大家好，我是李工，創作不易，希望大家多多支援我。今天給大家分享的是：過零檢測器、過零檢測電路。
一、什麼是過零檢測器（ZCD）？
過零檢測器檢測輸入信号過零值或零電壓電平的次數。零檢測器基本上是一個比較器電路，将輸入的正弦信号或正弦波信号與零電壓電平進行比較。
換句話說，我們可以說檢測到電壓從正電平變為負電平，從負電平變為正電平。當輸入電壓越過零電平到高電平或高電平到零時，過零檢測器的輸出會發生變化。
過零檢測電路
過零檢測器将輸入信号與零參考電壓 (Vref ) 進行比較。它通過從低切換到高來改變 +V sat 或 -Vsat 的輸出，反之亦然。當輸入越過零參考電壓時。當輸入電壓信号稍微高于或低于 0v 時，輸出會迅速變化。可以使用通用運算放大器、使用光耦合器或使用半導體來制作過零檢測器。
二、過零檢測器的原理
1、反相過零檢測電路
在反相過零檢測電路中，我們将零電壓基準與同相輸入引腳連接配接，如下圖所示。
該電路代表使用 LM741 運算放大器的過零檢測器電路。在這種配置中，我們将信号電壓施加到反相端子，将零電壓參考信号施加到同相輸入。2N2222 NPN 半導體将電壓電平轉換為數字信号。
反相過零檢測電路
仿真結果圖表示來自半導體引腳的輸出信号。
- 在正弦波的正半周期内，Vin - > Vin +（即接地），是以輸出将等于 -15 V，但半導體将保持關閉，我們将在半導體集電極端子處獲得數字高信号。
- 同樣，在從正周期轉換到負周期後，零參考電壓Vin+将變得大于負電壓信号，比較器輸出将變為+15V。
但它會打開半導體。我們将在輸出端獲得數字低信号。
反相過零檢測電路仿真波形圖
2、同相過零檢測電路
除了輸入引腳與 Vin+ 和 Vin- 輸入信号的連接配接外，這種類型的工作方式完全相同。在同相過零檢測器中，輸入電壓加到同相端，反相端接地，使參考電壓為零。這是同相過零檢測的電路圖：
同相過零檢測電路
- 當 Vin+ 小于零參考電壓 Vin- 時，我們的輸出電壓等于 +15 V。
- 由于半導體，我們在集電極輸出端得到一個數字低或零電壓信号。半導體導通并使集電極端子與地短路。
- 在 Vin+ 的正半周期内，輸出将為數字高電平。因為 Vin+ 變得大于零參考電壓 Vin-。我們在輸出引腳上得到 -15 V 電壓，半導體保持關閉。
同相過零檢測電路
3、帶脈沖輸出的過零檢測電路
從上面的仿真結果可以清楚地看出，隻要正弦波通過零參考電壓，兩個輸出信号就會從數字高電平變為低電平或從低電平變為高電平。但在那之後，數字要麼保持數字高，要麼保持數字低。
現在，當正弦波從正周期變為負周期或負周期變為正周期時，如果你隻想在短時間内獲得脈沖，該怎麼辦？該電路僅在周期轉換時提供輸出脈沖。
- 全橋電路将負半周期轉換為正半周期。
- 半導體和電阻網絡用作上升沿檢測器。它将運算放大器的輸出變為脈動輸出。
帶脈沖輸出的過零檢測電路
前面的例子和這個例子之間的唯一差別是邊緣檢測電路。我們使用 LM358 運算放大器作為比較器。當我們想在任何微控制器上使用過零檢測器時，類似正方形的輸出對我們沒有好處。該脈沖輸出顯示從正周期到負周期的正弦波變化，反之亦然。
帶脈沖輸出的過零檢測電路
4、使用光耦合器進行過零檢測
該電路在正弦波的每個零電壓參考上提供脈沖輸出， 4N25 光耦合器在兩個正周期期間保持開啟，因為全橋電路将負周期轉換為正周期。
- 當光耦合器打開時，輸出将為零，因為輸出将是參考地。
- 在正弦波過零時，光耦合器關閉，輸出端出現 Vcc 幅度的脈沖。
使用光耦合器進行過零檢測
三、過零檢測器作用
- ZCD 作為相位計
- ZCD 作為時間标記生成器
- 交流電源控制器
- 感應電機速度控制和軟啟動器
- 使用 Arduino 等的晶閘管觸發角控制
以上就是關于過零檢測電路的知識，希望大家多多支援我，得點贊，關注，有問題歡迎在評論區留言，大家一起讨論。
文章來源：https://microcontrollerslab.com/zero-crossing-detection-circuits-examples
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