Nulldurchgangsdetektorschaltung

Eine Nulldurchgangsdetektorschaltung ist eine nützliche Anwendung des Operationsverstärkers als Komparator. Es wird verwendet, um die Änderung der Sinuswellenform von positiv nach negativ oder umgekehrt zu verfolgen, während die Spannung Null überschritten wird. Es kann auch als Rechteckwellengenerator verwendet werden. Der Nulldurchgangsdetektor hat viele Anwendungen wie Zeitmarkierungsgenerator, Phasenmesser, Frequenzzähler usw. Ein Nulldurchgangsdetektor kann auf viele Arten wie Transistor, Operationsverstärker oder Optokoppler-IC konstruiert werden. In diesem Artikel werden wir Op-Amp verwenden, um eine bauen Nulldurchgang - Detektorschaltung und wie bereits erwähnt, wird Operationsverstärker als Komparator hier arbeiten.

Die ideale Wellenform für den Nulldurchgangsdetektor ist unten angegeben:

In der obigen Wellenform ist zu sehen, dass sich der Ausgang des Operationsverstärkers immer dann von negativ nach positiv oder von positiv nach negativ verschiebt, wenn die Sinuswelle Null überschreitet. Sie verschiebt sich von negativ nach positiv, wenn die Sinuswelle von positiv nach negativ und umgekehrt wechselt. Auf diese Weise erkennt ein Nulldurchgangsdetektor jedes Mal, wenn die Wellenform Null überschreitet. Da Sie beobachten können, dass die Ausgangswellenform eine Rechteckwelle ist, wird ein Nulldurchgangsdetektor auch als Rechteckwellengeneratorschaltung bezeichnet.

Weitere Informationen zu Operationsverstärkern finden Sie in anderen Operationsverstärkerschaltungen.

Erforderliches Material

• Operationsverstärker-IC (LM741)
• Transformator (230 V bis 12 V)
• 9V Versorgung
• Widerstand (10k - 3nos)
• Steckbrett
• Kabel anschließen
• Oszilloskop

Schaltplan

230v Versorgung ist mit einem 12-0-12V Transformator gegeben, und dessen Phasenausgang ist mit den 2 ^nd Pin der Op-Amp und neutral ist kurz mit dem Boden der Batterie. Die positive Klemme der Batterie ist mit dem 7 verbunden ^th Stift (Vcc) des Operationsverstärkers.

Funktionsweise der Nulldurchgangsdetektorschaltung

In einer Nulldurchgangsdetektorschaltung ist der nichtinvertierende Anschluss des Operationsverstärkers als Referenzspannung mit der Erde verbunden, und ein Sinuswelleneingang (Vin) wird dem invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers zugeführt, wie Sie sehen können im Schaltplan. Diese Eingangsspannung wird dann mit der Referenzspannung verglichen. Hier kann jeder Allzweck-Operationsverstärker-IC verwendet werden. Wir haben den Operationsverstärker-IC LM741 verwendet.

Betrachten Sie nun die positive Halbwelle des Sinuswelleneingangs. Wir wissen, dass der Ausgang des Operationsverstärkerausgangs niedrig oder negativ gesättigt ist, wenn die Spannung am nichtinvertierenden Ende geringer ist als die Spannung am invertierenden Ende. Daher erhalten wir eine negative Spannungswellenform.

Dann wird in der negativen Halbwelle der Sinuswelle die Spannung am nicht invertierenden Ende (Referenzspannung) größer als die Spannung am invertierenden Ende (Eingangsspannung), so dass der Ausgang des Operationsverstärkers hoch oder positiv gesättigt wird. Daher erhalten wir eine positive Spannungswellenform, wie Sie im folgenden Bild sehen können:

Somit ist klar, dass diese Schaltung den Nulldurchgang der Wellenform erfassen kann, indem ihr Ausgang von negativ auf positiv oder von negativ auf positiv umgeschaltet wird.

Nulldurchgangsdetektor mit Optokoppler

Wie bereits erwähnt, gibt es viele Möglichkeiten, einen Nulldurchgangsdetektor zu entwerfen. Hier verwenden wir in der folgenden Schaltung einen Optokoppler für dieselbe. Wenn Sie die Ausgangswellenform beobachten, können Sie sehen, dass die Ausgangswellenform nur dann HIGH wird, wenn die Eingangswechselstromwelle jedes Mal Null überschreitet.

Unten ist die Ausgangswellenform der Nulldurchgangsdetektorschaltung unter Verwendung eines Optokopplers:

Der Nulldurchgangsimpulsausgang wird bei 0⁰, 180⁰ und 360⁰ HIGH, oder wir können nach jeweils 180⁰ sagen.