Comment créer un circuit de détection de passage à zéro

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Faire un circuit de détection de passage à zéro est en fait très facile et il pourrait être appliqué efficacement pour protéger les équipements électroniques sensibles contre les surtensions de l'interrupteur secteur.

Un circuit de détection de passage à zéro est principalement utilisé pour protéger les appareils électroniques contre les surtensions de mise en marche en garantissant que lors de la mise sous tension, la phase du secteur «entre» toujours dans le circuit à son premier point de passage par zéro.
Étrangement, à l'exception de «wikipedia», aucun autre site en ligne de premier plan n'a jusqu'à présent abordé cette application cruciale d'un concept de détecteur de passage à zéro, j'espère qu'ils mettront à jour leurs articles après avoir lu cet article.



Qu'est-ce qu'un détecteur de passage à zéro?

Nous savons tous que notre phase CA secteur est composée de phases de tension sinusoïdale alternative, comme indiqué ci-dessous:

Dans ce courant alternatif alternatif, le courant peut être vu alternant à travers la ligne centrale zéro et à travers les niveaux de crête positifs supérieurs et inférieurs négatifs, à travers un angle de phase particulier.



Cet angle de phase peut être vu augmenter et diminuer de façon exponentielle, ce qui signifie qu'il le fait de manière graduelle croissante et descendante.

Le cycle alterné dans un courant alternatif se produit 50 fois par seconde pour le secteur 220V et 60 fois par seconde pour les entrées secteur 120V, comme défini par les règles standard. Cette réponse de 50 cycles est appelée fréquence 50 Hz et la fréquence 60 Hz est appelée fréquence 60 Hz pour ces prises de courant dans nos maisons.

Chaque fois que nous allumons un appareil ou un appareil électronique sur le secteur, il est soumis à une entrée soudaine de la phase AC, et si ce point d'entrée se trouve au sommet de l'angle de phase, cela pourrait impliquer un courant maximal forcé à l'appareil. au point de commutation ON.

Bien que la plupart des appareils soient prêts pour cela et puissent être équipés d'étages de protection utilisant des résistances, ou NTC ou MOV, il n'est jamais recommandé de les soumettre à de telles situations imprévisibles soudaines.

Pour résoudre un tel problème, un étage de détection de passage à zéro est utilisé qui garantit que chaque fois qu'un gadget est allumé avec l'alimentation secteur, le circuit de passage à zéro attend jusqu'à ce que le cycle de phase CA atteigne la ligne zéro, et à ce stade, il allume le secteur. puissance du gadget.

Comment concevoir un détecteur de passage à zéro

La conception d'un détecteur de passage à zéro n'est pas difficile. Nous pouvons le faire en utilisant un opamp, comme indiqué ci-dessous, mais en utilisant un opamp pour un concept simple car cela semble être excessif, nous allons donc également discuter de la façon de l'implémenter en utilisant une conception à base de transistor ordinaire:

Circuit de détection de passage à zéro Opamp

Circuit de détection de passage à zéro utilisant opamp

Remarque: l'entrée CA doit provenir d'un pont redresseur

La figure ci-dessus montre un simple circuit de détecteur de passage par zéro basé sur un amplificateur opérationnel 741 qui peut être utilisé pour toutes les applications nécessitant une exécution basée sur le passage par zéro.

Comme on peut le voir, le 741 est configuré comme comparateur , dans lequel sa broche non inverseuse est connectée à la terre via une diode 1N4148, ce qui provoque une chute de potentiel de 0,6 V sur cette broche d'entrée.

L'autre broche d'entrée n ° 2, qui est la broche inverseuse de l'iC, est utilisée pour la détection de passage à zéro et est appliquée avec le signal CA préféré.

Comme nous savons que tant que le potentiel de la broche n ° 3 est inférieur à celui de la broche n ° 2, le potentiel de sortie de la broche n ° 6 sera de 0 V, et dès que la tension de la broche n ° 3 dépasse la broche n ° 2, la tension de sortie bascule rapidement au 12V (niveau d'alimentation).

Par conséquent, dans le signal CA d'entrée alimenté pendant les périodes où la tension de phase est bien au-dessus de la ligne zéro, ou au moins au-dessus de 0,6 V sur la ligne zéro, la sortie de l'amplificateur optique montre un potentiel zéro ... mais pendant les périodes où le phase est sur le point d'entrer ou de traverser la ligne zéro, la broche n ° 2 subit un potentiel inférieur à la référence de 0,6 V comme défini pour la broche n ° 3, provoquant une réversion immédiate de la sortie à 12 V.

Ainsi, la sortie pendant ces points passe au niveau haut 12v, et cette séquence continue à se déclencher à chaque fois que la phase franchit la ligne zéro de son cycle de phase.

La forme d'onde résultante peut être vue à la sortie du CI qui exprime clairement et confirme la détection de passage à zéro du CI.

Utilisation d'un circuit BJT optocoupleur

Bien que le détecteur de passage à zéro opamp décrit ci-dessus soit très efficace, il peut être mis en œuvre en utilisant un optocoupleur BJT ordinaire avec une précision raisonnablement bonne.

Circuit de détection de passage à zéro basé sur un optocoupleur

Remarque: l'entrée CA doit provenir d'un pont redresseur

En se référant à l'image ci-dessus, le BJT sous la forme d'un phototransistor associé à l'intérieur d'un optocoupleur peut être effectivement configuré comme un circuit de détection de passage à zéro le plus simple .

Le secteur AC est alimenté à la LED de l'amplificateur opérationnel via une résistance de haute valeur. Pendant ses cycles de phase tant que la tension du secteur est supérieure à 2 V, le phototransistor reste en mode conducteur et la réponse de sortie est maintenue à près de zéro volt, cependant pendant les périodes où la phase atteint la ligne zéro de sa course, la LED à l'intérieur du L'opto s'arrête provoquant également la coupure du transistor, cette réponse provoque instantanément l'apparition d'une logique haute au point de sortie indiqué de la configuration.

Circuit d'application pratique utilisant la détection de passage à zéro

Un exemple pratique de circuit utilisant une détection de passage à zéro peut être vu ci-dessous, ici le triac n'est jamais autorisé à être commuté à un autre point de phase à l'exception du point de passage à zéro, chaque fois que l'alimentation est activée.

Cela garantit que le circuit est toujours tenu à l'écart de la surtension de commutation ON et de ses dangers pertinents.

Circuit de détection de passage à zéro BJT unique

Remarque: l'entrée CA doit provenir d'un pont redresseur

Dans le concept ci-dessus, un triac est déclenché par un petit signal SCR commandé par un PNP BJT. Ce PNP BJT est configuré pour exécuter une détection de passage à zéro pour la commutation sûre prévue du triac et de la charge associée.

À chaque fois que l'alimentation est mise sous tension, le SCR obtient son alimentation anodique de la source de déclenchement CC existante, mais sa tension de grille est activée uniquement au moment où l'entrée passe par son premier point de passage à zéro.

Une fois que le SCR est déclenché au point de passage à zéro sûr, il déclenche le triac et la charge connectée, et à son tour devient verrouillé, assurant un courant de porte continu pour le triac.

Ce type de commutation aux points de passage par zéro à chaque mise sous tension assure une mise en marche sûre et cohérente de la charge, éliminant tous les dangers possibles normalement associés à une mise sous tension soudaine du secteur.

Élimination du bruit RF

Une autre grande application d'un circuit de détection de passage à zéro est pour élimination du bruit dans les circuits de commutation triac . Prenons l'exemple d'un circuit de gradateur de lumière électronique , nous trouvons normalement de tels circuits émettant beaucoup de bruit RF dans l'atmosphère et également dans le réseau électrique provoquant une décharge inutile d'harmoniques.

Cela se produit en raison de l'intersection rapide de la conduction triac à travers les cycles positifs / négatifs via la ligne de passage à zéro ... en particulier autour de la transition de passage à zéro où le triac est soumis à une zone de tension indéfinie, ce qui le fait produire des transitoires de courant rapides qui en tour sont émis sous forme de bruit RF.

Un détecteur de passage à zéro s'il est ajouté aux circuits à base de triac , élimine ce phénomène en permettant au triac de ne se déclencher que lorsque le cycle AC a parfaitement franchi la ligne zéro, ce qui assure une commutation propre du triac, éliminant ainsi les transitoires RF.

Référence:

Circuit de passage à zéro




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