Realitzar un circuit de detecció de creuament zero és realment molt fàcil i es podria aplicar de manera eficaç per protegir els equips electrònics sensibles contra les sobretensions d’interruptor de xarxa.
Un circuit de detecció de creuament zero s’utilitza principalment per protegir els dispositius electrònics contra les sobretensions de l’interruptor assegurant-se que durant l’encesa de la xarxa elèctrica sempre “entra” al circuit en el seu primer punt de pas zero.
Curiosament, excepte la 'viquipèdia', cap altre lloc en línia fins ara no ha abordat aquesta aplicació crucial d'un concepte de detector de creuament zero, espero que actualitzin els seus articles després de llegir aquest post.
Què és un detector de pas zero?
Tots sabem que la nostra fase de corrent altern es compon de fases de tensió sinusoidal alternades, tal com es mostra a continuació:
En aquest corrent altern, el corrent es pot veure alternant a través de la línia zero central i a través dels nivells màxims positius negatius i inferiors, a través d’un angle de fase particular.
Aquest angle de fase es pot veure augmentant i disminuint exponencialment, és a dir, ho fa de manera progressiva i progressiva.
El cicle alternatiu en un corrent altern passa 50 vegades per segon per a xarxes de 220V i 60 vegades per segon per a entrades de xarxa de 120V, tal com estableixen les normes estàndard. Aquesta resposta de 50 cicles s’anomena freqüència de 50 Hz i la de 60 Hz s’anomena freqüència de 60 Hz per a aquestes preses de corrent de casa nostra.
Sempre que engegem un aparell o un dispositiu electrònic a la xarxa elèctrica, està sotmesa a una entrada sobtada de la fase de corrent altern i, si aquest punt d’entrada es troba al cim de l’angle de fase, podria implicar la força màxima del corrent al dispositiu. al punt d’encès.
Tot i que la majoria de dispositius estaran preparats per a això i podrien estar equipats amb etapes de protecció mitjançant resistències o NTC o MOV, mai no es recomana sotmetre’ls a situacions tan imprevistes i sobtades.
Per solucionar aquest problema, s’utilitza una etapa del detector de creuament zero que garanteix que sempre que s’activa un gadget amb alimentació de xarxa, el circuit de creuament zero espera fins que el cicle de fase de CA arriba a la línia zero i, en aquest moment, s’encén la xarxa elèctrica. poder del gadget.
Com dissenyar un detector de creuament zero
Dissenyar un detector de pas zero no és difícil. Podem fer-ho mitjançant un opamp, tal com es mostra a continuació, però usant un opamp per a un concepte senzill, ja que sembla ser un excés, de manera que també discutirem com implementar el mateix mitjançant un disseny basat en transistors:
Circuit detector de creuament zero Opamp
Nota: L'entrada d'AC ha de ser d'un pont rectificador
La figura anterior mostra el senzill circuit de detecció de creuament zero basat en opamp 741 que es pot utilitzar per a totes les aplicacions que requereixen una execució basada en creuament zero.
Com es pot veure, el 741 es configura com a comparador , en què el seu pin no inversor està connectat a terra mitjançant un díode 1N4148, cosa que provoca un potencial de caiguda de 0,6 V en aquest pin d'entrada.
L'altre pin d'entrada núm. 2, que és el pin d'inversió del seu iC, s'utilitza per a la detecció de creuament de zero i s'aplica amb el senyal de CA preferit.
Com sabem, mentre el potencial del pin # 3 sigui inferior al pin # 2, el potencial de sortida del pin # 6 serà 0V i, tan aviat com el voltatge del pin # 3 superi el pin # 2, el voltatge de sortida canviarà ràpidament fins a 12V (nivell de subministrament).
Per tant, dins del senyal d'alimentació d'entrada alimentat durant els períodes en què la tensió de fase està molt per sobre de la línia zero, o almenys per sobre dels 0,6 V sobre la línia zero, la sortida opamp mostra un potencial zero ... però durant els períodes en què la fase està a punt d’entrar o creuar la línia zero, el pin # 2 experimenta un potencial inferior a 0,6 V de referència tal com s’estableix per al pin # 3, provocant una reversió immediata de la sortida a 12V.
Així, la sortida durant aquests punts es converteix en un nivell alt de 12v, i aquesta seqüència continua desencadenant-se cada vegada que la fase creua la línia zero del seu cicle de fase.
La forma d'ona resultant es pot veure a la sortida de l'IC, que expressa i confirma clarament la detecció de creuament zero de l'IC.
Utilització d’un circuit BJT optoacoblador
Tot i que el detector de creuament de zero opamp comentat anteriorment és molt eficient, el mateix es pot implementar utilitzant un acoblador opto normal BJT amb una precisió raonablement bona.
Nota: L'entrada d'AC ha de ser d'un pont rectificador
En referència a la imatge anterior, el BJT en forma de fototransistor associat a l'interior d'un acoblador opto es pot configurar eficaçment com a circuit més senzill del detector de creuament de zero .
La xarxa de corrent altern s’alimenta al LED de l’opamp mitjançant una resistència d’alt valor. Durant els seus cicles de fase sempre que la tensió de la xarxa sigui superior a 2 V, el fototransistor es manté en mode de conducció i la resposta de sortida es manté a prop de zero volts, tot i que durant els moments en què la fase arriba a la línia zero del seu recorregut, el LED de opto s'apaga fent que el transistor també s'apagui, aquesta resposta fa que aparegui instantàniament una lògica elevada al punt de sortida indicat de la configuració.
Circuit d'aplicació pràctic mitjançant detecció de creuament zero
A continuació es pot veure un exemple pràctic de circuit que utilitza una detecció de creuament zero, aquí mai es permet canviar el triac en cap altre punt de fase excepte el punt de creuament zero, sempre que s’encén l’alimentació.
Això assegura que el circuit es mantingui sempre allunyat de la sobretensió de corrent de l’interruptor i dels seus perills rellevants.
Nota: L'entrada d'AC ha de ser d'un pont rectificador
En el concepte anterior, un triac es dispara mitjançant un petit senyal SCR controlat per un PNP BJT. Aquest PNP BJT està configurat per executar una detecció de creuament zero per al commutament segur previst del triac i la càrrega associada.
Sempre que s’encén l’alimentació, el SCR obté l’alimentació d’ànode de la font d’activació de CC existent, però el voltatge de la porta només s’encén en el moment en què l’entrada transita pel seu primer punt de pas zero.
Una vegada que l’SCR s’activa al punt de pas zero segur, dispara el triac i la càrrega connectada i, al seu torn, es bloqueja garantint un corrent de porta contínua per al triac.
Aquest tipus de commutació als punts de pas zero cada vegada que s’encén l’alimentació garanteix un encès segur constant de la càrrega, eliminant tots els possibles perills que normalment s’associen a l’interruptor sobtat de la xarxa.
Eliminació de soroll RF
Una altra gran aplicació d'un circuit detector de creuament zero és per eliminant el soroll en els circuits de commutació triac . Prenguem l'exemple d'un circuit de regulador de llum electrònic , normalment trobem aquests circuits que emeten molt soroll de RF a l’atmosfera i també a la xarxa elèctrica provocant un abocament innecessari d’harmònics.
Això passa a causa de la ràpida intersecció de la conducció del triac a través dels cicles positius / negatius a través de la línia de pas zero ... especialment al voltant de la transició de pas zero, on el triac està sotmès a una zona de voltatge indefinida que fa que produeixi transitoris de corrent ràpids que en al seu torn s’emeten com a soroll de RF.
Un detector de creuament zero si s’afegeix als circuits basats en triac , elimina aquest fenomen permetent disparar el triac només quan el cicle de corrent altern ha creuat perfectament la línia zero, cosa que garanteix una commutació neta del triac, eliminant els transitoris de RF.
Referència:
Anterior: Connexió MPPT amb inversor solar Següent: Com afegir una instal·lació dimmer a una bombeta LED
