Final project_EP

Circuitos de Detección de Cruce por Cero
Wilson Fonseca, Erick Ñaupari, Cristian Pinta
Power Electronics, Static Converters and Control of Machines, Escuela Politécnica Nacional
Quito, Ecuador
wilson.fonseca@est.epn.edu.ec
erick.naupari@est.epn.edu.ec
cristian.pinta@est.epn.edu.ec

Abstract- Este documento describe las principales características de circuitos empleados para la detección delcruce por cero que se pueden utilizar para determinar el tipo de la forma de onda, el nivel promedio de la señal, ayudar a integrar o diferenciar señales; además se mostrarán varios ejemplos de circuitos implementados así como el análisis respectivo de cada uno de los mismos.
I. INTRODUCCIÓN
La transmisión de señales digitales en corriente alterna, o AC, es imposible sin la asistencia de un detectorde cruce por cero. Éstos, son circuitos eléctricos que detectan cuando la corriente alcanza el punto de cruce por cero de la onda.
Muchos circuitos electrónicos operan con doble polaridad, el detector de cruce por cero se encarga precisamente de sensar cuando se produce el cambio de polaridad.

Para detectar el cruce por cero de una señal electrónica de una sola polaridad, se debe encontrar lacomponente de continua la cual dará el nivel de cero, y luego el circuito operará con tal nivel para sensar cuando la señal esté por encima o por debajo de tal nivel.
En cuanto para una señal que no posea nivel de continua ya sea porque se la ha filtrado se deberá trabajar por promedios, integrando la señal y luego determinar el punto de cruce para determinar cuando la señal está por debajo delnivel promedio y cuando está por arriba de tal nivel.
II.FUNCIÓN
Los detectores de cruce por cero son vitales en la transmisión de señales digitales a través de los circuitos de corriente alterna, tal como los módems u otros aparatos digitales. La ausencia de este componente explica por qué el audio digitalmente controlado produce ruido cuando el usuario sube muy rápido el volumen. Cuando laganancia sólo se aumenta en los puntos de cruce por cero, no hay entrada ni ruido de señal.
Comparadores
Los detectores de cruce por cero trabajan usualmente en conjunto con los comparadores, que son dispositivos eléctricos que comparan la fuerza de la señal (voltaje o corriente) y cambian la salida basada en la señal más fuerte. Mientras que los amplificadores comparadores operacionalesanálogos son ampliamente usados, los chips dedicados comparadores de voltaje funcionan mejor para los dispositivos digitales.

Fig.1 Circuito protector de cruce por cero.


III OPEREACIÓN

A. Etapa de cruce por cero
Encargada del monitoreo de la señal de entrada mediante la detección del cruce de la señal alterna por la línea de referencia cero, permitiendo así sincronizar la señal de alimentación yde la etapa del control respectivamente en la figura 2 se puede observar la onda de la señal de entrada y en la figura 3 la gráfica resultante del cruce por cero con los flancos ascendentes y descendentes. Esto se hace por comparación de señales con referencia a tierra y de esto se genera una señal de dos estados, estado alto para señales mayores a tierra y estado bajo para señales menores al cero.Esto es de lógica directa o en lógica inversa la comparación tiene un sentido diferente, es decir invertido.

Fig. 2 Señal de Voltaje a la entrada del circuito

Fig.3 Señal de cruce por cero.
B. Parámetros de cruce por cero
Existen diversas formas de realizar la etapa del cruce por cero se debe tener entre los más comunes se encuentra el realizado con amplificador operacional, su configuraciónse puede observar en la figura 4. Este circuito se basa al aplicarle voltaje en la entrada no inversora y se compara con el voltaje de referencia en la entrada inversora (en este caso, está conectada a tierra ó 0 volts), cuando el voltaje en la entrada es más positivo que 0V, el voltaje de salida será igual al voltaje de saturación del amplificador operacional, esto es un poco menor que el...