Nulldurchgangsdetektoren Schaltungen und Anwendungen

Aktualisierte Schaltungen: Verbesserte AC-Nulldurchgangsdetektoren für Arduino.

Ein Nulldurchgangsdetektor wird verwendet, um einen Sync-Impuls zu erzeugen, der sich auf den Phasenwinkel der Wechselspannung bezieht, der häufig in Leistungssteuerungsschaltungen verwendet wird. Abb. 1 zeigt die Beziehung eines Nulldurchgangsimpulses zu einer Sinuswelle. Der Impuls tritt bei 0, 180 und 360 Grad auf.

Abb. 2 zeigt, wie ein H11AA1-Optokoppler zur Erzeugung eines TTL-Pegelimpulses verwendet wird. Während der meisten Zeit ist der Ausgang des Fototransistors LOW, außer wenn die Spannung nahe Null ist, wenn der Kollektor HIGH wird. Die beiden LED-Emitter des H11AA1 stellen sicher, dass beide Halbzyklen genutzt werden.

Die Abbildung zeigt einen gebräuchlicheren Optokoppler wie einen 4N25, aber um beide Halbwellen zu nutzen, ist ein Diodenbrückeneingang erforderlich.

Abbildung 4 zeigt eine direkte Anwendung eines Nulldurchgangsdetektors unter Verwendung eines Arduino-Mikrocontrollers zur Steuerung der Leistungsabgabe an eine Lampe. Diese Variante verwendet immer noch den H11AA1, kann aber direkt an 120VAC angeschlossen werden. Die Skizze ist unten dargestellt.

Der Ausgang des H11AA1 ist mit dem Arduino DP2 verbunden, um dessen internen Interrupt INTR0 zu verwenden. Wenn der Schalter an DP4 geschlossen wird, wird ein LOW erkannt und das Programm verbindet den Interrupt 0 und schaltet eine Interrupt-Service-Routine acon ein.

Die ISR liest den Wert des Potentiometers an AN0, dividiert durch 4 und berechnet dann eine Verzögerung auf der Grundlage dieses Wertes. Je länger die Verzögerung (zwischen 200uSek. und 8,3mSek.), desto weniger Leistung wird an die Last abgegeben. Die Schaltung wirkt wie ein Lampendimmer.

Wenn der Schalter geöffnet wird, wird die Unterbrechung aufgehoben und die Lampe geht aus. Siehe die folgenden zugehörigen Seiten:

• Hardware Interrupts Tutorial für Arduino
• Basic Triacs and SCRs
• Solid State AC Relays with Triacs
• Light Activated Silicon Controlled Rectifier (LASCR)
• Arduino AC Power Control Using Interrupts
• In Depth Look at AC Power Control with Arduino

/*Purpose: to detect zero crossing pulse at INT0 digital pin 2,which after delay switches on a triac. Power activate by external switch*/#define triacPulse 5#define SW 4#define aconLed 13int val;void setup() { pinMode(2, INPUT); digitalWrite(2, HIGH); // pull up pinMode(triacPulse, OUTPUT); pinMode(SW, INPUT); digitalWrite(SW, HIGH); pinMode(aconLed, OUTPUT); digitalWrite(aconLed, LOW); }void loop() { // check for SW closed if (!digitalRead(SW)) { // enable power attachInterrupt(0, acon, FALLING); // HV indicator on digitalWrite(aconLed, HIGH); } // end if else if (digitalRead(SW)) { detachInterrupt(0); // disable power // HV indicator off digitalWrite(aconLed, LOW); } // else } // end loop // begin ac int routine// delay() will not work!void acon() { delayMicroseconds((analogRead(0) * 7) + 200); // read AD1 digitalWrite(triacPulse, HIGH); delayMicroseconds(50); // delay 50 uSec on output pulse to turn on triac digitalWrite(triacPulse, LOW); } 

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