วงจรตรวจจับข้ามศูนย์

ศูนย์ข้ามเครื่องตรวจจับวงจรเป็นโปรแกรมที่มีประโยชน์ของสหกรณ์แอมป์เป็นเครื่องมือเปรียบเทียบ ใช้เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงรูปคลื่นไซน์จากบวกเป็นลบหรือในทางกลับกันในขณะที่มันข้ามแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็น Square Wave Generator Zero Crossing Detector มีแอพพลิเคชั่นมากมายเช่นเครื่องกำเนิดเครื่องหมายบอกเวลาเครื่องวัดเฟสตัวนับความถี่เป็นต้น Zero Crossing Detector สามารถออกแบบได้หลายวิธีเช่นการใช้ทรานซิสเตอร์การใช้ op-amp หรือการใช้ optocoupler IC ในบทความนี้เราจะใช้ Op-amp เพื่อสร้างZero Crossing Detector Circuitและตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Op-amp จะทำงานเป็นตัวเปรียบเทียบที่นี่

รูปคลื่นที่เหมาะสำหรับ Zero Crossing Detector แสดงไว้ด้านล่าง:

จะเห็นได้จากรูปคลื่นด้านบนว่าเมื่อใดก็ตามที่คลื่นไซน์ข้ามศูนย์เอาต์พุตของ Op-amp จะเปลี่ยนจากลบเป็นบวกหรือจากบวกเป็นลบ มันเปลี่ยนค่าลบเป็นบวกเมื่อคลื่นไซน์ข้ามบวกไปเป็นลบและในทางกลับกัน นี่คือวิธีที่ Zero Crossing Detector ตรวจจับเมื่อรูปคลื่นข้ามศูนย์ทุกครั้ง ดังที่คุณสังเกตได้ว่ารูปคลื่นเอาท์พุตเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมดังนั้น Zero Crossing Detector จึงเรียกอีกอย่างว่าวงจรกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยม

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ op-amps ให้ตรวจสอบวงจร op-amp อื่น ๆ

วัสดุที่จำเป็น

• ออปแอมป์ IC (LM741)
• หม้อแปลงไฟฟ้า (230V-to-12V)
• แหล่งจ่ายไฟ 9V
• ตัวต้านทาน (10k - 3nos)
• เขียงหั่นขนม
• การเชื่อมต่อสายไฟ
• ออสซิลโลสโคป

แผนภูมิวงจรรวม

230v จ่ายให้กับหม้อแปลง 12-0-12V และเอาท์พุทเฟสของมันเชื่อมต่อกับพิน2 ^ndของ Op-amp และเป็นกลางจะสั้นกับกราวด์ของแบตเตอรี่ ขั้วบวกของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับ 7 ^THขา (Vcc) ของสหกรณ์แอมป์

การทำงานของวงจรตรวจจับ Zero Crossing

ในวงจร Zero Crossing Detector เทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ Op-amp จะเชื่อมต่อกับกราวด์เป็นแรงดันอ้างอิงและอินพุตคลื่นไซน์ (Vin) จะถูกป้อนเข้ากับขั้วกลับด้านของ op-amp ดังที่คุณเห็น ในแผนภาพวงจร จากนั้นแรงดันไฟฟ้าอินพุตนี้จะถูกเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิง สามารถใช้ op-amp IC สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปได้ที่นี่เราใช้ op-amp IC LM741

ตอนนี้เมื่อคุณพิจารณารอบครึ่งบวกของอินพุตคลื่นไซน์ เราทราบดีว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านที่ไม่กลับหัวน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านกลับเอาต์พุตของเอาต์พุตของ Op-amp จะต่ำหรือมีความอิ่มตัวเชิงลบ ดังนั้นเราจะได้รับรูปคลื่นแรงดันลบ

จากนั้นในครึ่งรอบเชิงลบของคลื่นไซน์แรงดันไฟฟ้าที่ปลายที่ไม่กลับหัว (แรงดันอ้างอิง) จะมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านกลับด้าน (แรงดันไฟฟ้าขาเข้า) ดังนั้นเอาต์พุตของ Op-amp จะสูงหรืออิ่มตัวเป็นบวก ดังนั้นเราจะได้รับรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าบวกดังที่คุณเห็นในภาพด้านล่าง:

ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าวงจรนี้สามารถตรวจจับการข้ามเป็นศูนย์ของรูปคลื่นได้โดยการเปลี่ยนเอาต์พุตจากลบเป็นบวกหรือจากลบเป็นบวก

Zero Crossing Detector โดยใช้ Optocoupler

ในฐานะที่เราได้กล่าวแล้วว่ามีหลายวิธีในการออกแบบเครื่องตรวจจับข้ามศูนย์ที่นี่ในวงจรด้านล่างเรากำลังใช้ opto-coupler สำหรับสิ่งเดียวกัน จากการสังเกตรูปคลื่นเอาท์พุตคุณจะเห็นว่ารูปคลื่นเอาท์พุตจะสูงขึ้นก็ต่อเมื่อคลื่น AC อินพุตข้ามศูนย์ทุกครั้ง

ด้านล่างนี้เป็นรูปคลื่นเอาต์พุตของ Zero Crossing Detector Circuit โดยใช้ Optocoupler:

เอาต์พุตพัลส์ที่ไม่มีการข้ามศูนย์กำลังสูงขึ้นที่0⁰, 180⁰และ360⁰หรือเราสามารถพูดได้หลังจากทุกๆ180⁰