Detector de passagem por zero - Alguém pode explicar?

[jorgeletronico]

Amigos,estou precisando de um detector de passagem por zero da senoide,peguei esse na net.Pelo q entendi(por favor me corrijam e me expliquem) quando a senoide passar pelo zero,o comparador comutara a saida em zero,aterrando resistor de pull up em 12v? ..... quando estiver em 12 a saida sera v+ ,falei besteira ???Alguem pode me dizer se esse circuito funciona e explicar a teoria dele?É pra aprendizado e pra montar meu projeto de dimmer microcontrolado pra chuveiro.

[cabteixeira]

Bom...

O que o projetista fez foi colocar um comparador (um amplificador operacional sem a realimentação, ou seja, com "ganho infinito"). Numa das portas ele colocou o sinal vindo da ponte retificadora e na outra porta colocou um potenciômetro ou trim-pot como referência.

O que o comparador vai fazer é exatamente o que o nome sugere: comparar a tensão entre suas duas entradas.

Quando a tensão na porta não inversora for maior que na porta inversora, teremos a saída em nível alto. Quando a tensão na porta inversora for maior que na não inversora, teremos a saída em nível baixo.

O motivo do resistor de pull-up é que o integrado utilizado tem saídas do tipo coletor aberto (OPEN COLLECTOR)...

Note que pro circuito funcionar como um detector de passagem por zero você terá que ajustar o trim-pot para a tensão que você deseja comparar, ou seja: zero volts (ou bem próximo disso)

[jorgeletronico]

Obrigado mais.........Andei pesquisando e simulando no isis e nao teria q ser aterrado a entrada nao inversora (referencia) e a entrada inversora ser a entrada?Assim enquanto for maior ou igual comutara em +vcc e quando for menor sera igual a -vcc nao e?

[cabteixeira]

nao teria q ser aterrado a entrada nao inversora (referencia)

Veja bem...

O que faz mudar a saída do comparador de um estado para outro?

Imagine um op amp com alimentação simétrica (+Vcc e -Vcc) e sem realimentação (ou seja, configurado como um comparador).

Imagine, ainda, que a entrada inversora esteja aterrada, como referência.

• Quando a entrada não inversora tiver tensão maior que a referência, a saída estará em +Vcc;
  
• Quando a entrada não inversora tiver tensão menor que a referência, a saída estará em -Vcc;
  
• E quando ambas estiverem com o mesmo valor, o que acontece?
  

A resposta?

A saída estará em zero!

No teu caso, não existe fonte simétrica...

Mas só ocorrerá a mudança do estado quando uma entrada for maior que a outra...

Se você amarrar a referência em zero, pode acontecer do comparador não mudar de estado... Principalmente se ocorrer algum ruído no teu circuito.

Assim, o correto é você regular o trim-pot para uma tensão pentelezimamente maior que zero...

a entrada inversora ser a entrada?Assim enquanto for maior ou igual comutara em +vcc e quando for menor sera igual a -vcc nao e?

Depende da tua lógica.

Se você quer que um nível alto quando a senóide estiver em zero, deves utilizar a não inversora como referência; se desejas um nível baixo na passagem por zero, use a inversora como referência.

[Mulder_Fox]

jorgeletronico, o circuito abaixo foi tirado de um livro. Fornece um pulso positivo a cada passagem da senoide por zero.

[aphawk]

jorgeletronico, o circuito abaixo foi tirado de um livro. Fornece um pulso positivo a cada passagem da senoide por zero.

Mulder, eu já tentei usar um circuito desse tipo e me ferrei. Depois que não deu certo é que fui analisar o circuito....

ESSE CIRCUITO SERVE APENAS COMO REFERÊNCIA DE BASE DE TEMPO DE 120 HZ !!!!!

Agora, o que me assusta é estar em um livro dizendo que serve para detectar a passagem por zero..... pois é, a eletrônica deveria ser tratada com mais respeito, com livros sérios, só falta voce me falar que o livro é da mesma editora que publica uma certa revista mensal com uns circuitos que sempre tem algo errado, nem preciso citar o nome né !

Voltando ao circuito :

Se voce só precisa do sinal como base de tempo de 120 Hz, tudo bem, ele serve, mas se voce precisa para saber EXATAMENTE quando a tensão de entrada está passando por zero, dá uma referência totalmente errada e defasada de vários volts, e na comutaçao de alguns tipos de carga pode fazer muita diferença diferença, nào permitindo o controle sobre toda a faixa de potência desejada.

Para que o LED acenda, precisamos de uma corrente mínima de 3 mA, e a corrente máxima que esse opto aguenta é de 60 mA.

Claro que podemos comprar 10 optos e procurar o melhor deles, que funcione com 1,5 ou 2 ma, mas não é o caso de um uso normal.

Com o valor do resistor limitador, que é de 18K no circuito original, vamos ter um erro muito grande pois quando o LED acender, a tensão na entrada já estará alta, bem fora do zero volts.

Precisamos calcular o valor correto do resistor, e ainda assim vamos ter um certo erro.

Para que o Opto acoplador tenha nivel lógico 1 na saida do coletor, a tensão de entrada deve ser um valor tal que a corrente sobre o LED seja inferior a 3 mA, quando a tensão direta sobre o led deve ser em torno de 1.2 Volts mais ou menos. Temos também mais 2 diodos retificadores em série, e que com baixas correntes tem uma tensão direta relativamente alta de mais de 1 volt cada um. Portanto já temos uma tensão mínima de 3.2 Volts quando o Led acende....

Vamos supor que esse circuito será aplicado em 220 Volts, que dá uma tensão de pico de 220V x 1.4 = 308 volts de pico. Neste momento a corrente sobre o LED deve ser menor do que 60 mA.

Vamos calcular o resistor limitador correto para que o LED não queime, limitando a corrente em 50 mA para deixar uma margem de segurança, já sabendo que neste instante as tensões sobre os componentes serão 0.8 volts em cada diodo 1N4004 e 1.3 Volts sobre o LED do opto ( tirei do datasheet ) :

R = (308 - 0.7 - 0.7 - 1.3) / 0,05 = 6,1 K, vamos usar o valor comercial superior que é 6.8K.

Fazendo as contas para calcular a tensão na entrada quando o LED acende, usando agora o resistor de 6K8 :

V = 6800 x 0,003 + 3.2 = 23,6 Volts !!!!!

Ou seja, o circuito detetor de passagem por ZERO na verdade indica que a tensão na entrada está abaixo de 23 Volts !!!!!

Se voce imagina que isso é ruim, olha isto agora :

Usando o circuito original, a tensão mínima seria de 57 Volts !!!!

Esse é o problema deste tipo de circuito. Se for para usar apenas como um tipo de base de tempo, ou seja, utilizar a frequência da rede como base de tempo, tudo bem, ele indica a base de tempo certinha, embora bastante defasada.

Resumindo, para detectar de maneira bem isolada e correta a passagem por zero, sugiro usar ou um componente projetado para isto que já tenha limitação de corrente embutida, ou apelar para o velho e bom transformador, com um circuito comparador, bem parecido ao que foi postado no início deste tópico.

Um abraço a todos.

Paulo

[Mulder_Fox]

O livro é este:

http://www.livrariacultura.com.br/scripts/cultura/resenha/resenha.asp?nitem=62051&sid=979219108101018370323937311&k5=352222DB&uid=

Página 285.

O circuito é um exemplo de uso de um aclopador ótico.

Concordo com a sua opinião.

Melhor utilizar um circuito com maior precisão.

[cabteixeira]

ESSE CIRCUITO SERVE APENAS COMO REFERÊNCIA DE BASE DE TEMPO DE 120 HZ !!!!!

O primeiro circuito do tópico também trabalhará com esta frequência. Quando se retifica em onda completa a senóide, teremos a frequência sendo dobrada...

Se a intenção é detectar a passagem pelo zero para controlar o momento de disparo de um TRIAC, por exemplo, a frequência de 120Hz não será problema algum. Muito pelo contrário! É imprescindível, pois assim pode-se controlar ambos os semiciclos (positivo e negativo).

Quanto ao circuito com opto-acoplador, concordo com os comentários.

Realmente, como detector de passagem por zero este circuito não é eficaz, ao menos não da forma como foi proposto.

[aphawk]

Cabteixeira, exato, concordo em tudo com o que voce disse.

Há uma variação desse circuito, que ví em alguma revista ELEKTOR inglesa, que usa um FET BF256 ou parecido, ligado estranho, que funcionava como limitador de corrente de 20 ma, eles usavam um resistor limitador bem pequeno, tipo 220 ohms ... dizia no circuito que ele funcionava a partir de 2 volts, mas tinha a limitação de trabalhar só até 35 volts. Com certeza fazem mais de 15 anos que ví isso.

Estava pensando em proteger ele com um zener.... assim a tensão nunca excede o limite.

A vantagem é não usar o transformador, que físicamente é muito grande para usar no controle do chuveiro.

Alguma ideia ?

Paulo

[cabteixeira]

O esquema com o FET seria algo assim?

Se for, é uma fonte de corrente constante... Mesmo variando-se a tensão de alimentação, o FET irá manter a corrente dentro do patamar que foi calculado, conforme o valor do resistor (no caso, ele serve de shunt)...

Sobre não utilizar transformador, o que eu sugiro é um divisor de tensão resistivo. Podes pegar a fase da rede, retificar apenas (não utilizar filtro, é claro) e jogar num divisor de tensão resistivo, calculado de forma que a tensão a ser tomada entre os dois resistores que formam o divisor esteja dentro da faixa aplicável ao teu circuito detector de zero.

Você pode utilizar o zener como um ceifador, impedindo que a tensão suba além do que o circuito pode suportar. Assim, se teu circuito for alimentado com 12V, podes colocar um zener com tensão igual ou ligeiramente superior a isso na entrada do sinal.

No exemplo acima, existem dois diodos, mas você só precisará de um caso aplique o circuito após o retificador...

[xyko-2020]

Alguns circuitos.

http://sound.westhost.com/appnotes/an005.htm

http://www.cefetsc.edu.br/~vnoll/ArtigoCAFP.pdf

Este é meu e já usei.

A CI é metade de um LM393, mas CIs mais rápidos como o LM311 é mais indicado.

O divisor de tensão formado por 100K e 100R no pino 2 faz com que o pulso na saída só ocorra quando a tensão de entrada no pino 3 estiver abaixo de alguns milivolts.

Partindo desse circuito deixo a sugestão para os amigos criarem um sem transformador e com acoplador óptico na saída do comparador com ativação do pulso somente abaixo de 0,6V... é muito simples!

[aphawk]

O esquema com o FET seria algo assim?

QUOTE]

Nao, era bem mais simples que isso, eu fui procurar ele, achei, está aqui anexado, olha ele e me fala.

Acho que se usar apenas usar alguns 1N4004 para fazer uma ponte, retirar o 1n4148 que está lá, e proteger .... só não sei bem como proteger ....

Ah, soschip, você também é bem bonzinho né !!!!! Já que é "bem simples" , ajuda a gente e já põe o esquema hehehehehehe

Um abraço a todos.

Paulo

[aphawk]

Pera, acabei de pensar que o Jorge já deve estar usando um tranasformador, acho que ele não seria louco de arriscar ligar tudo direto sem isolação e "fritar" o banhista ... então se estiver, já tenho a solução, basta usar um diodo para separar a tensão que sai dos diodos de retificação ANTES de ir ao capacitor de filtragem !

Mandei o esquema com a ideia, e basta ligar o comparador de tensão direto no ponto de teste TEST_PT1, a tensão lá é de 4.9 volts no máximo, com frequência de 120 hz, e regular o comparador naquele tal de PENTELHÉSIMO de volt hehehe. ( isto se usar o transformador de 9 + 9, se for outro é só mudar o resistor. )

Vejam se aprovam.

Paulo

[jorgeletronico]

Galera nem sei como agradecer ein,qto mais ideia melhor amigos,to pretendendo montar esse do soschip,ele funcionou perfeitamente soschip??Mais se puderem sugerir outros circuitos eu agradeço.Q pena esse do mulder fox nao funcionar para q pretendo ,ele era bem mais simples kkkkkkkkkkkk.

[jorgeletronico]

Montei o circuito do soschip,e na saida coloquei um led para q quando a saida for a zero aterre o led,e outro pra q quando for a vcc polarize o led,porém os dois ficam acesso,isso e normal,a comutaçao e estão rapida q nao percebe a oscilaçao dos leds??

[xyko-2020]

O pulso é mínimo... eu só detectei com osciloscópico.

Que CI usou? Que esquema de ligação fez com os LEDs?

Não se pode colocar 2 LEDs ( um ao GND e outro ao VCC) na saída de um comparador, pois sua saída é coletor aberto. Então o led ligado da saída ao GND não irá acender. Se está acendendo é porque ele pega corrente do led que está ligado a VCC... e por isso os 2 acendem.

[jorgeletronico]

lm339.Mais serve pra usar no meu projeto de dimmer?então nao tem como visualizar com leds ?aquele diodo pro terra e pra forçar ele ir a zero?

[xyko-2020]

O diodo ao GND é para a tensão nunca passar de 0,6V na entrada.

Leia minha mensagem anterior novamente.

[jorgeletronico]

entendi,a diodo faz com q a tensão de entrada fique em 0,6v,a do divisor fica em torno de 0,01 nao e?? Este pulso minimo serve para provocar uma interrupcao externa no pic?Nao sei o que fiz ontem porque liguei isso no meu pic 16f84 e ele queimou

[aphawk]

Oi Jorge, serve sim, desde que voce programe a entrada para fazer a interrupção na TRANSIÇÃO DE DESCIDA ( 1 para O ) ok ?

Quanto a queimar o seu PIC, não poderia queimar de jeito nenhum, mas só para garantir, liga a saida do comparador ao PIC com um resistor de 1k ou mais.

Uma dica , se você está usando o PIC16F84A, voce pode usar ou os pinos RB0, RB4, RB5,RB6 ou RB7. O RB0 é a entrada do contador, e os outros pinos todos podem gerar interrupção na mudança de sinal ok ?

Manda bala e fala o resultado.

Paulo

[jorgeletronico]

eu fiz assim amigo,os pinos rb0 a rb7 vão ligado um display sete seg,o rb0 e a entrada da interrupcao

ok,o meu ta de em transiçao de subida,agora vou ter q comprar outro pic,mais dessa vez vou usar um mais recente porque esse 16f84a nem se acha mais,vou usar o 16f628a.

[matheus21]

ola pessoal, eu entendi como funciona o detector de passagem por zero, mais não entendi a função dele em um dimmer? poderiam me explicar?

Obrigado, Matheus de Paula Medeiros

[aphawk]

É o seguinte meu amigo, os dimmers controlam a luminosidade de uma lâmpada controlando o tempo que a energia é fornecida para ela.

Imagine um semiciclo de uma senóide, ou seja, apenas a parte positiva dela, sabemos que a rede elétrica é uma onda senoidal, de frequencia 60Hz, e amplitude geralmente 110 volts RMS ( mais ou menos 150 volts de pico ).

Sabendo a frequência, temos o período dessa senóide, ou seja , determinamos a sua duração.

Um Triac, quando acionado, só pára de conduzir quando a tensão sobre ele chega bem próximo de zero, ou seja, uma vez acionado, não podemos desligar, temos de esperar a tensão sobre ele chegar a zero.

Por causa disto, para controlarmos a potência que é entregue a uma lâmpada, nós "demoramos" para acionar o triac durante um certo tempo assim que a tensão da rede passa pelo nível de zero volts, e este tempo, quanto maior é, menor a luminosidade da lampada.

Para termos controle preciso desse tempo, temos de saber em qual instante a tensão na rede é zero volts, pois só neste instante podemos controlar a potência da lâmpada perto dos 100%.

Se esperarmos por exemplo 4,16 mseg para ligar o triac, a potência será apenas a metade.

Se não esperarmos nada, a potência será quase 100% .

E se esperarmos 8,33 Mseg, a lâmpada nem vai acender, pois este é exatamente o tempo entre duas transições por zero da rede elétrica a 60 Hz.

Portanto, a grosso modo, se dividirmos esse período de 8.3 mseg em 5 passos de tempo, teremos 5 níveis de luminosidade diferentes ok ?

Espero que tenha entendido meu amigo, se alguém puder colocar uns gráficos da forma de onda sobre a lâmpada voce vai entender na hora ok ?

Um abraço.

Paulo

[jorgeletronico]

Amigo,mais seguindo sua ideia no meu outro topico,eu programei meu dimmer para q cada passagem por zero ele mantenha a saida do port ligado o tempo em q a variavel de controle do usuario estiver setada,e o restante ate atingir 9 no meu caso ele mantenha desligada,isso surtira o mesmo efeito amigo????

[aphawk]

Opa, sim, vai funcionar direitinho, porque toda vez que existir a passagem por zero, o triac vai desligar por um pequeno espaço de tempo, independente de existir tensão no gate dele. Mas assim que a tensão sobre ele começa a subir, ele liga novamente entendeu ?

E caso a saida da porta esteja em 0 quando a tensão começar a subir, o triac não vai mais ligar.

Pode mandar bala que vai funcionar sim ok ?

Paulo