Detectores de Cruce Por Cero

 

DETECTORES DE CRUCE POR CERO Los detectores de cruce por cero se utilizan para detectar los tipos de señales, o diferentes significados de señales. Algo muy simple sería considerar una señal que 'en su parte positiva' indicará un 'uno lógico' y en su parte negativa un 'cero lógico'. El detector de cruce por cero es parte del circuito de detección 'por nivel' para determinar si se ha recibido un 'uno' o un 'cero'. Con señales analógicas los detectores de cruce por cero operan con formas de ondas mucho mas variantes que las del caso digital, se pueden utilizar para determinar el tipo de la forma de onda, el nivel promedio de la señal, ayudar a integrar o diferenciar señales, etc. Toda aquella 'función matemática' a aplicar a la señal que requiera determinar el 'nivel de cero' de tal señal. EJEMPLO DE USO:

El uso más común de un detector de cruce de cero es para gobernar la aplicación de corriente alterna a una carga, por ejemplo para disminuir la intensidad de una bombilla (dimmer): la corriente alterna es una onda senoidal que va circulando en un sentido y en decir otro asu razón de 60 ciclos porEn segundo, cadaalterna mediopara período pasa por es intensidad es cero. circuitosentonces de corriente dismunuir la cero, potencia de la carga, se detecta el cruce de cero, se toma una pausa y se dispara un TRIAC; durante la pausa, la carga permanece apagada, al disparar el TRIAC la carga se enciende y permanece encendida hasta que el volltaje pasa por cero apagando automáticamente al TRIAC. El período de la corrienet alterna a 60 ciclos/segundo es de 16.67 milisegundos, cada 8.3 milisegundos cruza por cero; si un circuito detecta el cruce de cero y hace pausas de 4.15 milisegundos entonces la carga se ve disminuida a la mitad. Hay un circuito muy simple para detectar  cruce de cero que es el TIL111 al opto-aislante cual se le agrega un resistor de 10K.

 

DETECTOR DE CRUCE POR CERO CON ARDUINO  Y OPTOACOPLADOR OPTOACOPLADOR H11AA1 El H11AA1 es un detector de cruce por cero (zero crossing), un dispositivo que emite un pulso cuando una señal de tensión pasa por 0V. Por supuesto, podemos conectar un detector de paso por cero a un procesador como Arduino. Cuando trabajamos con corriente alterna, como la red de distribución (230V 50Hz), en muchas ocasiones resulta interesante detectar el instante en el que la tensión atraviesa el punto cero. Así, por ejemplo, resulta una forma sencilla de medir la frecuencia de red. También posible rectificar el angular introducido por transformadores empleados al es realizar la medición dedesfase la tensión. Otro uso frecuente es determinar el momento para conmutar una carga, por ejemplo, mediantes un relé o un relé de estado sólido. Las cargas deberían ser conectadas y desconectadas únicamente cuando la tensión atraviesa el cero en sentido ascendente. De lo contrario estaríamos realizando la conexión con la carga en tensión lo que provoca la generación de armónicos y, posiblemente, la reducción de la vida útil de los componentes. Los detectores de paso por cero como el H11AA1 también son necesarios para realizar una regulación de potencia (dimmer) con un SSR, por ejemplo, para regular la intensidad de la luz de una bombilla o la velocidad de giro de un motor. Es necesario sincronizar la señal de disparo del SSR con la frecuencia de red, o y aplicar un desfase temporal entre el paso por cero y el disparo, o provocaremos parpadeos en la carga.

¿CÓMO FUNCIONA EL H11AA1? En la entrada usar un optoacoplador con Arduino vimos Arduino vimos de forma extensa estos dispositivos que permiten transmitir información de un circuito a otro empleando luz,

 

manteniendo el aislamiento galvánico entre circuitos. Ya entonces adelantamos que existían diversos tipos de optoacopladores, con más usos. El H11AA1 es un optoacoplador bidireccional, compuesto por dos LED de GaAr  junto con un fototransistor NPN en un único integrado DIP de 6 pins. Cuando cualquiera de dos LED emite luz, el fototransistor está en conducción. Únicamente estará en corte cuando ambos LED estén apagados. Por tanto, el H11AA1 nos permite conectar una corriente alterna en el principio primario. El secundario se comportará como un interruptor cerrado excepto cuando la tensión en el primario inferior a una tensión próxima a 0V, que se comportará como interruptor  abierto.

Combinado

con

el

H11AA1 con una res H11AA1 resist istenc encia ia de Pull-Up podemos generar un pu puls lso o cu cuan ando do la te tens nsió ión n del primario sea cercana a 0V lo qu que e nos pe perm rmit ite, e, en enttre otras cosas, detectar cuando una tensión alterna pasa del semip ipe eriodo negativo al positivo.

ESQUEMA DE MONTAJE El esquema de montaje es muy sencillo. Por un lado, conectamos la señal en la que queremos detectar los pasos por cero a los terminales A/C y C/A, que controlan los LED del optoacoplador. Deberemos añadir en serie resistencias que limiten la corriente que atraviesa los LED. Deberemos ajustar el valor de estas resistencias a le tensión que estemos empleando. Vimos como calcular este valor en la entrada Conectar un LED con Arduino. Por ejemplo, para una tensión de 230VAC podemos usar una resistencia de entre 22K-47K de 2W.

 

Por otro lado, conectamos el secundario a una entrada digital cualquiera de Arduino. Si empleamos la resistencia interna de Pull-Up, no necesitaremos ningún componente adicional para conectar el secundario a Arduino.

Podemos usar cualquier entrada digital pero en la mayoría de los casos querremo quer remoss emple emplear ar una inter interrupc rupción ión para realizar la dete detección cción.. La conexión, conexión, vista desde Arduino, sería la siguiente.