Детектор перехода сетевого напряжения через ноль

Детектор перехода сетевого напряжения через ноль, при использовании микроконтроллеров в схемах регулирования в обычной сети иногда необходимо знать момент перехода напряжения синусоидальной формы через ноль, т.е. точку, в которой уровень напряжения питания практически равен нулю. Исходя из этой необходимости, представлена схема, которая основана на известной схеме с одним транзистором и диодом.

Однако у оригинального решения не было гальванической развязки сетевой части и логического выхода. В конструкции приведенной схемы упор был сделан на простоту и малое потребление – при входном напряжении детектора 230 В удалось снизить его потребляемую мощность всего до 0,1 Вт. Схема детектор перехода сетевого напряжения через ноль представлена ​​на рисунке.

Детектор перехода сетевого напряжения через ноль

Сетевое напряжение 230 В/50 Гц подается на клеммы L1 (фазный провод) и N (нулевой провод) разъема К1. Схема питания детектора включает компоненты D1., R1, R2, R3, D2 и C1 стабилитрон D2 имеет напряжение стабилизации 30 В, так что конденсатор C1 может иметь минимально возможную емкость. Большие колебания напряжения на С1 между положительными импульсами не имеют значения, поскольку из-за большой разницы напряжений питания С1 и D3 напряжение на диоде D3 меняется незначительно.

Диод D3 (любой светодиод) используется как источник опорного напряжения, которое сравнивается с напряжением, поступающим с вывода L1 через резисторы R5, R6, R7 на базе Т1, управляющего остальной частью схемы. Когда напряжение между базой транзистора Т1 и землей (клемма N) примерно на 0,7 В меньше напряжения на светодиоде D3, транзистор Т1 начинает открываться и при наличии достаточного тока, протекающего на базу Т2, светодиод в оптопаре IC1 загорается (его ток определяется сопротивлением резистора R10).

Выходной транзистор IC1 переключает ток, протекающий через резистор R11. Поскольку напряжение на светодиоде D3 относительно очень мало по сравнению с напряжением сети, на клемме ТТЛ разъема К2 появляется импульс, который становится активным, когда напряжение сети пересекает ноль. Выход ТТЛ способен обеспечить достаточный ток для управления одним ТТЛ-вход. Благодаря небольшой ширине импульса на выходе ТТЛ весь детектор потребляет очень небольшой ток из сети.

Диоды D4, D5 и D6 это Шоттки и служат защитой от перенапряжения транзисторов Т1 и Т2 в положительных и отрицательных импульсах сетевого напряжения, поскольку оба транзистора большую часть времени закрыты. Резисторы R1, R2, R3, R5, R6, R7 миниатюрные, по три последовательно, чтобы распределить потери мощности. Транзисторы Т1 и Т2 подбираем с максимально возможным коэффициентом усиления по току. Используемая оптопара 1С1 это PC817 гарантирует электрическую прочность 5 кВ и поэтому подходит для гальванической развязки сети от остальной части схемы.

При настройке детектора лучше всего подключить к источнику питания D2 напряжение 12 В, а к гальванически развязанному выходу — напряжение 5 В. Путем увеличения и уменьшения напряжения на клемме L1 разъема К1 можно проверить, переключаются транзисторы Т1 и Т2, включая выходной транзистор оптопары IC1. После этого к L1 желательно подключить генератор напряжения прямоугольной формы с достаточной амплитудой и частотой 100 Гц и проверить выходное напряжения на выводе ТТЛ разъема К2 осциллографом. Только после этого подключаем детектор к напряжению 230 В и смотрим реальные импульсы на гальванически развязанном ТТЛ-выходе.

Оставьте комментарий