Neste artigo, discutimos em detalhe o Detector de Passagem de Zero com dois circuitos diferentes. Nos parágrafos iniciais do tutorial, você aprenderá o detector de travessia zero usando o op ampère projetado usando o popular 741 IC. Temos um diagrama de circuito de desenho limpo do detector de passagem de zeros e explicamos o seu princípio de funcionamento e teoria por detrás da cena em palavras fáceis de entender. No meio deste tutorial, você aprenderá sobre 2 aplicações do detector de travessia zero – que são gerador de marcadores de tempo e phasemeter. No final do artigo, desenhamos outro diagrama de circuito do detector de travessia de zero projetado usando IC 311 e transistor.
Detector de travessia de zero usando 741 IC
O circuito do detector de travessia de zero é uma aplicação importante do circuito comparador op-amp. Ele também pode ser chamado como o conversor de onda senoidal para quadrada. Qualquer um dos comparadores inversores ou não inversores pode ser usado como um detector de passagem de zero. A única alteração a ser introduzida é a tensão de referência com a qual a tensão de entrada deve ser comparada, deve ser feita zero (Vref = 0V). Uma onda sinusoidal de entrada é dada como Vin. Estes são mostrados no diagrama de circuito e formas de onda de entrada e saída de um comparador inversor com uma tensão de referência de 0V.
Como mostrado na forma de onda, para uma tensão de referência 0V, quando a onda senoidal de entrada passa por zero e vai no sentido positivo, a tensão de saída Vout é conduzida para saturação negativa. Da mesma forma, quando a tensão de entrada passa por zero e vai no sentido negativo, a tensão de saída é conduzida para saturação positiva. Os diodos D1 e D2 também são chamados de diodos de pinça. Eles são usados para proteger o op-amp de danos devido ao aumento da tensão de entrada. Eles fixam as tensões diferenciais de entrada a +0.7V ou -0.7V.
Em certas aplicações, a tensão de entrada pode ser uma forma de onda de baixa freqüência. Isto significa que a forma de onda só muda lentamente. Isto causa um atraso no tempo para que a tensão de entrada atravesse o nível zero. Isto causa um atraso adicional para a tensão de saída alternar entre os níveis de saturação superior e inferior. Ao mesmo tempo, os ruídos de entrada no amplificador op-amp podem fazer com que a tensão de saída comute entre os níveis de saturação. Assim, a passagem de zero é detectada para tensões de ruído, além da tensão de entrada. Estas dificuldades podem ser eliminadas utilizando um circuito regenerativo de realimentação com uma realimentação positiva que faz com que a tensão de saída mude mais rapidamente, eliminando assim a possibilidade de qualquer falso cruzamento de zero devido a tensões de ruído na entrada do op-amp.
Detector de intersecção zero como Gerador de Marcador de Tempo
Para uma onda senoidal de entrada, a saída do detector de intersecção zero sendo uma onda quadrada, é mais passada através de um circuito da série RC. Isto é mostrado na figura abaixo.
Se a constante de tempo RC for muito pequena em comparação com o período T da onda senoidal de entrada, então a tensão através de R da rede do circuito RC chamada Vr será uma série de pulsos positivos e negativos. Se a tensão Vr for aplicada a um circuito clipper usando um diodo D, a tensão de carga Vload terá apenas pulsos positivos e irá recortar os pulsos negativos. Assim, um detector de passagem de zero cuja entrada é uma onda de sinal foi convertida em um trem de pulsos positivos no intervalo T, adicionando uma rede RC e um circuito de clipping.
Detector de passagem de zero como Fasemetro
Um detector de passagem de zero pode ser usado para a medição do ângulo de fase entre duas tensões. O trabalho será o mesmo que o explicado no circuito acima. É obtido um conjunto de impulsos nos ciclos positivo e negativo e é medido o intervalo de tempo entre o impulso da tensão de onda sinusoidal e o da tensão da segunda onda sinusoidal. Este intervalo de tempo é proporcional à diferença de fase entre as duas tensões de onda sinusoidal de entrada. O intervalo de uso do phasemeter para medição é de 0° a 360°.
Detector de cruzamento zero usando IC 311 e Transistor
Um detector de cruzamento zero usando uma unidade DIP 311 IC de 8 pinos é mostrado na figura abaixo. A saída do IC 311 op-amp está ligada a um transístor NPN de colector aberto. Uma resistência de carga de 20 kiloohm é ligada à saída do transistor.
Para um sinal de entrada positivo, ou seja, para uma onda senoidal de entrada acima de 0 volts, a saída do op-amp define o transistor como DESLIGADO, e a saída do transistor como ALTA. A condição baixa se assemelha a -10 volts no circuito e uma condição ALTA se assemelha a -10 volts no circuito.
A saída do transistor indica se a entrada é mais ou menos que 0 volts. Em resumo, se o sinal de entrada for uma tensão positiva, a saída do transístor será BAIXA. Se o sinal de entrada for uma voltagem negativa, a saída do transistor será ALTA.