Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments
Фазное регулирование нагрузки переменного тока с помощью FLProg
Выдался свободный денёк и я решил наконец то опробовать блок скоростного счетчика в режиме линии задержки. Этот режим создавался в основном для реализации фазного регулирования нагрузки, но до сих пор я не успевал его обкатать в реальном применении. Думаю уже пора.
Обвязку блока я сделал по этой схеме:


На оптопаре PC814 собран детектор нуля. Поскольку блок работает на прерываниях, то входом детектора нуля могут служить только входы контроллера к которым привязываются аппаратные прерывания. В случае UNO это входы D2 и D3.
На оптосимисторе MOC3023 собран блок управления симистором. Для управления этим блоком можно выбрать любой свободный цифровой выход контроллера.
Схема проекта

Res — Аналоговый вход. На входе стоит переменный резистор.
Блок SCT2 — Блок скоростного счетчика. (Библиотека элементов -> Счетчики -> SpeedCounter)

Настройки блока:
Поскольку все оптопары отличаются — необходимо произвести настройку блока Scalе. Для этого на время модернизируем проект.

Теперь значение задержки раз в секунду будет выводится в Ком-порт. Для чего это нужно? Поскольку передний фронт импульса с детектора нуля приходит немного раньше истинного момента перехода синусоиды через 0 (в момент потухания светодиода оптопары), то нам необходимо определить это время для задания его в качестве 100% значения мощности на нагрузке. Вот настроечные параметры для блока Scale.

Зальем программу в контроллер и запустим монитор компорта. При вращении переменного резистора лампа будет либо гореть либо мерцать.Вот как это выглядит.

Добиваемся равномерного максимального горения. Значение полученное через компорт записываем. Это значение будем заносить в поле «Нижний предел выходного значения» Scale. Теперь отстроим вторую границу. Опять поменяем значения в блоке Scale

Длительность полупериода сетевого напряжения составляет 10000 микросекунд. Но у нас импульс сдвинут 1102 микросекунды раньше. Соответственно что бы установить полный ноль мощности необходимо максимальную задержку увеличить на столько-же. Можно конечно просто выставить 11102, но лучше проверить. Зальем программу в контроллер и запустим монитор компорта. Добиваемся момента перехода с мерцающего горения в полное потухание. Значение из компорта записываем. Вот как это выглядит.


Ну и тетерь можно использовать полученные значения. Заполняем блок Scale

Ну вот что получилось

Теперь можно убирать блоки генератора и передачи данных компорта, а на вход Scale подавать необходимое Вам регулирующее значение. Обратите внимание в поле «Верхний предел входного значения» блока Scale необходимо занести значение регулирующей величины соответствующее 0 мощности на нагрузке, а в поле «Нижний предел входного значения» значение соответствующее 100% мощности.

Простая схема детектора перехода через ноль

В многочисленных схемах, синхронизированных напряжением сети, синхронизация обычно происходит в момент перехода этого напряжения через ноль. Таким образом, для обнаружения перехода напряжения через ноль иногда необходима вспомогательная схема, например, такая как на рисунке ниже.

Здесь в момент, когда напряжение сети становится положительным после прохождения через ноль, оно на мгновение открывает управляющий транзистор. Описанная схема работает при полном напряжении сети без понижающего трансформатора, так что переход через ноль обнаруживается гораздо точнее.

Конденсатор C1 заряжается до напряжения 15 В через диоды VD1, VD3 и резистор R1 во время отрицательных полупериодов переменного напряжения сети. Этот заряд течет от С1 через светодиод оптопары в момент открытия транзистора VТ1 (BC547). Это происходит, когда потенциал линии L (фаза) становится выше примерно на 1,4 В чем потенциал линии N (ноль).

Ток коллектора значителен, поэтому конденсатор C1 разряжается быстро, поэтому свечение светодиода оптопары будет недолгим. Это означает, что транзистор VT1 остается в открытом состоянии короткое время. При указанной емкости C1 выходной сигнал будет в низком состоянии в течение 1 мс. Это время может быть изменено, при C1 = 4,7 мкФ импульс будет длиться 10 мс.

Работа схемы протестирована в Proteus:

Схема напрямую связана с сетью, поэтому к ней нужно относиться с большой осторожностью!

Также оптопара должна быть адаптирована к напряжению сети (220В). Тип оптопары, указанный на схеме, соответствует этому требованию.

Детектор перехода через ноль

радиоликбез

Некоторые радиоэлектронные устройства требуют для своей работы синхронизации с сетевым напряжением. Большинство подобных устройств обеспечивают синхронизацию напряжения в момент перехода сетевого напряжения через ноль и требуют для своей работы уменьшения напряжения, например, с помощью сетевого трансформатора.

 

Приведенная ниже простая схема не требует применения трансформатора и имеет полную гальваническую развязку от сети переменного тока. Она обеспечивает на выходе короткий отрицательный импульс в момент, когда напряжение фазы становится положительным (рис.1).

Рис.1

Принципиальная схема устройства показана на рис.2. При отрицательной полуволне фазного напряжения, конденсатор С1 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона VD2 через резистор R1 и диоды VD1, VD3. В момент, когда напряжение фазы переходит через ноль и становится положительным, транзистор VT1 открывается и через светодиод в оптопаре IC1 протекает ток. В то же время, открытие транзистора VT1 приводит к разрядке конденсатора С1, поэтому транзистор открывается на очень короткое время, что обеспечивает получение короткого отрицательного импульса на выходе устройства. Длительность импульса зависит от емкости конденсаторе С1, поэтому при необходимости ее можно изменять, варьируя емкостью конденсатора. При емкости конденсатора, указанной на рис. 2, длительность выходного импульса будет около 1 мс.

Рис. 2 детектор нуля, схема

В схеме можно использовать конденсатор и резисторы любых типов. Транзистор можно заменить КТ3102А, ВС547 и им подобными. В качестве оптопары IC 1 можно использовать РС817. Диоды VD1, VD3 могут быть любые выпрямительные на напряжение более 400 В.

И.А Коротков

 


Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Сеть 220 В в большинстве случаев является основным источником питания для устройств, содержащих МК. Кроме того, она может служить информационным и управляющим каналом. Актуальными являются следующие задачи:

  • измерение сетевой частоты и сетевого напряжения;
  • проверка наличия сетевого питания при переходе на резервный источник;
  • передача по сетевым проводам информационных сигналов;
  • тактирование работы устройства от сетевой частоты;
  • определение момента перехода переменного напряжения через нуль, чтобы коммутировать различные нагрузки с минимальным уровнем помех.

Стандартами стран СНГ допускается разброс сетевого напряжения в диапазоне 187...242 В и изменение частоты в пределах 49...51 Гц. Однако эти параметры варьируются в зависимости от страны и континента (Табл. 3.1), что надо учитывать при разработке продукции на экспорт.

Таблица 3.1. Стандарты электрических сетей в разных странах

Напряжение [В] Частота [Гц] Страны мира
220 50 Страны СНГ, Аргентина, Германия, Греция, Египет, Китай и другие
230 50 Бангладеш, Индия, Маврикий, Новая Зеландия, Танзания и другие
240 50 Австралия, Великобритания, Кипр, ОАЭ, Судан, Уганда и другие
110 60 Багамские острова, Гаити, Гондурас, Южная Корея и другие
120 60 Венесуэла, Канада, Колумбия, Коста-Рика, Куба, Либерия, США и другие
127 60 Мексика
100 50/60 Япония

Для адаптации напряжения сети 220 В к низковольтным входам МК используют резистивные делители (Рис. 3.1, а...з), оптическую (Рис. 3.2, а...ж) и трансформаторную (Рис. 3.3, а...з) развязку. В двух последних случаях гарантируется гальваническая изоляция первичных и вторичных цепей, что повышает безопасность.

ВНИМАНИЕ! Здесь и далее при настройке и эксплуатации устройств, которые не имеют гальванической развязки от промышленной сети переменного тока, следует соблюдать повышенную осторожность и правила электробезопасности.

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Рис. 3.1. Схемы неизолированных датчиков сетевого напряжения 220 В {начало):

а) диод VD1 отсекает отрицательную полуволну напряжения, резистором R2 регулируется амплитуда сигнала на входе МК (частота 50 Гц), конденсатор С1 устраняет помехи;

б) на вход МК поступает сигнал удвоенной частоты 100 Гц от мостового выпрямителя;

в) провод питания МК +5 В гальванически связан с сетыо 220 В. Резистор R1 ограничивает ток через внутренние защитные диоды МК (0.1...0.3 мА). Частота сигнала 50 Гц;

г) транзисторы VTI, VT2 образуют двухсторонний ограничитель напряжения с нагрузкой в виде резистора R2. Транзистор VT3 — усилитель-инвертор. Конденсатор С1 защищает МК от коммутационных помех, которые могут возникать в сети 220 В при работе тиристоров;

д) МК проверяет исправность симистора VS1 и отсутствие обрыва в нагрузке Конденсатор С1 имеет большую ёмкость, поэтому на входе МК напряжение усредняется. Резистором R2 устанавливается порог напряжения, ниже которого считается, что произошла авария;

е) для устройств, которые критичны к полярности включения вилки в сетевую розетку, «нуль» (N) и «фазу» (L) определяют стандартным прибором электрика «светящаяся отвёртка»;

ж) двухстороннее ограничение сетевого напряжения внутренними диодами МК. Конденсатор С1 высоковольтный (250 В переменного напряжения) на случай обрыва резистора R3.

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Рис. 3.2. Схемы датчиков сетевого напряжения 220 В с оптической изоляцией (начало):

а) фототранзисторы оптопары VU1 закрываются на 0.1...0.2 мс в момент перехода сетевого напряжения через нуль. Точная длительность подбирается резистором R2, частота 100 Гц;

б) формирователь импульсов с частотой 50 Гц. Двойная гальваническая развязка: на оптопа-ре VU1 и на трансформаторе 77. Коллекторной нагрузкой оптопары служит внутренний резистор МК. Диод Шоттки VD1 защищает излучатель оптопары VU1 от обратного напряжения;

в) аналогично Рис. 3.2, а, но на двух отдельных оптопарах и без транзисторного ключа;

г) МК проверяет отсутствие обрыва в нагрузке по наличию импульсных сигналов с частотой 50 Гц. Диоды VD1... VD6 запараллелены (встречно) для максимальной симметрии схемы;

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Рис. 3.2. Схемы датчиков сетевого напряжения 220 В с оптической изоляцией (окончание)'.

д) двухкаскадный формирователь сетевых импульсов на транзисторах VTI, VT2. Частота сигнала на входе МК 100 Гц. Питание первичной стороны формирователя осуществляется от параметрического стабилизатора, собранного на элементах R3, VD2, VD3, С1. Диодный мост VD1 должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 400 В;

е) индикатор наличия сетевого напряжения с гальванической развязкой на оптопаре VU1. Элементы С1, R2 служат соответственно реактивным и активным балластом для стабилитрона VD5. При отключении сети 220 В конденсатор С1 быстро разряжается через резистор R1 (доли секунды). Это повышает безопасность, иначе конденсатор может разрядиться через тело человека, если случайно прикоснуться к обесточенной сетевой вилке руками;

ж) светодиод HL1 индицирует наличие сетевого питания и защищает излучатель оптопа-ры VU1 от обратного напряжения. Резистор RI при положительной полуволне задаёт ток через оптопару, а при отрицательной — через светодиод HL1. Частота импульсов на входе МК 50 Гц.

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Рис. 3.3. Схемы датчиков сетевого напряжения 220 В с трансформаторной развязкой {начало):

а) транзисторный формирователь импульсов с частотой 100 Гц. Конденсатор С2 подавляет импульсные помехи. Резистор RI подбирается так, чтобы транзистор VT1 был гарантированно открыт при самом низком сетевом напряжении. Оно, в свою очередь, определяется коэффициентом передачи трансформатора 77. Напряжение с диодного моста VD1...VD4 поступает также в систему основного питания, которая формирует напряжение +5 В для МК;

б) детектор перехода сетевого напряжения через нуль. Компаратор DA1 увеличивает крутизну фронтов сигнала и повышает помехоустойчивость. Выход компаратора (открытый коллектор) нагружен на «pull-up» резистор R3. Диоды VD5, VD6 ограничивают напряжение на входах компаратора на уровне 0.6...0.7 В при положительной полуволне сетевого напряжения, а диоды, входящие в мост VDI...VD4, — при отрицательной полуволне;

в) на резисторе R2 выделяется пульсирующее напряжение частотой 100 Гц. Конденсатор С1 подавляет ВЧ-помехи. Элементы VD3, R1 защищают МК от всплесков сетевого напряжения. Диоды VD1, VD2должны соединяться с адаптером А1 отдельными проводами;

г) с диодного моста VDI... VD4 пульсирующее напряжения частотой 100 Гц поступает на входы аналогового компаратора МК. Стабилитроны VD5, VD6 должны иметь пороговое напряжение ниже, чем напряжение питания М К (в данном случае это+5 В). Диоды VD7, VD8защищают М К от большого разбаланса напряжений на входах компаратора;

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Использование сети 220 В в микроконтроллерах

Рис. 3.3. Схемы датчиков сетевого напряжения 220 В с трансформаторной развязкой (окончание):

д) формирователь прямоугольных импульсов ТТЛ-уровня из переменного сетевого напряжения 9... 12 В. Задействуется свободный канал микросхемы DA1 (драйвер интерфейса RS-232), имеющий на входе триггер Шмитта. Цепочка RI, С2служит фильтром ВЧ-помех;

е) резисторы R2, R3 образуют делитель с уровнем +2.5 В, чтобы АЦП МК работал в линейном режиме. Частота импульсов, снимаемых с диодного ограничителя VD3, VD4, — 50 Гц;

ж) аналогично Рис.3.3, г, но с двумя парами ограничительных диодов Шоттки VD2...VD5. Это, очевидно, перестраховка на случай выхода из строя диодов, находящихся в мосту VDI;

з) амплитуда входного напряжения МК с частотой пульсаций 100 Гц регулируется резистором R2. Конденсатор большой ёмкости С1 при отключении сети поддерживает некоторое время напряжение питания +5 В, чтобы МК успел корректно закончить программные процедуры.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)

Схема для обнаружения нуля в сети 220В

Это несложное устройство используется для обнаружения нуля в сети 220В, а именно точки, в которой амплитуда напряжения сети падает ниже 1,2 В. После обнаружения нуля система генерирует на своем выходе импульс напряжения, который подаётся например на микроконтроллер управления.

Устройство может оказаться полезным при построении фазовых регуляторов мощности, в которых необходимо определение точки нуля для правильного отсчета задержки включения симистора.

Система также будет нужна при изготовлении многоканальных регуляторов мощности. Выход схемы изолирован от опасного напряжения сети с помощью оптрона.

Схема детектора нуля

Схема электрическая детектора нуля сети

К разъему 220 В прилагается переменное напряжение от электросети. Выпрямляется оно диодным мостом Br1 (1A). Элементы R3 (100k), D1 (1N4007) и C1 (100uF),а также стабилитрон D2 (любой на 12 В) образуют простой блок питания для транзистора T2 (BC547) и оптотранзистора (CNY17). Резисторы R1 (100k) и R2 (100k) задают нужный потенциал базы транзистора Т1 (BC547).

Основную часть времени T1 открыт и запирает транзистор T2, светодиод оптрона не горит. Когда напряжение в сети падает ниже 1.2 В — транзистор Т1 будет закрыт, а T2 благодаря делителю на R4 (10k) и R5 (10k) откроется и загорится светодиод в оптроне. Такое состояние сохраняется до тех пор, пока напряжение в сети не превысит 1.2 В. Резистор R6 (1.2 k) ограничивает ток протекающий через оптопару. В результате на выходе схемы, то есть разъеме uC, будет появляться импульс при каждом переходе напряжения сети через ноль.

Схемы детектора пересечения нуля
с использованием операционного усилителя или Octocoupler

Схема детектора пересечения нуля - это полезное применение операционного усилителя в качестве компаратора. Он используется для отслеживания изменения формы синусоидальной волны с положительного на отрицательный или наоборот, когда оно пересекает нулевое напряжение. Он также может быть использован в качестве генератора прямоугольной волны. Детектор пересечения нуля имеет множество применений, таких как генератор меток времени, фазовый измеритель частоты, счетчик частоты и т. Д. Детектор пересечения нуля может быть сконструирован по-разному, например, с использованием транзистора, операционного усилителя или ИС оптопары.В этой статье мы будем использовать операционный усилитель для построения схемы детектора пересечения нуля , и, как упоминалось ранее, операционный усилитель будет работать здесь в качестве компаратора.

Идеальная форма волны для детектора пересечения нуля приведена ниже:

Output Waveform of Zero Crossing Detector Circuit

Из вышеприведенного сигнала видно, что всякий раз, когда синусоида пересекает ноль, выход операционного усилителя будет смещаться либо с отрицательного на положительный, либо с положительного на отрицательный. Он переходит от отрицательного к положительному, когда синусоида пересекает положительное на отрицательное и наоборот.Вот как детектор пересечения нуля обнаруживает, когда сигнал каждый раз пересекает ноль. Как вы можете заметить, что выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, детектор пересечения нуля также называется схемой генератора прямоугольной волны.

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

Требуемый материал

  • ИС для операционного усилителя (LM741)
  • Трансформатор (230 В на 12 В)
  • 9В, питание
  • Резистор (10k - 3nos)
  • макет
  • Соединительные провода
  • Осциллограф

Схема

Zero Crossing Detector Circuit Diagram using Op-Amp

230 В Питание подается на трансформатор 12-0-12 В, а его фазовый выход подключен к 2 и выводам операционного усилителя, а нейтраль имеет короткое замыкание на массу батареи.Положительный вывод батареи подключен к 7 th контактам (Vcc) операционного усилителя.

Circuit Hardware for Zero Crossing Detector using Op-Amp

Работа цепи детектора пересечения нуля

В пересечении нулевого детектора цепи, неинвертирующий терминал ОУ соединен с землей в качестве опорного напряжения и вход синусоидального (Vin) подают на инвертирующий терминала ОУ, как вы можете см. в схеме. Это входное напряжение затем сравнивается с опорным напряжением.Здесь можно использовать любую универсальную ИС операционного усилителя, мы использовали операционный усилитель LM741.

Теперь, когда вы рассматриваете положительного полупериода синусоидального входа. Мы знаем, что когда напряжение на неинвертирующем конце меньше, чем напряжение на инвертирующем конце, выходной сигнал на выходе операционного усилителя имеет низкий уровень или отрицательное насыщение. Следовательно, мы получим отрицательный сигнал напряжения.

Затем в отрицательного полупериода синусоидальной волны, напряжение на неинвертирующим конец (опорное напряжение) становится больше, чем напряжение на инвертирующий конец (входное напряжение), так что выход операционного усилителя становится высокой или положительная насыщенность.Следовательно, мы получим сигнал положительного напряжения, как вы можете видеть на изображении ниже:

Op-amp based Zero Crossing Detector Circuit Output Waveform

Таким образом, ясно, что эта схема может обнаруживать пересечение сигнала с нулем, переключая его выходной сигнал с отрицательного на положительный или с отрицательного на положительный.

Детектор пересечения нуля с использованием оптопары

Как мы уже упоминали, существует множество способов разработки детектора пересечения нуля . Здесь, в схеме ниже мы используем оптопару для того же самого.Наблюдая за выходным сигналом, вы можете видеть, что выходной сигнал становится ВЫСОКИМ, только когда входная переменная волна каждый раз пересекает ноль.

Zero Crossing Detector Circuit Diagram using Opto-coupler

Ниже представлена ​​форма выходного сигнала цепи детектора пересечения нуля с использованием оптопары:

Output Waveform of Zero Crossing Detector Circuit using Opto-coupler

Выход импульса пересечения нуля становится ВЫСОКИМ при 0⁰, 180⁰ и 360⁰ или, можно сказать, после каждых 180⁰.

,

% PDF-1.4 % 228 0 объектов > endobj Xref 228 81 0000000016 00000 n 0000002407 00000 n 0000002509 00000 n 0000003108 00000 n 0000003199 00000 n 0000003338 00000 n 0000003476 00000 n 0000003615 00000 n 0000003753 00000 n 0000003892 00000 n 0000004031 00000 n 0000004170 00000 n 0000004309 00000 n 0000004445 00000 n 0000004841 00000 n 0000005101 00000 n 0000005611 00000 n 0000006033 00000 n 0000006671 00000 n 0000007233 00000 n 0000007325 00000 n 0000007437 00000 n 0000007551 00000 n 0000007601 00000 n 0000007651 00000 n 0000008042 00000 n 0000008494 00000 n 0000009059 00000 n 0000010079 00000 n 0000010989 00000 n 0000011716 00000 n 0000012710 00000 n 0000013529 00000 n 0000014195 00000 n 0000014626 00000 n 0000014954 00000 n 0000019850 00000 n 0000023007 00000 n 0000026126 00000 n 0000026560 00000 n 0000034234 00000 n 0000034413 00000 n 0000034592 00000 n 0000034714 00000 n 0000035782 00000 n 0000035821 00000 n 0000036566 00000 n 0000036605 00000 n 0000036904 00000 n 0000037312 00000 n 0000037662 00000 n 0000038178 00000 n 0000038532 00000 n 0000038850 00000 n 0000040712 00000 n 0000041044 00000 n 0000041432 00000 n 0000041828 00000 n 0000042224 00000 n 0000042678 00000 n 0000042753 00000 n 0000042828 00000 n 0000042950 00000 n 0000043096 00000 n 0000043925 00000 n 0000047120 00000 n 0000048503 00000 n 0000052016 00000 n 0000055529 00000 n 0000060241 00000 n 0000311941 00000 n 0000312033 00000 n 0000312124 00000 n 0000312205 00000 n 0000312298 00000 n 0000312375 00000 n 0000312452 00000 n 0000312529 00000 n 0000312606 00000 n 0000312673 00000 n 0000001916 00000 n прицеп ] / Пред. 588039 >> startxref 0 %% EOF 308 0 объектов > поток hb````` "13 0; Ν + l7 d @ _4EDi = 6Y 'ݸ EG4zSsl: t, A "d * STNxsK $ T2tIFR] *] j`GGlFZDQ" ހ peX8, 8! A

.

детекторов пересечения нуля

Детекторы пересечения нуля
ESP Logo
Elliott Sound Products АН-005
(Невоспетые герои современного дизайна электроники)
Род Эллиот (ESP)

App. Note Index приложение. Примечания Индекс
ESP Home Главный указатель

Введение

Детекторы пересечения нуля как группа не являются хорошо понятным применением, хотя они являются важными элементами в широком спектре продуктов.Он, вероятно, избежал внимания читателей, которые смотрели на контроллер освещения или генератор косинусных импульсов Linkwitz (оба на веб-сайте ESP), но они полагаются на детектор пересечения нуля для своей работы. Так же как и проект ESP Tone Burst Generator.

Детектор пересечения нуля (ZCD) буквально обнаруживает переход сигнала с положительного на отрицательный (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 она довольно сложная, особенно когда речь идет о высоких частотах. В этом случае даже 1 кГц начинает представлять реальную проблему, если требуется предельная точность.

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

Если вы будете искать в сети детекторы пересечения нуля, вы увидите множество цепей, предлагающих почтенный µA741.Схемы будут работать, но 741 на несколько порядков слишком медленный, чтобы его можно было использовать даже дистанционно 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 чем-то значительно более быстрым, например, некомпенсированным LM301 или «реальным» компаратором. Для сравнения, операционный усилитель TL071 имеет типичную скорость нарастания усиления на единицу, равную 13 В / мкс, и даже это является медленным по сравнению с большинством компараторов (заметьте, однако, что скорость нарастания равна , а не , что обязательно достигается в разомкнутом контуре).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 с звуковыми частотами, по крайней мере, до 10 кГц. Он более сложный, чем показанные здесь, но также гораздо более универсален. Легко получить импульсный коэффициент заполнения менее 2% при частоте 1 кГц. Подобные результаты могут быть получены из некоторых других схем, описанных здесь, при условии использования достаточно быстрого компаратора.

Идеальный детектор пересечения нуля имеет бесконечное усиление и изменит 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 есть много факторов, которые влияют 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 с , поэтому нулевая точка может быть смещена на несколько (или много) милливольт.Все активные цепи подвержены ограничениям скорости, и ничто, не является мгновенным. Выходное напряжение не может изменяться от (скажем) нуля до 5 В без некоторого конечного ограничения скорости (известного как скорость нарастания). Также необходимо учитывать время реакции цепи (задержка распространения), поскольку оно определяет, насколько быстро сигнал поступает с входа на выход. Ограничения реальных цепей должны быть учтены в процессе проектирования. Хотя реальность может быть разочаровывающей, это то, с чем мы должны жить.


Базовая низкочастотная цепь

На рисунке 1 показан детектор пересечения нуля, используемый для генератора рампы диммера в Проекте 62. Эта схема была (почти) вечна и работает достаточно хорошо. Хотя он имеет почти нулевую погрешность фазы, это в основном потому, что импульс настолько широк, что любая погрешность полностью затопляется. Функция компаратора обрабатывается транзистором Q1 - очень простой, но подходящий для работы.

Цепь также чувствительна к уровню, и для приемлемой производительности форма сигнала переменного тока должна быть достаточно высокой амплитуды.12-15 В переменного тока типично. Если напряжение слишком низкое, ширина импульса увеличится. Показанная схема на самом деле дает лучшую производительность, чем версия, показанная в Project 62 и других местах в сети. Если вам интересно, R1 существует, чтобы гарантировать падение напряжения до нуля - паразитной емкости достаточно, чтобы помешать работе цепи без него.


Рисунок 1 - Базовый детектор пересечения нуля с частотой 50/60 Гц

Ширина импульса в этой цепи (при 50 Гц) обычно составляет около 600 мкс (0).6 мс), который звучит достаточно быстро. Проблема в том, что при частоте 50 Гц каждый полупериод занимает всего 10 мс (8,33 мс при 60 Гц), поэтому длительность 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 со средним диммером, это не приемлемо для точных применений. Для генератора тоновых импульсов (либо косинус-импульса, либо «обычного» тонового генератора) любая неточность приведет к тому, что переключаемый сигнал будет содержать глюки.Серьезность этого зависит от приложения.

Прецизионные детекторы пересечения нуля имеют довольно широкий спектр топологий, некоторые интересные, другие нет. Один из наиболее распространенных показан в Project 58 и обычно используется для этого приложения. Эксклюзивный логический элемент ИЛИ (или XOR) является отличным детектором фронта, как показано на рисунке 2. Время нарастания входного сигнала является критическим - если он слишком медленный, выходной сигнал не будет. Общее время нарастания должно быть меньше, чем задержка, определяемая R1 и C1 (номинально 56 нс в показанной схеме).


Рисунок 2 - Исключительный ИЛИ Gate Edge Detector

Нет сомнений в том, что схема, показанная выше, более чем способна к отличным результатам до вполне респектабельных частот. Верхняя частота ограничена только скоростью используемого устройства, а 74HC86 имеет задержку распространения только 11 нс [1] и время перехода 7 нс, поэтому работа на частоте 100 кГц или выше достижима. Можно использовать CMOS 4070, но она 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.

Ворота XOR - это особый случай в логике. Он будет выводить «1» только в том случае, если входы отличаются (т. Е. Один вход должен иметь высокий логический уровень (1), а другой - низкий логический уровень (0 В). Резистор и колпачок образуют задержку, поэтому при появлении фронта ( либо повышается, либо понижается), 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 ошибка была введена.Время нарастания и спада применяемого прямоугольного сигнала составляло 50 нс, и это добавляет еще один сдвиг фазы.

В зависимости от применения вам потребуется изменить значения R1 и C1. Показанные значения дают очень узкий импульс (около 50 нс), но большинство цепей не должно быть таким быстрым. Длина импульса номинально является произведением двух значений (56 нс, как показано), но эта длительность импульса слишком мала, чтобы некоторые осциллографы отображались правильно. Для аудио (примерно до 10 кГц) вы можете использовать 10 кГц для R1 и 100 пФ для C1, что дает длительность импульса 1 мкс.

В этой статье появляется паттерн - самое большое ограничение - скорость даже для относительно медленных сигналов. Цифровая логика может работать на очень высоких скоростях, и мы хорошо достигли точки, когда сигналы больше не могут называться «1» и «0» - цифровые сигналы возвращаются в аналоговую область, в частности радиочастотную технологию. Дорожки на печатных платах становятся линиями передачи, и их часто следует прерывать, чтобы предотвратить серьезное искажение цифрового сигнала.

Следующая проблема, с которой мы сталкиваемся, - это преобразование формы входного сигнала (мы будем предполагать синусоидальный или другой сигнал звуковой частоты) в четко определенные края, чтобы XOR мог творить свое волшебство.Другой чрезвычайно недооцененный строительный блок - компаратор. В то время как операционные усилители могут использоваться для работы на низкой скорости (и в зависимости от применения), предельная скорость необходима для точной оцифровки аналогового сигнала. Может показаться, что на первый взгляд это не так, но детектор пересечения нуля - это специальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) специального назначения. В некоторых случаях вы можете использовать некомпенсированный операционный усилитель (такой как LM301) в качестве компаратора, но большинство «реальных» компараторов работают значительно быстрее. LM301 был использован в качестве детектора пересечения нуля в проекте 143.


Компараторы

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

Компараторы могут быть наиболее недооцененными и недостаточно используемыми монолитными линейными компонентами. Это вызывает сожаление, потому что компараторы являются одним из наиболее гибких и доступны универсально применимые компоненты. В значительной степени отсутствие распознавания связано с операционным усилителем IC, гибкость которого позволяет ему доминировать над аналоговым Мир дизайна.Компараторы часто воспринимаются как устройства, которые грубо выражают аналоговые сигналы в цифровой форме - 1-битный аналого-цифровой преобразователь. Строго говоря, эта точка зрения верна. Это также расточительно сужает в его перспективе. Компараторы не «просто сравнивают» так же, как операционные усилители «просто не усиливают». [2]

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


Рисунок 3 - Детектор пересечения нулевого уровня компаратора

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 отдельный импульс для каждого прямоугольного перехода, что соответствует пересечению нуля входного сигнала. Для этого приложения предполагается, что входная форма сигнала равна нулю вольт, поэтому колебание одинаково выше и ниже нуля. Если входное напряжение находится за пределами допустимого входного напряжения компаратора, его необходимо зафиксировать, чтобы гарантировать, что входные транзисторы не повреждены.

Обратите внимание, что многие компараторы имеют выход с открытым коллектором, и выходной контакт должен быть подключен к положительному источнику питания с подходящим резистором.Это показано на рисунке 3 с R2, подключенным к + Vcc. В большинстве случаев подтягивающий резистор (как известно) может подключаться к более высокому или более низкому напряжению, чем источник питания компаратора, что позволяет ему действовать в качестве переключателя уровня. В некоторых случаях выход можно использовать для активации реле, если ток реле находится в пределах номинальных характеристик микросхемы.


Рисунок 4 - Ошибка синхронизации компаратора

На рисунке 4 показано, как компаратор может связываться с нашим сигналом, вызывая смещение перехода во времени, что приводит к ошибке.Значимость ошибки полностью зависит от наших ожиданий - например, нет смысла пытаться получить погрешность 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 (по моделированию) составляет 1,5 мкс. В общем, чем меньше рассеиваемая мощность компаратора, тем медленнее он будет, хотя современные методы ИМС в некоторой степени преодолели это.Другим выбором здесь будет LM393, который очень похож.

Вы можете видеть, что пересечение нуля синусоиды (показано зеленым) происходит задолго до выходного (красного) перехода - позиции курсора устанавливаются для точного пересечения нуля каждого сигнала. Выходной переход начинается, когда вход проходит через ноль, но из-за задержек устройства выходной переход происходит спустя почти 5 мкс. Большая часть этой задержки вызвана довольно неторопливой скоростью, с которой изменяется выходной сигнал - в этом случае около 5 мкс для полного пикового колебания 7 В.Это дает нам скорость нарастания 1,4 В / мкс, что бесполезно для чего-либо выше 100 Гц или около того.

Одним из критических факторов для компаратора является его напряжение питания. В идеале это должно быть как можно ниже, обычно не более ± 5 В. Чем выше напряжение питания, тем больше выходное напряжение должно колебаться, чтобы перейти от максимального отрицательного значения к максимальному положительному и наоборот. Хотя скорость нарастания 100 В / мкс может показаться высокой, она может быть слишком медленной для точного АЦП, модулятора ширины импульса или высокочастотного детектора пересечения нуля.

При 100 В / мкс и общем напряжении питания 10 В (± 5 В) потребуется 0,1 мкс (100 нс), чтобы выходной сигнал переключился с одного предела на другой. Чтобы получить это в области того, что нам нужно, скорость нарастания должна быть 1 кВ / мкс, что дает время перехода 10 нс. Работая с рисунком 3, вы можете видеть, что даже тогда есть дополнительная ошибка синхронизации 5 нс - не большая, и в действительности, вероятно, такая хорошая, как мы могли ожидать.

Проблема в том, что выход даже не начинает , чтобы измениться, пока входное напряжение не пройдет через контрольную точку (обычно заземление).Если есть какая-либо задержка, вызванная ограничением скорости нарастания («время перехода») и задержкой распространения, к моменту, когда выходное напряжение проходит через ноль вольт, это уже на много наносекунд позже. Возможны чрезвычайно высокие скорости нарастания, а в справочном материале 2 приведены данные компаратора (LT1016), который работает быстрее, чем инвертор TTL! На таких скоростях очень важна очень осторожная компоновка платы и внимание к обходу, иначе производительность будет хуже, чем прискорбно.

Хотя детекторы пересечения нуля, предназначенные для управления фазой сети (120 В, 60 Гц / 230 В, 50 Гц), довольно просты, если вы работаете с более высокими частотами (включая звук), требование высокой скорости становится обязательным.Естественно, любое значительное увеличение скорости также означает более дорогую деталь, и при разводке печатной платы требуется гораздо больше внимания, чем это требуется для большего количества пешеходных компараторов.


Использование дифференциального линейного приемника

Эта версия предоставлена ​​Джоном Роуландом [3] и является очень умным использованием 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 - , но , что является абсолютным максимумом, и 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. Используются два компаратора в микросхеме - один определяет положительное входное напряжение, а другой - отрицательный (относительно земли / земли). Вентиль NOR может выдавать выходной сигнал только в течение короткого периода, когда оба выхода компаратора низки (т.е.близкий к потенциалу земли). Тем не менее, тесты показывают, что два дифференциальных канала приемника не переключаются точно при 0,00 В. В типичном устройстве DS3486 положительный детектор переключается примерно на 0,015 В, а отрицательный детектор переключается примерно на -0,010 В. Это приводит к асимметричной мертвой зоне 25 мВ около 0 В. Добавление резисторов, как показано на рисунке 6, позволяет уменьшить зону нечувствительности и (возможно, что более важно для некоторых приложений) сделать ее симметричной.


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

Несмотря на то, что показаны фиксированные резисторы, обычно необходимо использовать триммеры.Это учитывает различия между отдельными компараторами - даже в пределах одного пакета. Это необходимо, поскольку DS3486 предназначен только для переключения с напряжением не более ± 200 мВ. Типичное напряжение указано равным 70 мВ (ровно половина напряжения гистерезиса), но это , а не гарантированный параметр.

Действительно, Джон Роулэнд (первоначальный разработчик схемы) сказал мне, что в схеме действительно работают только устройства National Semiconductor - предположительно, идентичные ИС других производителей отказываются функционировать.Я цитирую ...

Мы провели некоторое тестирование с «эквивалентными» деталями, изготовленными другими производителями, и обнаружили, что в области, близкой к нулю, совсем другое поведение Некоторые части имеют большой гистерезис, у некоторых нет ни одного, пороги обнаружения варьируются от устройства к устройству, и фактически даже в четверной части, такой как DS3486, они отличаются от канала к каналу в пределах та же самая упаковка В итоге мы остановились на National DS3486 с несколькими добавленными резисторами на его входных контактах, как показано на рисунке 6. Самая последняя версия схемы использует тримпоты, 100 Ом на положительном детекторе и 200 Ом на отрицательном детекторе.Эти значения позволяют обрезать почти каждый DS3486, чтобы сбалансировать порог шума в диапазоне от +/- 5 мВ до +/- 15 мВ. Иногда мы получаем DS3486, который не обнаружит в этом диапазоне. Иногда мы обнаруживаем, что как положительные, так и отрицательные детекторы срабатывают с той же стороны (полярности), что и ноль, если мы потянем этот чип и заменим его.

Дополнительные резисторы позволяют регулировать пороги обнаружения, чтобы сбалансировать область обнаружения около 0 В. Резистор от контакта 1 до земли делает положительный порог детектора более положительным.Резистор от входа до контакта 7 заставляет отрицательный порог детектора становиться более отрицательным. Типичные значения показаны для определения ± 25 мВ с использованием деталей National DS3486. В действительности, триммеры необходимы для регулировки внутри цепи.


Сетевое напряжение ZCD

Существует бесчисленное множество способов сделать сетевой детектор пересечения нуля. Во многих случаях простейшая схема будет наиболее подходящей по ряду причин. Наиболее распространенной причиной является стоимость - для схем с более высокой производительностью требуется больше деталей, и это добавляет 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, указанная из-за больших градиентов напряжения на них. Добавление большего количества деталей просто означает, что схема занимает больше места, и это может быть не удобно.

Две схемы, показанные ниже, являются примерами простой (но с относительно высокой рассеиваемой мощностью = потерянная мощность) и более сложной, но потребляющей намного меньший ток из сети. Конечно, возможны и другие варианты, но двух приведенных вариантов должно быть достаточно, чтобы начать работу.Необходимо соблюдать баланс между стоимостью, сложностью и производительностью. Например, дорогая прецизионная схема не требуется для диммера, но простая недорогая схема не будет иметь точности, необходимой для контрольно-измерительных приборов.

Детектор пересечения нуля можно использовать для обнаружения фазовых аномалий или даже в качестве детектора «потери переменного тока». Если вход переменного тока прерван, выходной импульс будет намного длиннее, чем номинальный 1 мс, и это легко улавливается микроконтроллером или другой схемой.Можно использовать схему на рисунке 7 или на рисунке 8, с той лишь разницей, что выходной сигнал с рисунка 7 просто останется низким в случае сбоя переменного тока. Если он остается низким в течение более 2 мс или около того, это означает, что нет переменного тока.

Если в вашем приложении используется обычный трансформаторный источник питания с железным сердечником, вы можете использовать детектор пересечения нуля, как показано в разделе «Управление мощностью LX-800», который входит в состав контроллера освещения сцены, который был опубликован еще в 2001 году. безопасный и эффективный вариант, он не может быть использован, если ваша схема основана на импульсном источнике питания, потому что форма сигнала сети недоступна.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - Схемы, описанные ниже, включают в себя электропроводку, и в некоторых юрисдикциях может быть незаконно работать или строить сеть Приведенное в действие оборудование, если нет соответствующей квалификации Электробезопасность имеет решающее значение, и вся проводка должна выполняться в соответствии со стандартами, требуемыми в вашей стране. ESP не состоится несет ответственность за любые потери или ущерб, вызванные использованием или неправильным использованием материалов, представленных в этой статье. Если вы не имеете квалификации и / или опыта работы с электрикой Если вы подключены к сети, то вы не должны пытаться построить описанную схему.Продолжая и / или строя любую из описанных цепей, вы соглашаетесь с тем, что вся ответственность за потерю, ущерб (в том числе травмы или смерть) - только вы. Никогда не работайте с сетевым оборудованием, пока оно подключено!

В цепях ниже есть линия, обозначенная как «Изолирующий барьер». Все слева от оптопары (, включая входные выводы светодиодов ) находится под напряжением сети и ждет, чтобы убить вас, если вы не будете осторожны.Секция печатной платы под оптопарой не должна иметь медных дорожек, и есть преимущество, если даже сам материал печатной платы удаляется, чтобы создать воздушный зазор между «живой» и «безопасной» секциями. Проводка под напряжением должна быть изолирована на расстоянии не менее 5 мм от любой проводки, доступной пользователю (подключения к потенциометрам, входным / выходным разъемам или розеткам и т. Д.).

Детекторы пересечения нуля сетевого напряжения широко распространены и необходимы в усовершенствованных диммерах с "фазовым срезом" и во многих других приложениях сетевого переключения.Простая версия показана ниже, и она использовалась в проектах диммера с задним фронтом проекта 157A и диммера переднего фронта проекта 157B. Рассеяние резистора является приемлемым (около 400 мВт в каждом резисторе, общая затраченная мощность 800 мВт), но это не прецизионная или маломощная цепь по любому определению. Показано, что два резистора ограничивают ток сети не из-за мощности, а из-за номинального напряжения. В идеале они должны быть мощностью 1 Вт, чтобы минимизировать температуру и обеспечить максимальное номинальное напряжение.У большинства резисторов максимальный предел напряжения намного ниже пика 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 пересечения нуля

Ширина импульса зависит от оптопары и, в частности, от коэффициента передачи (который основан на эффективности светодиода и коэффициенте усиления транзистора). R1 и R2 должны быть уменьшены до 15k для работы на 120 В.Это также можно сделать с помощью оптопары с двумя последовательными светодиодами (например, SHF620A, h21AA1 или аналогичными), что устраняет необходимость в диодном мосту. Этот тип ZCD обеспечивает положительный импульс при пересечении нуля, который можно преобразовать в отрицательный, используя транзистор оптопары в качестве повторителя эмиттера. (Нет разницы в коэффициенте передачи только потому, что положение транзистора изменилось.)

Как показано, пиковый ток светодиода чуть меньше 5 мА, но схема будет работать с меньшими затратами.Минимальный рекомендуемый пиковый ток составляет около 2,4 мА, что делает R1 и R2 68 кОм. Это уменьшает общее рассеивание до чуть менее 300 мВт, но нагрузка на фототранзистор должна быть минимизирована (R3 должно быть не менее 10 кОм при питании 5 В). Это требование может быть несколько ослаблено, если оптопара имеет высокий коэффициент передачи тока (не менее 200%). По мере старения светодиода он теряет выходную мощность [4] , но поддержание низкого прямого тока удерживает это до минимума. Можно ожидать, что светодиод будет работать как минимум 20 лет, если ток будет низким (~ 10% от номинального максимума - хорошая отправная точка).

«Коэффициент передачи» (или «CTR» - коэффициент передачи тока) оптопар требует некоторого пояснения. Если обозначено как «100%» (нередко для базовых типов), это означает, что 5 мА в светодиоде будет обеспечивать максимальный ток транзистора 5 мА. Однако это , а не линейная функция, и коэффициент передачи изменяется в зависимости от тока светодиода, часов работы, внешнего сопротивления транзисторного коллектора (или эмиттера) 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.Этот общий класс оптопары предназначен для работы в режиме «включено-выключено» или для регулирования режима импульсного источника питания, когда линейность не требуется.

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


Следующая схема была обнаружена совершенно случайно, и, поскольку она работает так хорошо, я попросил у дизайнера разрешения опубликовать ее здесь. Детектор имеет очень низкую мощность и особенно хорошо обнаруживает точку пересечения нулевого уровня. Импульс легко снизить до менее 1 мс, а с некоторыми изменениями значения компонента ширина импульса может быть уменьшена примерно до 500 мкс.Хотя этот 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 будет полезен.

Светодиод получает ток только тогда, когда входное напряжение (близко к) равно нулю, поэтому он имеет гораздо более короткий рабочий цикл и поэтому должен длиться дольше. Однако для этой схемы требуется 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 электросети, а другие преимущества схемы перевешивают один (очень) маленький минус. Ширина импульса остается почти постоянной, несмотря на входное напряжение, с малейшим изменением, если сетевое напряжение падает с 230 В до 120 В. Тем не менее, пиковый ток светодиода зависит от и пропорционален входному напряжению сети.


Рисунок 8. Улучшенное напряжение сети, изолированный детектор пересечения нуля

Страница автора [5] содержит много дополнительной информации и рекомендуется к прочтению.R6 является дополнением, которое можно использовать для уменьшения ширины импульса пересечения нуля. С другими значениями, как показано, добавление R6 уменьшает ширину импульса с 830 мкс до 440 мкс, но также уменьшает ток светодиода примерно до 2 мА. R3 также отличается от оригинала. При 22k (как показано на веб-сайте автора) ширина импульса составляет чуть более 1 мс, но увеличение значения обеспечивает более короткие импульсы (и соответствующее увеличение точности).

Из-за высокого значения входных резисторов и наличия C2 (10 мкФ) цепи требуется некоторое время, прежде чем она начнет работать 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 низких напряжениях сети. Для использования при напряжении 120 В, R1 и R2 могут быть уменьшены до 100 кОм, что приведет к увеличению тока светодиода до пика чуть более 4 мА. Все диоды 1N4148 или аналогичные. Высоковольтные диоды не нужны, потому что напряжение на диодах ограничено входными резисторами и не должно превышать максимум, возможно, 6-7 вольт.

C1 не является обязательным и может быть опущен. Он обеспечивает меру снижения высокочастотного шума, но его исключение вряд ли вызовет какие-либо проблемы.Обратите внимание, что, как показано, детектор выдает отрицательный сигнал, когда напряжение сети пересекает ноль. Как описано выше, это можно изменить, используя транзистор оптопары в качестве повторителя эмиттера. Оптрон, показанный в оригинальной схеме, является 4N35, но есть много, которые можно использовать. У меня есть трубка EL817 (4-контактных) устройств, которые работают хорошо (LTV817 является эквивалентом), но есть бесчисленное множество доступных деталей на выбор.

Стоит отметить, что одна из цепей ZCD, опубликованных на веб-сайте сети EDN (и на которых имеется ссылка на сайте DEXTREL), неверна в нескольких местах и ​​не будет работать без исправлений.Также могут быть внесены некоторые существенные изменения, которые упрощают схемы и , повышая производительность. Читатель опубликовал комментарий, чтобы запросить одну ошибку, но никто так и не удосужился ответить. Я не включил это, но на самом деле это не плохая схема, если изменения сделаны. Он действительно использует несколько больше деталей, чем схема, показанная выше. Это будет изменено и показано здесь, если будет достаточно интереса.


Рекомендации
  1. Quad 2-входной ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ИЛИ вентиль 74HC / HCT86, Philips Semiconductors Лист данных
  2. A Компенсатор на 7 наносекунд для работы от одного источника питания, линейная технология, примечание по применению 72, май 98
  3. Дифференциальные линейные приемники
  4. функционируют в качестве аналоговых нулевых Детекторы пересечения - John Rowland
  5. Измерение срока службы светодиодов в оптопарах - Конструкция станка
  6. DIY - Изолированный высококачественный детектор пересечения нулевого напряжения


App. Note Index приложение.Примечания Индекс
ESP Home Главный указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь всеми текстами и диаграммами, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиота и защищена авторским правом © 2004 и 2011. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронные, механические или электромеханические, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает делать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Rod Elliott.
Страница

Создано и защищено авторским правом © Rod Elliott 20 июня 2005 г. / 08 января 2011 г. - добавлен детектор DS3486.


,
ИК инфракрасный щелевой оптический датчик измерения скорости модуля оптопары для испытания двигателя | |
Особенности продукта:

Фотоэлектрический датчик щелевого типа состоит из светодиода инфракрасного излучения и фототранзистора NPN с шириной канавки 5,9 мм. Пока непрозрачный объект проходит через тип слота, он может быть запущен (используется с колесом автомобильного кода магазина) для вывода низкого уровня TTL. Триггер Шмитта используется для встряхивания импульса, который очень стабилен и может использоваться для измерения скорости автомобиля, измерения расстояния и тому подобного! Отверстия для винтов M3 на обоих концах.

Параметры продукта:

Рабочее напряжение: 3,3 В-5 В

Форма выхода: выход цифрового выключателя (0 и 1)

Когда подключены VCC и GND, индикатор сигнала модуля будет включен. Когда в слоте модуля нет блока, приемная трубка включается, и модуль OUT выдает высокий уровень. При блокировке выход OUT низкий, а индикатор сигнала не горит. Модуль OUT может быть подключен к реле для формирования концевого выключателя и других функций, а также может быть подключен к активному модулю зуммера для формирования аварийного сигнала.Выходной интерфейс OUT может быть напрямую подключен к порту ввода-вывода MCU. Как правило, он подключается к внешнему прерыванию, чтобы определить наличие окклюзии датчика. Например, кодовое колесо двигателя может определять скорость двигателя.

Программирование:

Порт OUT модуля измерения скорости связан с портом внешнего прерывания MCU. Всякий раз, когда есть проводимость инфракрасного луча, это внешний буфер.

Логика Дизайн:

Измерительное расстояние:

Выход датчика скорости является импульсным сигналом, один импульс прерывается один раз; при включении инфракрасного луча низкий уровень, поэтому мы устанавливаем прерывание в режим касания низкого уровня.На общем кодовом колесе есть целочисленные сетки. Независимо от того, сколько сеток в принципе, например, 10 сеток, то есть 10 пробелов. После вращения двигателя луч включается 10 раз, а внешний низкий уровень - 10 раз. Установите приведенные выше идеи, наш датчик скорости может воспроизвести эффект, мы знаем, что в круге есть 10 прерываний, поэтому мы рассчитываем количество прерываний, общее число полученных делений делится на 10 - это число оборотов двигателя, и затем по периметру колеса, рассчитав, как долго колесо, вы можете выяснить, как далеко пробежала машина.

Скорость измерения:

Согласно идее измерения расстояния, мы используем таймер MCU, чтобы вычислить, сколько внешних прерываний получено за одну секунду. Например, если мы получаем 20 внешних прерываний в одну секунду, мы можем судить, что скорость автомобиля составляет 1 секунду, а маленькое колесо вращается два раза. Затем вычислите окружность маленького колеса, вы можете узнать скорость автомобиля за 1 секунду.

Меры предосторожности:

Правильная проводка! Не перепутайте положительное и отрицательное, чтобы электроника платы выгорела.Игроки Arduino должны установить порт ввода / вывода MCU в режим ввода / приема, иначе они будут недоступны. Другие MCU или более продвинутые платы управления, такие как ARM, должны быть установлены в режим ввода / приема, если порт ввода / вывода должен быть установлен в режим ввода / вывода, в противном случае его нельзя использовать. Микроконтроллер серии 51 можно использовать напрямую, без настройки режима ввода / вывода.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о