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  • 220V交流电怎么过零检测
    • 发布时间:2024-09-13 23:36:25
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    220V交流电怎么过零检测
    需要说明的是,这里的过零检测指的是在交流回路的中的过零检测,对于我们最常接触的交流电就是我们使用的220V的市电了。
    1、什么是过零检测
    在交流回路中,电压随时间的变化是正弦波,当波形由正半周向负半周转换或者由负半周向正半周转换时,经过x坐标的点就是过零点。所谓 过零检测,就是对过零点进行检测,判断交流电是否到达这个点 ,如下图所示:
    220V交流电过零检测
    1.1 为何需要过零检测
    为什么需要过零检测,简单来说就是:为了让使用交流电的系统更加安全稳定,同时方便对系统进行控制。
    我们知道交流电的电压是在一直变化的,如果我们的用电系统开关的时候都处于电压高点,那么这个时候的电流也会对应的比较大,忽然间打开关短对系统会造成一定的 “冲击”,有时候也会产生一些电弧火花,就是所谓的浪涌,这样存在安全隐患,在一些带大功率负载的交流回路中,风险会更大。如果我们系统能够知道每次过零点的时间,在这个时候去进行开关控制,那么可以使得系统安全稳定。另外,我们通过检测交流电信号的过零点,可以实现交流电电子设备的开关控制、电流采样和保护功能,在调光开关/调光器、电机调速产品中,可从零点开始控制交流电导通角的大小,实现调光灯具亮度、电机速度的调节。
    2、如何做过零检测
    首先要明白,我们做过零检测,最直观的是检测什么? 实际上就是电压。电压变成0的时候,就是零点。如何检测,我这里直接先告诉大家,从结果来看,最常见的过零检测电路有如下两种方式:
    第一种,过零点时候电路末端会输出脉冲,如下图:
    220V交流电过零检测
    第二种,过零点的时候,电路末端电平会发生变化,如下图:
    220V交流电过零检测
    当然 ,直接ADC采样也是一种方式,但是相对前面这两种用得不多。
    2.1 光耦
    说到光耦之于220V交流的应用,之前分享过一个电路:
    220V交流电过零检测
    当时的需求只是需要检测是否有220V交流电信号存在,使用了双向光耦,其中右边输出的地方特意加了一个2.2uF的电容防止过零点时候电压突变。我们稍微变通一下,电路变成如下,是不是理论上就能够产生下图所示的输出:
    220V交流电过零检测
    当然,如果我们做一下整流,也可以使得输出脉冲信号,如下图:
    220V交流电过零检测
    2.2 比较器/运放
    对于比较器以及后面的三极管而言,我们一般来说需要先降压,然后进行处理,是比较妥当的一种方式,比如下面图的示例:
    220V交流电过零检测
    上面的设计是脉冲,通过R22, R21控制小于Vcc/101电压的时候 (如果VCC为3.3V ,阀门大概在0.03V) , 输出S2会输出一个高电平信号,因为时间很短,所以结果为脉冲。
    当然大家也可以把比较器的负输出端连接GND ,也就是0V ,然后+输入端连接降压后但是不整流的输入(220V的交流变成低压的交流),这样输出S2就能形成方波输出,但是不整流需要额外注意一些问题。
    2.3 三极管/MOS管
    对于三极管和MOS管来说,与上面的比较器也是类似的,直接上个示意图:
    220V交流电过零检测
    需要说明的是,通过三极管或者MOS管判断的输出脉冲,会比上面使用比较器的脉冲会宽一些。三极管0.7V就导通了,MOS管可能会更大一些,比如有些1.0V左右就导通了。
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