Circuito detector de cruzamento zero

Um Circuito Detector de Cruzamento Zero é uma aplicação útil do Op-amp como Comparador. Ele é usado para rastrear a mudança na forma de onda senoidal de positivo para negativo ou vice-versa enquanto cruza a tensão zero. Ele também pode ser usado como um gerador de onda quadrada. O Detector de Zero Crossing tem muitas aplicações como gerador de marcador de tempo, medidor de fase, contador de frequência, etc. Um Detector de Zero Crossing pode ser projetado de várias maneiras, como transistor, amplificador operacional ou optoacoplador IC. Neste artigo, usaremos o Op-amp para construir um Circuito Detector de Zero Crossing e, conforme mencionado anteriormente, o Op-amp funcionará como um comparador aqui.

A forma de onda ideal para Zero Crossing Detector é fornecida abaixo:

Pode-se ver na forma de onda acima que sempre que a onda sinusoidal cruza zero, a saída do Op-amp mudará de negativo para positivo ou de positivo para negativo. Ele muda de negativo para positivo quando a onda senoidal cruza o positivo para o negativo e vice-versa. É assim que um detector de cruzamento zero detecta quando a forma de onda está cruzando zero todas as vezes. Como você pode observar que a forma de onda de saída é uma onda quadrada, um Detector de Cruzamento Zero também é chamado de Circuito Gerador de Onda Quadrada.

Para saber mais sobre amplificadores operacionais, verifique outros circuitos de amplificadores operacionais.

Material Necessário

• Op-amp IC (LM741)
• Transformador (230V-12V)
• Alimentação 9V
• Resistor (10k - 3nos)
• Tábua de pão
• Fios de conexão
• Osciloscópio

Diagrama de circuito

A alimentação de 230v é fornecida a um transformador de 12-0-12V, e sua saída de fase é conectada ao ^2º pino do amplificador operacional e o neutro está em curto com o aterramento da bateria. O terminal positivo da bateria é conectado ao ^7º pino (Vcc) do amplificador operacional.

Funcionamento do circuito detector de cruzamento zero

Em um circuito detector de cruzamento zero, o terminal não inversor do op-amp é conectado ao terra como uma tensão de referência e uma entrada de onda senoidal (Vin) é alimentada ao terminal inversor do op-amp, como você pode ver no diagrama de circuito. Essa tensão de entrada é então comparada com a tensão de referência. Qualquer IC amplificador operacional de uso geral pode ser usado aqui, nós usamos o amplificador operacional IC LM741.

Agora, quando você considera o meio ciclo positivo da entrada da onda senoidal. Sabemos que, quando a tensão na extremidade não inversora é menor do que a tensão na extremidade inversa, a saída da saída do Op-amp é Baixa ou de saturação negativa. Portanto, receberemos uma forma de onda de tensão negativa.

Então, no meio ciclo negativo da onda senoidal, a tensão na extremidade não inversora (tensão de referência) torna-se maior do que a tensão na extremidade invertida (tensão de entrada), de modo que a saída do Op-amp torna-se Alta ou de saturação positiva. Portanto, receberemos uma forma de onda de tensão positiva, como você pode ver na imagem abaixo:

Portanto, é claro que este circuito pode detectar o cruzamento zero da forma de onda, mudando sua saída de negativa para positiva ou de negativa para positiva.

Detector de Zero Crossing usando optoacoplador

Como já mencionamos, existem muitas maneiras de projetar um Detector de Zero Crossing. Aqui, no circuito abaixo, estamos usando um opto-acoplador para o mesmo. Ao observar a forma de onda de saída, você pode ver que a forma de onda de saída está ficando ALTA apenas quando a onda CA de entrada cruza zero todas as vezes.

Abaixo está a forma de onda de saída do circuito detector de cruzamento zero usando optoacoplador:

A saída de pulso de cruzamento zero está ficando ALTA em 0⁰, 180⁰ e 360⁰ ou podemos dizer a cada 180⁰.