Cách tạo mạch phát hiện cắt ngang

Việc chế tạo một mạch phát hiện giao nhau bằng không thực sự rất dễ dàng và nó có thể được áp dụng hiệu quả để bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm chống lại sự đột biến BẬT của công tắc nguồn.

Mạch phát hiện điểm giao cắt không chủ yếu được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi sự đột biến của công tắc BẬT bằng cách đảm bảo rằng trong quá trình BẬT công tắc nguồn, pha nguồn luôn 'đi vào' mạch tại điểm giao cắt không đầu tiên của nó.
Thật kỳ lạ, ngoại trừ 'wikipedia', không có trang web trực tuyến hàng đầu nào khác đề cập đến ứng dụng quan trọng này của khái niệm máy dò đường không, tôi hy vọng họ sẽ cập nhật bài viết của họ sau khi đọc bài đăng này.

Máy dò vạch ngang là gì?

Chúng ta đều biết rằng pha xoay chiều nguồn của chúng ta được tạo thành từ các pha điện áp xoay chiều hình sin như hình dưới đây:

Trong dòng điện xoay chiều này, dòng điện có thể được nhìn thấy xen kẽ qua đường 0 trung tâm và qua các mức đỉnh âm trên cùng và âm dưới cùng, thông qua một góc pha cụ thể.

Góc pha này có thể được nhìn thấy tăng và giảm theo cấp số nhân, có nghĩa là nó đang làm như vậy theo cách tăng dần và giảm dần.

Chu kỳ xoay chiều trong nguồn điện xoay chiều xảy ra 50 lần mỗi giây đối với nguồn điện 220V và 60 lần mỗi giây đối với đầu vào nguồn điện 120V theo quy tắc tiêu chuẩn. Đáp ứng 50 chu kỳ này được gọi là tần số 50 Hz và 60 Hz được gọi là tần số 60 Hz đối với các ổ cắm điện này trong nhà của chúng tôi.

Bất cứ khi nào chúng ta BẬT một thiết bị hoặc một thiết bị điện tử vào nguồn điện, nó sẽ bị đột ngột đi vào pha AC và nếu điểm vào này xảy ra ở đỉnh của góc pha có thể ngụ ý rằng dòng điện cực đại được buộc vào thiết bị tại điểm BẬT của công tắc.

Mặc dù, hầu hết các thiết bị sẽ sẵn sàng cho việc này và có thể được trang bị các giai đoạn bảo vệ bằng cách sử dụng điện trở, hoặc NTC hoặc MOV, bạn không nên để chúng vào những tình huống đột ngột không thể đoán trước như vậy.

Để giải quyết vấn đề như vậy, giai đoạn phát hiện giao nhau bằng không được sử dụng để đảm bảo rằng bất cứ khi nào thiết bị được BẬT với nguồn điện lưới, mạch cắt không đợi cho đến khi chu kỳ pha AC đạt đến vạch 0 và tại thời điểm này, nó sẽ BẬT nguồn điện. cấp nguồn cho tiện ích.

Làm thế nào để thiết kế một máy dò vạch ngang 0

Thiết kế một máy dò vạch ngang không khó. Chúng tôi có thể làm cho nó bằng cách sử dụng opamp, như được hiển thị bên dưới, tuy nhiên sử dụng opamp cho một khái niệm đơn giản vì điều này có vẻ là quá mức cần thiết, vì vậy chúng tôi cũng sẽ thảo luận về cách triển khai tương tự bằng cách sử dụng thiết kế dựa trên bóng bán dẫn thông thường:

Mạch dò mạch không qua Opamp

Lưu ý: AC đầu vào phải từ Bộ chỉnh lưu cầu

Hình trên cho thấy mạch dò điểm giao cắt 0 đơn giản dựa trên opamp 741 có thể được sử dụng cho tất cả các ứng dụng yêu cầu thực thi dựa trên điểm giao cắt 0.

Có thể thấy, 741 được cấu hình như một bộ so sánh , trong đó chân không đảo ngược của nó được nối với đất thông qua một diode 1N4148, gây ra điện thế rơi 0,6V tại chân đầu vào này.

Chân đầu vào khác # 2 là chân đảo ngược của iC nhiệt được sử dụng để phát hiện giao nhau 0 và được áp dụng với tín hiệu AC ưu tiên.

Như chúng ta biết rằng miễn là điện thế của chân số 3 thấp hơn chân số 2, điện thế đầu ra ở chân số 6 sẽ là 0V và ngay khi điện áp của chân số 3 vượt quá chân số 2, điện áp đầu ra sẽ nhanh chóng chuyển đổi đến 12V (mức cung cấp).

Do đó, trong tín hiệu AC đầu vào được cấp nguồn trong thời gian điện áp pha cao hơn vạch 0 hoặc ít nhất trên 0,6V so với vạch 0, đầu ra opamp hiển thị điện thế bằng không .... nhưng trong các khoảng thời gian khi pha sắp đi vào hoặc vượt qua vạch 0, chân số 2 gặp điện thế dưới tham chiếu 0,6V như được đặt cho chân số 3, gây ra sự đảo ngược ngay lập tức của đầu ra thành 12V.

Do đó, đầu ra trong các thời điểm này trở thành mức cao 12v và trình tự này tiếp tục kích hoạt mỗi khi pha vượt qua vạch 0 của chu kỳ pha của nó.

Dạng sóng kết quả có thể được nhìn thấy ở đầu ra của IC, biểu hiện rõ ràng và xác nhận việc phát hiện giao nhau bằng không của IC.

Sử dụng mạch BJT opto-coupler

Mặc dù bộ phát hiện vạch chéo không opamp đã thảo luận ở trên rất hiệu quả, điều tương tự cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ ghép quang thông thường BJT với độ chính xác khá tốt.

Lưu ý: AC đầu vào phải từ Bộ chỉnh lưu cầu

Đề cập đến hình ảnh ở trên, BJT ở dạng phototransistor được liên kết bên trong bộ ghép quang có thể được cấu hình hiệu quả như một mạch dò đường 0 đơn giản nhất .

Nguồn AC được cấp cho đèn LED của opamp thông qua một điện trở giá trị cao. Trong các chu kỳ pha của nó, miễn là điện áp nguồn trên 2V, phototransistor vẫn ở chế độ dẫn và đáp ứng đầu ra được giữ ở gần 0 vôn, tuy nhiên trong thời gian khi pha đạt đến vạch 0 trong hành trình của nó, đèn LED bên trong opto tắt làm bóng bán dẫn cũng tắt, phản ứng này ngay lập tức gây ra một logic cao xuất hiện tại điểm đầu ra được chỉ định của cấu hình.

Mạch ứng dụng thực tế sử dụng phát hiện điểm giao cắt không

Có thể chứng kiến ​​một mạch ví dụ thực tế sử dụng phát hiện điểm giao nhau bằng không, ở đây, triac không bao giờ được phép chuyển mạch ở bất kỳ điểm pha nào khác ngoại trừ điểm giao nhau không, bất cứ khi nào nguồn được BẬT.

Điều này đảm bảo rằng mạch luôn được giữ tránh khỏi sự tăng dòng điện của công tắc BẬT và khỏi những nguy hiểm có liên quan của nó.

Lưu ý: AC đầu vào phải từ Bộ chỉnh lưu cầu

Trong khái niệm trên, một triac được bắn qua một SCR tín hiệu nhỏ được điều khiển bởi PNP BJT. PNP BJT này được cấu hình để thực hiện cảm biến giao nhau bằng 0 đối với việc chuyển mạch an toàn dự kiến ​​của triac và tải liên quan.

Bất cứ lúc nào khi nguồn được BẬT, SCR nhận được nguồn cung cấp cực dương từ nguồn kích hoạt DC hiện có, tuy nhiên điện áp cổng của nó chỉ được BẬT tại thời điểm đầu vào chuyển qua điểm giao cắt 0 đầu tiên của nó.

Khi SCR được kích hoạt tại điểm giao nhau bằng không an toàn, nó sẽ kích hoạt triac và tải được kết nối, và đến lượt nó trở nên được chốt để đảm bảo dòng điện liên tục cho triac.

Loại chuyển mạch này tại các điểm giao nhau không mỗi khi nguồn được BẬT đảm bảo BẬT công tắc an toàn nhất quán cho tải loại bỏ tất cả các nguy hiểm có thể xảy ra thường liên quan đến việc BẬT công tắc nguồn đột ngột.

Loại bỏ tiếng ồn RF

Một ứng dụng tuyệt vời khác của mạch dò đường không là dành cho loại bỏ tiếng ồn trong các mạch chuyển mạch triac . Hãy lấy ví dụ về một mạch điều chỉnh ánh sáng điện tử , chúng tôi thường thấy các mạch như vậy phát ra nhiều nhiễu RF vào bầu khí quyển và cả vào lưới điện chính gây ra hiện tượng đổ sóng hài không cần thiết.

Điều này xảy ra do sự giao nhau nhanh chóng của dẫn triac qua các chu kỳ dương / âm thông qua đường giao nhau 0 ... đặc biệt là xung quanh quá trình chuyển đổi qua không, trong đó triac chịu vào vùng điện áp không xác định khiến nó tạo ra quá độ dòng điện nhanh chóng mà trong lần lượt được phát ra như tiếng ồn RF.

Một bộ phát hiện vạch ngang 0 nếu được thêm vào mạch dựa trên triac , loại bỏ hiện tượng này bằng cách cho phép triac chỉ kích hoạt khi chu kỳ AC đã vượt qua vạch 0 một cách hoàn hảo, điều này đảm bảo triac chuyển mạch sạch, do đó loại bỏ quá độ RF.

Tài liệu tham khảo:

Zero Crossing Circuit