Detector De Cruce Por Cero

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PUEBLAMateria: Electrónica de PotenciaCatedrático: MC. Víctor Manuel Perusquía Romero *Detectores de cruce por cero: Comparadores y por Microcontroladores*Equipo 4 |

Introducción:
En el estudio de la electrónica existe el concepto del cruce por cero o zero-crossing como se le conoce en ingles. Este concepto se refiere al punto en donde una señalde corriente alterna pasa de ser positiva a ser negativa (o viceversa) en su grafica. También se puede definir como el punto instantáneo en donde el voltaje es cero.
La grafica de un cruce por cero en una onda senoidal:

Un detector de cruce por cero, entonces, detecta la transición de cambio de signos de una señal. Idealmente, proporciona un pequeño pulso que coincide con el tiempo en elque el voltaje de la señal alterna es cero. Existen detectores que varían desde muy básicos hasta muy complejos en estructura que se utilizan para muy altas frecuencias en donde el nivel de precisión es crucial para que puedan realizar su función satisfactoriamente.
Su uso más común es el de poder conmutar cargas grandes con dispositivos no tan potentes. El momento crítico para controlar unamáquina (motor, generador...) es en el momento de encendido. Por ejemplo, En ese momento, se consume unas 6 veces más corriente de la que se consume normalmente.
Si conectas la máquina en cualquier momento, tienes que poner un dispositivo de control que aguante conexiones de esa gran corriente. Sin embargo, si puedes detectar el paso por cero (zero-crossing) y conectar la máquina en eseinstante, cuando se consuma toda esa corriente, el dispositivo de control ya estará conduciendo. Podrá tener lo que se llama "un poder de marcha/corte" inferior.
Un buen ejemplo de esto está relacionado con el interruptor de una habitación:
Piensa en el interruptor de una habitación. Si lo accionas puede ser que salga alguna chispa. Pues si lo pudieras accionar justo en el momento en que elvoltaje es cero, la intensidad del circuito en aquel momento también sería cero. Cuando la corriente comenzara a aumentar, el interruptor ya estaría accionado y no habría chispa.
Circuito Típico de Aplicación:

Este circuito es para una frecuencia relativamente amplia a unos 15 Volts AC. Si el voltaje es muy bajo el ancho del pulso incrementara ocasionando muchas distorsiones. El capacitor Q1realiza la función de un comparador.
Su funcionamiento se observa en la grafica que está debajo del circuito:
La entrada “A” es una señal senoidal AC y la salida “B“es un pequeño pulso generado en el momento que la señal senoidal llega a 0 Volts.

Circuito comparador utilizando amplificador operacional UA741IC
Detector de cruce por cero es una forma de aplicación de la comparación. Cualquierade los circuitos comparadores amplificador básicos discutidos pueden ser empleados como el detector de cruce por cero siempre que el voltaje de referencia Vref se hace cero. Detector de cruce por cero con inversión de amplificador de comparación se muestra en la figura.
  La tensión de salida de forma de onda se muestra en la figura indica cuándo y en qué dirección una señal deentrada Vin cruce por cero voltios. En algunas aplicaciones de la señal de entrada puede ser una baja frecuencia (es decir, de entrada puede ser una forma de onda que cambia lentamente). En tal caso, la tensión de salida Vout no puede cambiar rápidamente de un estado de saturación a la otra. Debido al ruido en los terminales de entrada del amplificador, puede haber fluctuaciones en el voltaje de salida entredos estados de saturación (+ Vsat y -tensiones Vsat). Así cruces por cero puede ser detectado por las tensiones de ruido, así como la señal de entrada Vin. Ambos problemas se pueden superar, si se utiliza la alimentación regenerativa o positivo que causa la tensión de salida Vout para cambiar más rápido y la eliminación de las transiciones de salida falsa que puede ser causada por ruido a la...