过零检测.docx

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过零检测

整个主控板上有三种电压：

AC220V、DC12V和DC5V。

AC220V直接给压缩机、室外风机、室内风机和负离子产生器供电；AC220V经过降压，变为DC12V和DC5V，用于继电器和微控系统供电。

供电系统如图4-3所示，AC220V先经过变压器降压，然后从插座J1输入，经过整流桥进行全波整流，通过电容C2滤波，得到DC12V，再经过稳压片7805稳压，得到DC5V。

图中的采样点ZDS用于过零点的检测，二极管D1防止滤波电容C2对采样点ZDS的影响。

图4-3供电系统

4.4过零检测电路

过零检测电路如图4-4所示，用于检测AC220V的过零点，在整流桥路中采样全波整流信号，经过三极管及电阻电容组成整形电路，整形成脉冲波，可以触发外部中断，进行过零检测。

采样点和整形后的信号如图4-5所示。

过零检测的作用是为了控制光耦可控硅的触发角，从而控制室内风机风速的大小。

图4-4过零检测电路

本文介绍的这种过零调功电路虽然简单，却能可靠的工作。

它适合于各类电热器具的调功，串激式电机的调功等。

可供电气工作人员参考。

字串6

 　该装置的电路工作原理如图1所示（）。

它是由电源电路、交流电过零检测电路、十进制计数器/脉冲分配器及双向可控硅等组成。

220V市电经电源变压器T降压后，由二极管VD1、VD2构成的全波整流电路整流，由C滤波后供给整机电路工作。

经二极管VD3、VD4全波整流后，得到的脉动直流电压经R1后加到运算放大器IC1的反相输入端。

当脉动电压过零（也就是交流电压过零）时，IC1便出现过零脉冲。

   　IC2用于对过零脉冲进行计数和脉冲分配，从而产生可控硅触发信号。

S是功率调节开关，通过S改变IC2计数方式来调节交流负载的功率。

例如，当S位于“3”档时，IC2进行四进制计数，每输入4个过零脉冲仅产生2个触发脉冲去触发双向可控硅导通，因而该档为半功率档。

图中给出了4档，由于IC2具有10个输出端，将这些输出端适当的组合，就可以获得不同的功率档。

VT接成一个大电流开关，可对不同通流量的可控硅VS进行大电流触发，从而使之可靠地工作。

   　其中IC1采用通用运算放大器集成电路（如LM324N、TL082等）。

IC2采用CD4O17。

VT采用3DK4或其它中功率开关三极管均可，β≥1OO。

VS应根据负载的电流来选择，其耐压不低于600V，感性负载其耐压值还可提高。

T采用2～3W的电源变压器，次级电压力9V。

S为调功选择开关，可选用瓷质波段开关。

其它元器件无特殊要求，可按图示数值选用。

过零检测/脉冲捕获//单片机/16位定时器A原理。

下面主要阐述该电路的工作原理：

图2模拟部分原理图

考虑到交流信号中可能含有一定的直流信号，而直流信号会引起交流波形的上移或下移，这可能会导致原有交流信号没有零点，这就谈不上过零检测、周期脉冲了，因此要根据交流信号的实际情况，在交流信号的出口处用设个适当的电容，起到隔直的作用。

R1和R2是限流电阻，保护后面的稳压管、二极管、光电耦合器在额定功耗范围内。

由于这里的交流信号源选取的是220V市电正弦信号，所以R1和R2的阻值要比较大而且功率要比较大，该系统使用的是、1W的电阻。

D1和D2是齐纳稳压管，主要作用是限压，保护整流桥的整流二极管使其反向电压在范围之内。

该系统选用的稳压管型号是1N4736其稳压范围是，远远小于整流二极管的反向耐压。

图3为稳压管的端电压（即图1中的Vi1－Vi2）波形。

图3稳压管的端电压波形

D3是整流桥，将交流电进行全波整流，使电流方向恒定。

图4为整流桥两端的电压（即图中的V1-V3）波形。

图4整流桥的端电压波形

U2是光电耦合器，其作用有二：

信号转变功能，将整流后的交流信号转变为脉冲信号；强弱电隔离功能，使强电部分和弱电部分在电气上处于隔离状态，在强电部分发生故障时不会损坏后面的弱电电路包括单片机系统。

该系统使用的型号是4N25，有良好的开关特性，而且它的开关时间可以通过基级电阻进行调节，

其集电极—发射级的电压（V5）波形，见图6。

图5光电耦合器（4N25）的集电极—发射级的电压波形

Q1为三级管，作用是将V5的脉冲信号转化为单片机所能识别的高低电平（0－3.3V）。

因此Q1必须工作开关状态，即工作在饱和状态和截至状态不断切换的过程中。

系统中的电阻R6和R7阻值的选取主要使三级管工作在开关状态。

图6为Q1工作在开关状态的几个指标R6上的电流r6[i]=Ib，R7上的电流r7[i]=Ic，V5＝Vbe，V6＝Vce。

图6三级管的开关特性

由图6可以看出三级管工作在饱和状态下，而工作在截至状态下，起到了良好的开关特性。

TA0就直接进入单片机，R8是限流电阻防止进入单片机的电流过大。

过零检测的作用可以理解为给主芯片提供一个标准，这个标准的起点是零电压，可控硅导通角的大小就是依据这个标准。

也就是说塑封电机高、中、低、微转速都对应一个导通角，而每个导通角的导通时间是从零电压开始计算的，导通时间不一样，导通角度的大小就不一样，因此电机的转速就不一样。

1.       电路原理图

1.       工作原理简介

D5、D6电压取自变压器次级A、B两点（~14v），经过D5、D6全波整流，形成脉动直流波形，电阻分压后，再经过电容滤波，滤去高频成分，形成C点电压波形；当C点电压大于0.7V时，三极管Q2导通，在三极管集电极形成低电平；当C点电压低于0.7V时，三极管截止，三极管集电极通过上拉电阻R4，形成高电平。

这样通过三极管的反复导通、截止，在芯片过零检测端口D点形成100Hz脉冲波形，芯片通过判断，检测电压的零点。

1.       各元器件作用及注意事项

 3.1　D5、D6前期选用1N4148，由于耐压偏低，损坏后出现运行灯闪烁（风机失速保护）和所有指示灯闪烁（无过零信号保护）等故障，因此今后设计和维修都必需选择1N4007。

3.2　Q2可选用9014三极管或D9D贴片三极管；该三极管开路、短路都会造成开机后内风机不转，一分钟后出现失速保护。

　只要元件不用错，该电路一般不会出问题。

过零检测模块

　　220V市电通过9V双抽头同芯工频变压器降压后进行交流取样，同时还为单片机系统供电，并提供给运算放大器NE5532工作所需的正负电压。

过零检测电路的工作过程是：

NE5532反相端接地，同相端接变压器次级50Hz无相移的取样交流信号，经开环放大后，通过限流电阻R1和5V稳压二极管D1限幅整形后，输出满足单片机I/O输入要求的TTL信号。

该TTL信号在市电过零点翻转，上升沿、下降沿处为过零点。

模拟部分硬件电路图，包括电源、过零采样和可控硅接口电路。

220V市电由外接电源插头输入，串联可控硅电路后，外接扩展电源接线板输出。

同时，经220V-9V×2变压器降压、整流、滤波后，提供本系统所需的低压电源，包括±9V和+5V电源，+5V是经过7805稳压后得到的，为单片机系统供电。

过零采样电路由运算放大器NE5532反相端接地，同相端接变压器次级50Hz交流信号，经开环放大、整形后输出满足单片机I/O输入要求的TTL信号。

图2中与输入插头、输出接线板相连的导线加粗，表示需承载大电流通过，串联其中的保险管，以保证输出电路短路时的系统安全。

可控硅控制电路选用的是双向大功率可控硅BTA20，还需加装散热片。

过零检测调光器

性能优良的调光电路

多数调光电路虽然简单易做，但都不稳定，特别是在弱光时经常出现闪光现象，使用起来极其不便。

本文介绍的调光电路采用电力线过零检测，可控硅同步触发，导通角0°～180°,稳定可靠。

电路原理如上图：

C2、D1、D2、D3、C3构成电路所需5V电源。

IC1A及外围电路构成交流电过零检测，在IC1的①脚上产生与交流电过零时相对应的负向脉冲，经R6、D7、C5构成的积分电路产生与电力交流同步的锯齿波加至IC1的⑤脚，与⑥脚的基准电压相比较，当此锯齿波电压低于⑥脚的基准电压时，⑦脚为低位，当此锯齿波电压高过⑥脚基准电压时，⑦脚输出高电位触发可控硅导通。

调节⑥脚基准电压的高低，即可改变可控硅进入导通的时间从而达到调光的目的。

因此采用该电路加上不同的控制电路还可构成触摸调光、遥控调光、自动调光等功能更强的电路。

字串3

电路制作：

只要元件正确即可。

R7作为导通角最大值的设定电阻，R9是导通角的最小值设定电阻，这两个电阻可用定值电阻。

R8为调光电阻。

如果想进一步简化，电路中的C4、C6、R11可以不用。

可控硅过零触发调压器

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2、同步电压过零检测电路

如图2所示,同步电压由变压器原边输入,经变压器隔离后的副边电压经R1和C1组成的移相电路移相，通过运放TLC274进行过零比较、光耦6N136光电隔离后，通过74HC14反相后送到单片机的过零检测输入。

当同步电压过零时，过零检测输入高电平。

其他时候，过零检测输入低电平。