כיצד ליצור מעגל גלאי מעבר אפס

הכנת מעגל גלאי מעבר אפס היא למעשה קלה מאוד וניתן ליישם אותה בצורה יעילה להגנה על ציוד אלקטרוני רגיש מפני נחשולי מתח.

מעגל גלאי מעבר אפס משמש בעיקר להגנה על מכשירים אלקטרוניים מפני נחשולי הפעלה על ידי כך שהוא מבטיח שבמהלך הפעלת החשמל מופעל שלב הרשת תמיד 'נכנס' למעגל בנקודת המעבר הראשונה שלו.
באופן מוזר, פרט ל'וויקיפדיה ', אף אתר מקוון מוביל אחר לא התייחס עד כה ליישום מכריע זה של מושג גלאי אפס מעבר, אני מקווה שהם יעדכנו את המאמרים שלהם לאחר קריאת הפוסט הזה.

מהו גלאי אפס מעבר?

כולנו יודעים ששלב ה- AC העיקרי שלנו מורכב משלבי מתח סינוסיים מתחלפים כמוצג להלן:

בזרם חילופין זה מתחלף, ניתן לראות את הזרם מתחלף על פני קו האפס המרכזי ועל פני רמות השיא השליליות החיוביות והתחתונות העליונות, דרך זווית פאזה מסוימת.

ניתן לראות זווית פאזה זו עולה ויורדת באופן אקספוננציאלי, כלומר היא עושה זאת באופן עולה בהדרגה ויורד בהדרגה.

המחזור המתחלף בזרם חילופין קורה 50 פעמים בשנייה לרשת 220V ו 60 פעמים לשנייה עבור כניסות חשמל של 120V כפי שנקבעו על ידי הכללים הסטנדרטיים. תגובת 50 מחזור זו נקראת תדר 50 הרץ ו 60 הרץ נקרא תדר 60 הרץ עבור שקעי חשמל אלה בביתנו.

בכל פעם שאנו מפעילים מכשיר או מכשיר אלקטרוני לרשת החשמל, הוא נתון לכניסה פתאומית של שלב ה- AC, ואם נקודת כניסה זו במקרה נמצאת בשיא זווית הפאזה עלולה לרמוז על זרם מקסימלי הנכפה למכשיר בנקודת ההפעלה.

למרות שרוב המכשירים יהיו מוכנים לכך ויכולים להיות מצוידים בשלבי הגנה באמצעות נגדים, או NTC או MOV, לעולם לא מומלץ להכפיף אותם למצבים בלתי צפויים כל כך בלתי צפויים.

כדי לטפל בבעיה כזו, משתמשים בשלב גלאי מעבר אפס שמבטיח שבכל פעם שגאדג'ט מופעל בכוח החשמל, מעגל מעבר האפס ממתין עד שמחזור שלב ה- AC יגיע לקו האפס, ובנקודה זו הוא יפעיל את הרשת כוח לגאדג'ט.

כיצד לעצב גלאי מעבר אפס

תכנון גלאי אפס מעבר אינו קשה. אנו יכולים לעשות זאת באמצעות אופמפ, כפי שמוצג להלן, אולם באמצעות אופמפ למושג פשוט מכיוון שזה נראה מוגזם, לכן נדון גם כיצד ליישם אותו באמצעות עיצוב מבוסס טרנזיסטור רגיל:

מעגל גלאי מעבר אפס

הערה: קלט AC צריך להיות ממיישר גשר

האיור שלמעלה מציג מעגל גלאי מעבר אפס מבוסס 741 פשוט באמפ אשר ניתן להשתמש בו לכל היישומים הדורשים ביצוע מבוסס אפס מעבר.

כפי שניתן לראות, 741 מוגדר כמשווה , שבו הפין הלא הפוך שלו מחובר לאדמה דרך דיודה 1N4148, מה שגורם לפוטנציאל ירידה של 0.6 וולט בסיכת קלט זו.

סיכת הכניסה השנייה # 2 שהיא הסיכה ההפוכה של ה- iC משמשת לזיהוי מעבר אפס, והיא מוחלת עם אות ה- AC המועדף.

כפי שאנו יודעים שכל עוד פוטנציאל סיכה מספר 3 נמוך יותר מסיכה מס '2, פוטנציאל המוצא בסיכה מס' 6 יהיה 0V, וברגע שמתח סיכה מספר 3 יעלה מעל סיכה מספר 2, מתח המוצא יעבור במהירות ל 12V (רמת אספקה).

לכן בתוך אות ה- AC של קלט ההזנה בתקופות בהן מתח הפאזה נמצא הרבה מעבר לקו האפס, או לפחות מעל ה- 0.6 וולט מעל קו האפס, תפוקת ה- opamp מראה פוטנציאל אפס .... אך בתקופות בהן בשלב עומד להיכנס או לחצות את קו האפס, הסיכה מס '2 חווה פוטנציאל מתחת להפניה של 0.6 וולט כפי שנקבעה לסיכה מס' 3, מה שגורם להיפוך מיידי של הפלט ל 12 וולט.

כך שהפלט במהלך נקודות אלה הופך לרמה גבוהה של 12 וולט, ורצף זה ממשיך להפעיל בכל פעם שהשלב עובר את קו האפס של מחזור הפאזה שלו.

ניתן לראות את צורת הגל המתקבלת בפלט ה- IC שמבטא ומאשר בבירור את זיהוי מעבר האפס של ה- IC.

באמצעות מעגל BJT מצמד אופטי

אף על פי שגלאי המעבר של אפס המעבר הנדון לעיל יעיל מאוד, ניתן ליישם אותו באמצעות מצמד אופטי רגיל BJT בדיוק טוב למדי.

הערה: קלט AC צריך להיות ממיישר גשר

בהתייחס לתמונה לעיל, ניתן להגדיר ביעילות את ה- BJT בצורת פוטו טרנזיסטור המשויך בתוך מצמד אופטו כ- מעגל גלאי אפס המעבר הפשוט ביותר .

את זרם החשמל מוליכים לד נורית ה- opamp באמצעות נגד בעל ערך גבוה. במהלך מחזורי הפאזה שלו כל עוד מתח הרשת מעל 2 וולט, הפוטו-טרנזיסטור נשאר במצב ההולכה ותגובת הפלט מוחזקת כמעט באפס וולט, אולם בתקופות בהן השלב מגיע לקו האפס של נסיעתו, נורית הנורית בתוך אופטו נכבה וגורם לכיבוי הטרנזיסטור, תגובה זו גורמת באופן מיידי להופעה של לוגיקה גבוהה בנקודת הפלט המצוינת של התצורה.

מעגל יישום מעשי באמצעות אפס זיהוי מעבר

ניתן להעיד על מעגל לדוגמא מעשי המשתמש בזיהוי מעבר אפס למטה, כאן לעולם אסור להחליף את הטריאק בשום נקודת פאזה אחרת פרט לנקודת מעבר האפס, בכל פעם שמפעילים את הכוח.

זה מוודא שהמעגל תמיד יתרחק מהנחשול הנוכחי של המתג ומהסכנות הרלוונטיות שלו.

הערה: קלט AC צריך להיות ממיישר גשר

בתפיסה שלעיל, טריאק משוגר באמצעות אות קטן SCR הנשלט על ידי PNP BJT. PNP BJT זה מוגדר לבצע חישת מעבר אפס למיתוג בטוח המיועד של הטריאק והעומס הנלווה.

בכל פעם שההפעלה מופעלת, ה- SCR מקבל את אספקת האנודה ממקור ההדק DC הקיים, אולם מתח השער שלו מופעל רק ברגע בו הקלט עובר דרך נקודת האפס הראשונה שלו.

ברגע שה- SCR מופעל בנקודת מעבר אפס בטוחה, הוא יורה על הטריאק והעומס המחובר, ובתורו הופך להיות נעול ומבטיח זרם שער מתמשך לטריאק.

סוג זה של מעבר בנקודות מעבר אפס בכל הפעלה של חשמל מבטיח הפעלה בטוחה באופן עקבי לעומס ומבטלת את כל הסכנות האפשריות הקשורות בדרך כלל למתג הפעלה פתאומי ברשת.

חיסול רעש RF

יישום נהדר נוסף של מעגל גלאי מעבר אפס נועד ביטול רעש במעגלי מיתוג טריאק . בואו ניקח את הדוגמה של מעגל דימר אור אלקטרוני , בדרך כלל אנו מוצאים מעגלים כאלה המשדרים הרבה רעש RF לאטמוספרה וגם לרשת החשמל הגורמת השלכה מיותרת של הרמוניות.

זה קורה בגלל הצומת המהיר של הולכת הטריאק על פני המחזורים החיוביים / השליליים דרך קו האפס ... במיוחד סביב מעבר אפס המעבר שבו הטריאק נתון לאזור מתח לא מוגדר שגורם לו לייצר מעברי זרם מהירים אשר ב תור נפלטים כרעש RF.

גלאי אפס מעבר אם מתווסף למעגלים מבוססי טריאק , מסלק תופעה זו בכך שהוא מאפשר לטריאק לירות רק כאשר מחזור ה- AC חצה את קו האפס בצורה מושלמת, מה שמבטיח החלפה נקייה של הטריאק, ובכך מבטל את מעברי ה- RF.

התייחסות:

מעגל אפס מעבר