Circuito detector de cruce por cero

Un circuito detector de cruce por cero es una aplicación útil de amplificador operacional como comparador. Se utiliza para rastrear el cambio en la forma de onda sinusoidal de positivo a negativo o viceversa mientras cruza el voltaje cero. También se puede utilizar como generador de ondas cuadradas. El detector de cruce por cero tiene muchas aplicaciones como generador de marcador de tiempo, medidor de fase, contador de frecuencia, etc. Un detector de cruce por cero puede diseñarse de muchas formas, como mediante transistor, amplificador operacional o IC de optoacoplador. En este artículo usaremos Op-amp para construir un circuito detector de cruce por cero y como se mencionó anteriormente, Op-amp funcionará como comparador aquí.

La forma de onda ideal para el detector de cruce por cero se muestra a continuación:

Puede verse en la forma de onda anterior que siempre que la onda sinusoidal cruza cero, la salida del amplificador operacional cambiará de negativo a positivo o de positivo a negativo. Cambia de negativo a positivo cuando la onda sinusoidal cruza de positivo a negativo y viceversa. Así es como un detector de cruce por cero detecta cuando la forma de onda cruza por cero cada vez. Como puede observar, la forma de onda de salida es una onda cuadrada, por lo que un detector de cruce por cero también se denomina circuito generador de onda cuadrada.

Para obtener más información sobre los amplificadores operacionales, consulte otros circuitos de amplificadores operacionales.

Material requerido

• IC de amplificador operacional (LM741)
• Transformador (230V a 12V)
• Suministro de 9V
• Resistencia (10k - 3nos)
• Tablero de circuitos
• Conexión de cables
• Osciloscopio

Diagrama de circuito

El suministro de 230v se proporciona a un transformador de 12-0-12V, y su salida de fase está conectada al ^2º Pin del amplificador operacional y el neutro está en corto con la tierra de la batería. El terminal positivo de la batería está conectado a la 7 ^º pin (Vcc) del op-amp.

Funcionamiento del circuito detector de cruce por cero

En un circuito detector de cruce por cero, el terminal no inversor del amplificador operacional se conecta a tierra como voltaje de referencia y una entrada de onda sinusoidal (Vin) se alimenta al terminal inversor del amplificador operacional, como puede ver en el diagrama del circuito. Esta tensión de entrada se compara luego con la tensión de referencia. Aquí se puede utilizar cualquier IC de amplificador operacional de propósito general, hemos utilizado IC de amplificador operacional LM741.

Ahora, cuando considere el semiciclo positivo de la entrada de la onda sinusoidal. Sabemos que, cuando el voltaje en el extremo no inversor es menor que el voltaje en el extremo inversor, la salida de la salida del amplificador operacional es Baja o de saturación negativa. Por lo tanto, recibiremos una forma de onda de voltaje negativo.

Luego, en el semiciclo negativo de la onda sinusoidal, el voltaje en el extremo no inversor (voltaje de referencia) se vuelve mayor que el voltaje en el extremo inversor (voltaje de entrada), por lo que la salida del amplificador operacional se vuelve alta o de saturación positiva. Por lo tanto, recibiremos una forma de onda de voltaje positivo, como puede ver en la siguiente imagen:

Por lo tanto, está claro que este circuito puede detectar el cruce por cero de la forma de onda cambiando su salida de negativo a positivo o de negativo a positivo.

Detector de cruce por cero con optoacoplador

Como ya hemos mencionado, hay muchas formas de diseñar un detector de cruce por cero. Aquí, en el circuito a continuación, estamos usando un optoacoplador para el mismo. Al observar la forma de onda de salida, puede ver que la forma de onda de salida se pone ALTA solo cuando la onda de CA de entrada cruza cero cada vez.

A continuación se muestra la forma de onda de salida del circuito del detector de cruce por cero utilizando un optoacoplador:

La salida de pulsos de cruce por cero se pone ALTA a 0⁰, 180⁰ y 360⁰ o podemos decir después de cada 180⁰.