детектор пересечения нуля также называется схемой генератора прямоугольных импульсов.

Чтобы узнать больше об операционных усилителях, проверьте другие схемы операционных усилителей.

Необходимый материал
  • Микросхема операционного усилителя (LM741)
  • Трансформатор (230В-12В)
  • Питание 9 В
  • Резистор (10k — 3nos)
  • Макетная плата
  • Соединительные провода
  • Осциллограф

Принципиальная схема

230 В Питание подается на трансформатор 12–0–12 В, его фазный выход подключен к контакту 2 nd операционного усилителя, а нейтраль закорачивается на массу аккумулятора.Положительная клемма батареи подключена к выводу 7 (Vcc) операционного усилителя.

Работа цепи детектора перехода через ноль

В схеме детектора перехода через ноль неинвертирующий вывод операционного усилителя соединен с землей в качестве опорного напряжения, а синусоидальный вход (Vin) подается на инвертирующий вывод операционного усилителя, как вы можете см. принципиальную схему. Затем это входное напряжение сравнивается с опорным напряжением.Здесь можно использовать любую микросхему операционного усилителя общего назначения, мы использовали микросхему операционного усилителя LM741.

Теперь, когда вы рассматриваете положительный полупериод входного синусоидального сигнала. Мы знаем, что, когда напряжение на неинвертирующем конце меньше, чем напряжение на инвертирующем конце, выход операционного усилителя имеет низкий уровень или имеет отрицательное насыщение. Следовательно, мы получим отрицательную форму волны напряжения.

Затем в отрицательном полупериоде синусоидальной волны напряжение на неинвертирующем конце (опорное напряжение) становится больше, чем напряжение на инвертирующем конце (входное напряжение), поэтому выход операционного усилителя становится высоким или равным положительная насыщенность.Следовательно, мы получим положительный сигнал напряжения, как вы можете видеть на изображении ниже:

Таким образом, очевидно, что эта схема может обнаруживать переход формы волны через нуль, переключая свой выход с отрицательного на положительный или с отрицательного на положительный.

Детектор пересечения нуля с оптопарой

Как мы уже упоминали, может спроектировать детектор пересечения нуля множеством способов. Здесь, в схеме ниже, мы используем оптрон для того же самого.Наблюдая за формой выходного сигнала, вы можете увидеть, что выходной сигнал становится ВЫСОКИМ только тогда, когда входной сигнал переменного тока каждый раз пересекает ноль.

Ниже представлена ​​форма выходного сигнала схемы детектора перехода через нуль с использованием оптопары:

Импульсный выход пересечения нуля становится ВЫСОКИМ при 0 °, 180 ° и 360 ° или, можно сказать, после каждых 180 °.

От вопросов и ответов

с TJ Byers


Другой детектор перехода через ноль

Вопрос:

Я построил схему детектора перехода через ноль , которую вы описали ранее, но не могу заставить ее генерировать импульс 200 мкс.Это скорее прямоугольная волна. Какие-либо предложения?

Нил Карри
Н. Голливуд, Калифорния


Ответ:

Заземление коллектора транзистора 2N3906 решит эту проблему ( Рисунок 1 ). Как я объяснил, эта схема не является моей разработкой, но вы найдете ее в нескольких импульсных источниках питания для переключения через ноль SCR. Я забыл упомянуть (помимо отсутствия заземления), что вход чувствителен к напряжению и должен находиться в диапазоне от 5 до 10 вольт.Вы можете отрегулировать это с помощью потенциометра в конфигурации делителя напряжения.

РИСУНОК 1.


Тем временем у меня было время придумать дизайн (, рис. 2, ), который не чувствителен к напряжению и имеет регулируемый выход ширины импульса. Вход переменного тока является двухполупериодным выпрямителем для создания пульсирующей формы волны постоянного тока, которая падает до нуля вольт каждый раз, когда синусоидальная волна пересекает ноль. Это приводит к тому, что светодиод в 4N25 гаснет и отключает транзистор связи.Это генерирует отрицательный импульс при каждом переходе через ноль.

РИСУНОК 2.


Хотя вы можете использовать этот импульс в том виде, в каком он есть, я решил повысить его резкость и настроить ширину импульса, пропустив его через одноразовый мультивибратор 555. При указанных значениях (100K и 0,01 мкФ) длительность импульса составляет около 240 мкСм. Увеличение значения любого из них увеличивает ширину импульса.

Предупреждение: прямое падение напряжения на светодиоде составляет около 1.2 вольта. Следовательно, при низких входных напряжениях 10 В и менее светодиод погаснет до того, как будет достигнуто пересечение нуля. В этом случае ширину импульса 555 можно настроить так, чтобы задний фронт приходился на точку пересечения нуля. Точное время задержки, конечно, зависит от напряжения.


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.