ゼロクロス検出回路とその応用

回路をアップデートしたものです。 Improved AC Zero Crossing Detectors for Arduino.

ゼロクロス検出器は、電力制御回路でよく使用される交流電圧位相角に関連した同期パルスを生成するために使用されます。 図1に正弦波に対するゼロクロスパルスの関係を示します。 0度、180度、360度でパルスが発生します。

図2は、H11AA1オプトカプラを使ってTTLレベルのパルスを生成する方法を示しています。 電圧がゼロに近いときにコレクタがHIGHになる以外は、ほとんどの時間、フォトトランジスタの出力はLOWになります。 H11AA1のデュアルLEDエミッタは、両方のハーフサイクルを確実に利用します。

図は4N25などより一般的なオプトカプラですが、両方のハーフサイクルを使用するにはダイオードブリッジ入力が必要です。

Fig. 4 は、Arduino マイクロコントローラを使用して、ランプへの電力出力を制御するゼロクロス検出器の直接アプリケーションを示します。 このバリエーションでもH11AA1を使用していますが、120VACに直接接続することができます。 H11AA1の出力はArduino DP2に接続され、内部割り込みINTR0を使用します。 DP4のスイッチを閉じるとLOWになり、割り込み0に接続して割り込みサービスルーチンaconを起動します。

ISRはAN0のポテンショメータの値を読み、4で割って、その値から遅延時間を計算します。 遅延時間が長い（200μ秒～8.3m秒）ほど、負荷に供給される電力が少なくなります。 この回路はランプ調光器として動作します。

スイッチが開くと割り込みが解除され、ランプが消灯します。 以下の関連ページをご覧ください。

• Hardware Interrupts Tutorial for Arduino
• Basic Triacs and SCRs
• Solid State AC Relays with Triacs
• Light Activated Silicon Controlled Rectifier (LASCR)
• Arduino 割り込みによるAC電源制御
• Arduino によるAC電源制御を徹底解説

/*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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