ゼロクロッシング検出回路は、コンパレータとしてオペアンプの便利なアプリケーションです。これは、ゼロ電圧を超えている間の正弦波形の正から負への変化、またはその逆の変化を追跡するために使用されます。方形波発生器としても使用できます。ゼロクロッシング検出器には、タイムマーカージェネレーター、位相計、周波数カウンターなどの多くのアプリケーションがあります。ゼロクロッシング検出器は、トランジスタの使用、オペアンプの使用、オプトカプラーICの使用などのさまざまな方法で設計できます。この記事では、オペアンプを使用してゼロ交差検出回路を構築します。前述のように、ここではオペアンプがコンパレータとして機能します。
ゼロクロッシング検出器の理想的な波形を以下に示します。
上記の波形から、正弦波がゼロを横切るたびに、オペアンプの出力が負から正、または正から負にシフトすることがわかります。正弦波が正から負に、またはその逆に交差すると、負から正にシフトします。これは、波形が毎回ゼロと交差していることをゼロ交差検出器が検出する方法です。出力波形が方形波であることがわかるように、ゼロ交差検出器は方形波発生回路とも呼ばれます。
オペアンプの詳細については、他のオペアンプ回路を確認してください。
必要な材料
- オペアンプIC（LM741）
- 変圧器（230Vから12V）
- 9V電源
- 抵抗器（10k – 3nos）
- ブレッドボード
- 接続線
- オシロスコープ
回路図
230v電源は12-0-12Vトランスに供給され、その位相出力はオペアンプの2番目のピンに接続され、ニュートラルはバッテリーのアースと短絡しています。バッテリーのプラス端子は、オペアンプの7番目のピン（Vcc）に接続されています。
ゼロクロッシング検出回路の動作
ゼロクロッシング検波回路では、オペアンプの非反転端子が基準電圧としてグランドに接続され、正弦波入力（Vin）がオペアンプの反転端子に供給されます。回路図で。次に、この入力電圧が基準電圧と比較されます。ここでは、任意の汎用オペアンプICを使用できます。ここでは、オペアンプICLM741を使用しました。
ここで、正弦波入力の正の半サイクルを検討します。非反転端の電圧が反転端の電圧よりも低い場合、オペアンプ出力の出力は低または負の飽和であることがわかっています。したがって、負の電圧波形を受信します。
次に、正弦波の負の半サイクルで、非反転端の電圧（基準電圧）が反転端の電圧（入力電圧）よりも大きくなるため、オペアンプの出力はHighまたは正の飽和状態になります。したがって、次の画像に示すように、正の電圧波形を受信します。
したがって、この回路は、出力を負から正、または負から正に切り替えることにより、波形のゼロ交差を検出できることは明らかです。
オプトカプラーを使用したゼロ交差検出器
すでに述べたように、ゼロクロッシング検出器を設計する方法はたくさんあります。ここで、以下の回路では、同じためにオプトカプラーを使用しています。出力波形を観察すると、入力AC波が毎回ゼロを横切るときにのみ出力波形がHIGHになっていることがわかります。
以下は、オプトカプラーを使用したゼロ交差検出回路の出力波形です。
ゼロ交差パルス出力は、0⁰、180⁰、および360⁰でHIGHになります。つまり、180⁰ごとに言うことができます。