آموزش کامل مدار تشخیص گذر از صفر (آشکارساز عبور از 0)

سلام. آموزش کامل مدار تشخیص گذر از صفر با آپ امپ LM741 (پروژه آنالوگ مدار آشکار ساز عبور از 0) را آماده کردیم. همچنین مدار تشخیص عبور از صفر را با اپتوکوپلر نیز در انتها قرار داده ایم.

آموزش کامل مدار تشخیص گذر از صفر

مدار تشخیص عبور از یک نمونه ازکاربرد های فوق العاده ی  آپ امپ به عنوان مقایسه کننده است. این مدار برای آشکار سازی نغییر موج سینوسی از مثبت به منفی یا برعکس استفاده میشود. یعنی زمانی که ولتاژ از صفر عبور میکند. همچنین میتواند به عنوان تولید کننده موج مربعی استفاده شود. Zero Crossing Detector می تواند به روش های مختلفی مانند استفاده از ترانزیستور ، استفاده از op-amp یا استفاده از IC optocoupler طراحی شود. در این پروژه ما از آپ امپ و اپتوکوپلر برای ساختن یک مدار آشکارساز عبور از 0 استفاده خواهیم کرد و همانطور که قبلاً نیز گفته شد ، Op-amp در اینجا به عنوان مقایسه گر کار می کند.

شکل موج ایده آل برای تشخیص گذر از صفر در زیر آورده شده است :

در شکل موج بالا مشاهده می شود که هرگاه موج سینوسی از صفر عبور کند، خروجی Op-amp یا از منفی به مثبت یا از مثبت به منفی تغییر خواهد کرد. وقتی موج سینوسی از مثبت به منفی عبور می کند و برعکس، آن را به مثبت تغییر می دهد. اینگونه است که یک آشکارساز عبور از 0 هنگامی که شکل موج هر بار که صفر می شود را تشخیص می دهد. همانطور که مشاهده می کنید شکل موج خروجی موج مربعی است، بنابراین یک آشکارساز عبور صفر، یک مدار تولید کننده موج مربعی نیز نامیده می شود.

قطعات مورد نیاز

1. IC آپ امپ LM741
2. ترانسفورماتور 230 ولت به 12 ولت
3. منبع تغذیه 9 ولت
4. مقاومت 10 کیلو اهم – سه عدد
5. اسیلوسکوپ (برای تست مدار)

نحوه کار پروژه آنالوگ آشکارساز عبور از 0

در یک مدار تشخیص عبور از صفر، همانطور که در شماتیک مشاهده می کنید ، ترمینال غیر معکوس Op-amp به عنوان ولتاژ مرجع به GND متصل می شود و یک ورودی موج سینوسی (Vin) به ترمینال معکوس از op-amp متصل می شود. این ولتاژ ورودی با ولتاژ مرجع مقایسه می شود.

حالا وقتی نیم چرخه مثبت ورودی موج سینوسی را در نظر می گیرید. می دانیم که ، هنگامی که ولتاژ غیر معکوس کمتر از ولتاژ معکوس باشد ، خروجی Op-amp کم یا منفی است. به همین دلیل ما یک شکل موج ولتاژ منفی دریافت خواهیم کرد.

سپس در نیمه چرخه منفی موج سینوسی، ولتاژ غیر معکوس (ولتاژ مرجع) از ولتاژ معکوس (ولتاژ ورودی) بیشتر می شود، بنابراین خروجی Op-amp زیاد می شود و یا مثبت می شود. از این رو، ما یک شکل موج ولتاژ مثبت دریافت خواهیم کرد، همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید:

بنابراین واضح است که این مدار می تواند با تبدیل سوئیچ خروجی آن از منفی به مثبت یا مثبت به منفی، عبور موج از صفر را تشخیص دهد.

شماتیک کامل مدار گذر از صفر با آپ امپ

منبع تغذیه 230 ولت به یک ترانسفورماتور 12v-0-12 داده میشودو خروجی آن به 2 پین Op-amp متصل میشود. ترمینال مثبت باتری به پین ​​7 آپ امپ متصل می شود.

شماتیک کامل مدار گذر از صفر با اپتوکوپلر

همانطور که قبلاً نیز اشاره کردیم، روشهای بسیاری برای طراحی یک مدار تشخیص گذر از صفر وجود دارد. در در مدار زیر از Opto-coupler استفاده می کنیم. با مشاهده شکل موج خروجی می بینید که شکل موج خروجی فقط زمانی بالا می رود که موج AC ورودی هر بار از صفر عبور کند.

ما این مدار یعنی آشکار ساز عبور از 0 را قبلا در پروژه آردوینو راه اندازی و استفاده کرده ایم : پروژه آردوینو کنترل سرعت فن AC با ترایاک – مدار تشخیص عبور از صفر