Nollarajatunnistinpiirin tekeminen on itse asiassa erittäin helppoa, ja sitä voitaisiin tehokkaasti soveltaa herkkien elektronisten laitteiden suojaamiseen verkkokytkimen jännitteiltä.
Nollarajatunnistinpiiriä käytetään pääasiassa elektronisten laitteiden suojaamiseen kytkentäpulsseilta varmistamalla, että virtakytkennän aikana verkkovaihe 'saapuu' aina piiriin sen ensimmäisessä nollarajankohdassa.
Kummallista, lukuun ottamatta 'wikipediaa', mikään muu suosituin online-sivusto ei ole toistaiseksi käsitellyt tätä nollaristeilytunnistimen ratkaisevaa sovellusta, toivon, että he päivittävät artikkelinsa lukiessaan tämän viestin.
Mikä on nolla ylityksen ilmaisin?
Me kaikki tiedämme, että verkkovirta-vaiheemme koostuu vuorotellen sinimuotoisista jännitevaiheista, kuten alla on esitetty:
Tässä vaihtuvassa vaihtovirrassa virta voidaan nähdä vaihtelevana keskisen nollaviivan ja ylimpien positiivisten ja alimpien negatiivisten huipputasojen yli tietyn vaihekulman läpi.
Tämän vaihekulman voidaan nähdä nousevan ja laskevan eksponentiaalisesti, mikä tarkoittaa, että se tekee sen asteittain nousevalla ja laskevalla tavalla.
Vaihteleva vaihtovirta tapahtuu 50 kertaa sekunnissa 220 V: n verkkovirralla ja 60 kertaa sekunnissa 120 V: n verkkotuloilla vakiosääntöjen mukaisesti. Tätä 50 jakson vastetta kutsutaan 50 Hz: n taajuudeksi ja 60 Hz: tä kutsutaan 60 Hz: n taajuudeksi näille kodeissamme oleville pistorasioille.
Aina kun kytkemme laitteen tai elektronisen laitteen verkkovirtaan, se altistuu äkillisesti vaihtovirtavaiheelle, ja jos tämä tulopiste sattuu olemaan vaihekulman huipulla, se voi tarkoittaa, että laitteeseen pakotetaan suurin virta. kytkimen ON-pisteessä.
Vaikka useimmat laitteet ovat valmiita tähän ja saattavat olla varustettu suojavastuksilla, joissa käytetään vastuksia tai NTC: tä tai MOV: ta, ei koskaan suositella altistamista tällaisille äkillisille arvaamattomille tilanteille.
Tällaisen ongelman ratkaisemiseksi käytetään nollan ylityksen ilmaisimen vaihetta, joka varmistaa, että aina kun laite kytketään päälle verkkovirralla, nollan ylityspiiri odottaa, kunnes vaihtovirtavaihejakso saavuttaa nollajohdon, ja tässä vaiheessa se kytkee virran päälle virtaa gadgetiin.
Kuinka suunnitella nolla ylitysilmaisin
Nollarajan ilmaisimen suunnittelu ei ole vaikeaa. Voimme tehdä sen käyttämällä opampia, kuten alla on esitetty, mutta käyttämällä opampia yksinkertaiselle konseptille, koska se näyttää olevan ylivoimainen, joten keskustelemme myös siitä, miten sama voidaan toteuttaa tavallisella transistoripohjaisella suunnittelulla:
Opamp nolla ylityksen ilmaisinpiiri
Huomaa: AC-tulon tulee olla sillan tasasuuntaajasta
Yllä olevassa kuvassa on yksinkertainen 741 opamp-pohjainen nollarajan ilmaisinpiiri, jota voidaan käyttää kaikissa sovelluksissa, joissa vaaditaan nollaristeilypohjaista suoritusta.
Kuten voidaan nähdä, 741 on määritetty vertailijaksi jossa sen ei-invertoiva tappi on kytketty maahan 1N4148-diodin kautta, mikä aiheuttaa 0,6 V: n pudotuspotentiaalin tälle tulotapille.
Toista tulonasta # 2, joka on iC: n käänteinen tappi, käytetään nollan ylityksen havaitsemiseen, ja sitä käytetään edullisen vaihtosignaalin kanssa.
Koska tiedämme, että niin kauan kuin nasta # 3 potentiaali on pienempi kuin nasta # 2, nastan # 6 lähtöpotentiaali on 0 V, ja heti kun nasta # 3 jännite menee nastan # 2 yläpuolelle, lähtöjännite vaihtuu nopeasti 12 V: iin (syöttötaso).
Siksi syötetyn AC-vaihtosignaalin sisällä ajanjaksoina, jolloin vaihejännite on selvästi nollalinjan yläpuolella tai ainakin 0,6 V: n yläpuolella nollajohdon yli, opamp-lähtö näyttää nollapotentiaalin .... mutta ajanjaksoina, jolloin Vaihe on tulossa nollaviivan tai ylittävän sen, nasta # 2 kokee potentiaalin, joka on alle 0,6 V: n referenssi, kuten nastalle # 3 asetettu, aiheuttaen lähdön välittömän palautumisen 12 V: ksi.
Tällöin näiden pisteiden aikana ulostulosta tulee 12v korkea, ja tämä sekvenssi käynnistyy aina, kun vaihe ylittää vaihejaksonsa nollaviivan.
Tuloksena oleva aaltomuoto voidaan nähdä IC: n lähdössä, joka selvästi ilmaisee ja vahvistaa IC: n nollan ylityksen havaitsemisen.
Opto-kytkin BJT-piirin käyttäminen
Vaikka yllä käsitelty opamp-nollaristeilytunnistin on erittäin tehokas, se voidaan toteuttaa suhteellisen hyvällä tarkkuudella käyttämällä tavallista optokytkintä BJT.
Huomaa: AC-tulon tulee olla sillan tasasuuntaajasta
Viitaten yllä olevaan kuvaan, BJT valokytkimen sisällä olevan fototransistorin muodossa voidaan tehokkaasti konfiguroida yksinkertaisin nollan ylityksen ilmaisinpiiri .
Verkkovirta syötetään opampin LED: ään arvovastuksen kautta. Vaihesykliensä aikana niin kauan kuin verkkojännite on yli 2 V, fototransistori pysyy johtavassa tilassa ja lähtövaste pidetään lähellä nolla volttia, mutta aikoina, jolloin vaihe saavuttaa matkansa nollarajan, LED-valo opto sammuu, jolloin myös transistori sammuu, tämä vaste aiheuttaa heti korkean logiikan ilmestymisen konfiguroinnin ilmoitettuun lähtöpisteeseen.
Käytännöllinen sovelluspiiri, jossa käytetään nollan ylityksen havaitsemista
Seuraavassa voidaan todeta käytännön esimerkkipiiri, jossa käytetään nollan ylityksen havaitsemista, tässä tapauksessa triacia ei saa koskaan kytkeä missään muussa vaihekohdassa lukuun ottamatta nollan ylityspistettä, aina kun virta kytketään päälle.
Tämä varmistaa, että piiri pidetään aina poissa kytkimen ON-virtapiiristä ja sen asiaankuuluvista vaaroista.
Huomaa: AC-tulon tulee olla sillan tasasuuntaajasta
Yllä olevassa konseptissa triac ammutaan pienen signaalin SCR kautta, jota ohjaa PNP BJT. Tämä PNP BJT on konfiguroitu suorittamaan nollan ylityksen tunnistus triacin ja siihen liittyvän kuorman aiotulle turvalliselle kytkennälle.
Aina kun virta kytketään PÄÄLLE, SCR saa anodinsyötön olemassa olevasta DC-liipaisulähteestä, mutta hilajännite kytketään PÄÄLLE vain sillä hetkellä, kun tulo kulkee ensimmäisen nollapisteen kautta.
Kun SCR laukaistaan turvallisessa nollapisteessä, se laukaisee triacin ja siihen liitetyn kuorman ja puolestaan lukittuu ja varmistaa triacin jatkuvan porttivirran.
Tällainen kytkentä nollarajapisteissä joka kerta, kun virta kytketään päälle, varmistaa kuorman tasaisen turvallisen kytkemisen päälle ja poistaa kaikki mahdolliset vaarat, jotka yleensä liittyvät verkkovirran äkilliseen virtakytkimeen.
RF-melun poistaminen
Toinen suuri nollarajatunnistinpiirin sovellus on eliminoimalla melun triac-kytkentäpiireissä . Otetaan esimerkki elektroninen valon himmentimen piiri , havaitsemme yleensä, että tällaiset piirit lähettävät paljon radiotaajuista kohinaa ilmakehään ja myös verkkoon aiheuttaen tarpeetonta yliaaltojen kaatumista.
Tämä tapahtuu johtuen triakin johtumisen nopeasta leikkautumisesta positiivisten / negatiivisten jaksojen yli nollarajan kautta ... varsinkin nollan ylityssiirtymän ympärillä, jossa triac altistetaan määrittelemättömälle jännitealueelle, mikä saa sen aikaan nopean virran transientteja radiotaajuusmeluina.
Nollan ylitysilmaisin, jos se lisätään triac-pohjaisiin piireihin , eliminoi tämän ilmiön sallimalla triacin laukaisun vasta, kun vaihtovirtajakso on ylittänyt nollaviivan täydellisesti, mikä varmistaa triakin puhtaan kytkennän eliminoimalla täten RF-transientit.
Viite:
Edellinen: MPPT: n liittäminen aurinkosuuntaajaan Seuraava: Kuinka lisätä himmennin LED-lamppuun
