ゼロクロッシング検出器–敏感な電子機器を効果的に保護します

電力制御システムはどのようにして高い突入電流に耐えますか？大変な作業のようです。それにもかかわらず、これはゼロ交差検出器（ZCD）が役立つところです。

ゼロクロッシング検出により、信号波形の遷移がシームレスに行われます。したがって、交差検出回路は、時間間隔を必要とするシステムにとって重要です。

ゼロ交差検出器がどのように動作するかについて詳しく説明します。また、交差検波回路を作成する簡単な方法についても説明します。したがって、洞察を読んでください。

1。ゼロクロッシング検出器の原理

ゼロ交差検出器は、電力制御システムの回路ネットワークで動作します。コンパレータ出力波形の変換が容易になります。これは、AC信号がゼロ基準電圧に達したときに発生します。その結果、デバイスは時間的に遅延します。目的は、高い入力信号電流から回路を保護することです。

2。基本的なゼロ交差検出器回路の説明

まず、これがゼロ交差検出器回路の図です。

図1：ゼロ交差検出器の回路図図。

上の直列回路図は、単純な交差検出器回路を示しています。組み立て中に、入力信号をオペアンプの反転端子に接続します。非反転端子の場合は、入力抵抗で接地してください。

デバイスは、入力信号が基準電圧と異なる場合を識別します。基準電圧を0に設定する必要があります。したがって、これが発生するたびに、出力信号の飽和レベルがシフトします。

図2：回路基板

オペアンプの非反転端子に入力信号を印加します。この場合、電圧リファレンスレベルはゼロです。システムは、オペアンプの入力での正弦波を電圧リファレンスと比較します。

すべてのインスタンスで、正弦波の位相は負から正に、またはその逆にシフトします。

入力信号の考えられる各シナリオを考えてみましょう。

たとえば、入力に正の正弦波信号がある場合を考えてみます。コンパレータは、入力信号を基準電圧レベルと比較します。したがって、このシナリオの方程式は次のとおりです。

V_出力 =V_参照 –v_入力信号

したがって、基準電圧が0Vであるとすると、V_基準を同等と見なすことができます。ゼロに。したがって、方程式は次のように変わります。

V_出力 =0 –v_入力信号

その結果、出力波形信号の電圧は負の飽和状態になります。この最後の方程式を確認してください：

V_出力 =–V_入力信号

したがって、正のパルスは負の出力波形を生成します。

一方、負の正弦波信号があるシナリオを考えてみます。この場合も、コンパレータは入力信号を基準電圧レベルと比較します。

したがって、方程式は再びV_出力になります =V_{リファレンス} –V_{入力信号。}

=V _Referenceを置き換えるとゼロの方程式では、次のようになります。

V_出力 =0 –（v_入力信号）

したがって、V_出力 =+V_入力信号

この場合、出力波形信号は正の飽和状態になります。

したがって、ゼロ交差検出器は、入力信号を反対符号の出力波形に効率的に変換します。入力信号が負の場合、交差回路はそれを正に変換し、その逆も同様です。

3.ゼロ交差検出器回路の作り方

図3：正弦波

ゼロ交差検出器を簡単に設計できます。また、この回路は幅広い用途に使用できます。

この回路に必要なコンポーネントは次のとおりです。

6Vツェナーダイオード

2つの100K抵抗器

IC741コンパレータ

ブリッジ整流器からの入力ACを接続していることを確認する必要があります。また、この回路では、IC741はコンパレータとして動作します。 12Vの供給電圧を供給する必要があります。

また、非反転ピンを1N4148ダイオードに接続していることを確認してください。一方、反転ピンは選択した入力信号に接続する必要があります。

回路の出力波形は入力信号の逆になることに注意してください。したがって、回路は従来のゼロ交差検出器の原理に従います。

入力ピンに正の電流がある場合、デバイスはこれを検出します。出力波形の変化は、電圧リファレンスがゼロのときに発生します。反対の電流を接続すると、逆のことが起こります。この場合、出力は正になります。

4。ゼロクロッシング検出器のアプリケーション

ゼロ交差検出器回路には幅広い用途があります。それらは、周波数カウンターなどの電子デバイスにあります。さらに、それらはパワーエレクトロニクス回路にもあります。

図4：電子部品の3Dイラスト

交差回路の典型的なアプリケーションのいくつかを次に示します。

位相計としてのZCD

電圧が2つある場合は、ZCDを位相計として使用して位相角を決定できます。 ZCDは、最初に正と負のサイクルで連続パルスを取得します。次に、最初の正弦波電圧パルスの時間間隔の電圧を測定します。他の正弦波の電圧パルスに対してこのプロセスを繰り返します。

したがって、時間間隔は入力信号電圧間の位相差を与えます。位相計は、0度から360度の正弦波に使用できます。

タイムマーカージェネレータとしてのZCD

図1のゼロ交差検出器のコンパレータ回路図を検討してください。入力ピンが正弦波の場合、出力信号は方形波発生器になります。したがって、直列回路が作成されます。

また、時定数が期間に対して比較的小さいシナリオを考えてみましょう。このような場合、抵抗器の電圧は正のパルスになる可能性があります。また、それは負のパルスである可能性があります。ダイオードを介してクリッパー回路に電圧を印加します。正のパルスのみで負荷電圧を生成します。したがって、ゼロ交差検出器の正弦波を正のパルスに変換する必要があります。この結果の前提条件は、ネットワーク回路とクリッパー回路です。