Detector cruce por cero

[marconikov]

existe algun criterio al momento de seleccionar el diseño de un detector de cruce por cero? me explico mejor, he visto 2 circuitos detectores, el primero estaba aislado con un optoaislador y la salida era una señal tipo rampa ascendente y descendente, en cambio vi otro circuito en el que usaban un Amp Op y la salida eran pulsos, pero no estaba aislado..

 

[Fogonazo]

Un detector de cruce por 0 entrega un pulso muy breve.

Si lo que viste entregaba una rampa, se trataba de un generador de rampa sincronizada con el paso por 0

 

[marconikov]

hm ya, bueno como tal necesito esa señal que sea una entrada para un PIC, el de la rampa entonces lo descarto ?

 

[Fogonazo]

Si es para un PIC, seguramente pensás hacer un dimmer o algo similar.
En este caso "Solo" necesitas un pulso que inicie o reinicie un contador, un retardo o algo por ese estilo.
Si vas a emplear un PIC, por seguridad te conviene el esquema con optoaislador.

 

[marconikov]

el optoaislado ? pero ese es el que tiene la rampa.. disculpa mi ignorancia pero el de los pulsos no seria mejor ya que entrega 1 y o logicos ? (5V) a diferencia de la rampa que envia un nivel de tension variable en el tiempo

 

[LaElectronicaMeOdia]

Si lo quieres aislado puedes utilizar un pequeño transformador. Y solo necesitas una resistencia para detectarlo con un pic.

 

[marconikov]

mira aca pongo ambos circuitos y sus respectivas salidas, te refieres a colocar el transformador en el circuito de la rampa para aislarlo ?

 

[LaElectronicaMeOdia]

mira este pdf

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00521c.pdf

y el esquema del opto no parece mala idea.

 

[marconikov]

hm ya veo lo que dices, mira aprovechando que veo que sabes del tema, referente al circuito el capacitor C1 y el diodo, no logro entender cual es su funcion en el circuito ya he probado quitandolos del diseño e igual funciona..

 

[LaElectronicaMeOdia]

La verdad es que yo no le encuentro la razon.

 

[marconikov]

si verdad, en todo caso si logro dar con algún tipo de info respecto a eso la traeré como respuesta para aportar información a la comunidad.

Muchas gracias por tu tiempo dedicado !
Saludos compañero !

 

[vrainom]

hm ya veo lo que dices, mira aprovechando que veo que sabes del tema, referente al circuito el capacitor C1 y el diodo, no logro entender cual es su funcion en el circuito ya he probado quitandolos del diseño e igual funciona..

Oh, eso es por si vas a alimentar algún circuito con ese mismo transformador el diodo aísla la dc pulsante que te brindará el cruce por cero de la dc filtrada por el capacitor.

 

[LaElectronicaMeOdia]

si pense en eso , pero como no vi salida (terminal) a algun regulador o algo parecido lo descarte. imagino que la alimentacion del propio operacional podria salir de ahi.

 

[mendek]

Buenas tardes compañeros de foro.

Pasa que estoy haciendo un medidor de factor de potencia trifásico, lo cual implica medir el desfase entre los cruces por cero de los voltajes y corrientes, para lo que estoy utilizando un sensor de efecto hall y un trafo, para medir corriente y voltaje respectivamente.

Detectar el cruce por cero con el trafo no tiene mayor problema, uso un opam en modo comparador, de la siguiente manera:

El pin inversor lo conecto a voltaje cero y listo. No tengo problemas debido a que la salida de voltaje del transformador en algún momento pasa por cero y después empieza a crecer, cuando esto pasa, el comparador detecta que el voltaje del pin no inversor es mayor que el voltaje del pin inversor, y lanza un pulso alto a su salida (esto se hace en automático, más adelante explico a qué me refiero).

El problema principal lo tengo con el sensor de efecto hall (acs758lcb-050b), debido a que éste tiene una componente de CD de 2.5V a su salida, con lo cual, para detectar el cruce por cero de la señal senoidal ya no puedo conectar el pin inversor a tierra (cero), ya que ahora mi cruce por cero es en 2.5V (en teoría). Ustedes dirán que conecte mi pin de referencia a 2.5V, pero si lo hago obtengo esto:

Como pueden ver el pulso positivo y el negativo son diferentes, lo cual está mal por obvias razones.

He intentado con el siguiente circuito:

Sin embargo esto supone una calibración visual con el osciloscopio, hasta obtener un ancho de pulso positivo y negativo lo más simétrico posible, lo que lo hace manual y sujeto a error en la medición del FP. El voltaje de CD del sensor es 2.57V y el de la referencia del comparador es de 2.51V en la práctica(algo sumamente raro ), cuando se tiene esta calibración visual.

Se me ocurrió otra idea, aplicar un filtro pasa bajas a la salida del sensor para "eliminar" la onda senoidal, casi en su totalidad, y de ahí enviarlo al comparador, de la siguiente manera:

Sin embargo en la práctica no funciona, dado que el voltaje a la salida del filtro es mucho menor que 2.5V, ronda los 1.63V, sin conectar al comparador. Cuando lo conecto, el voltaje se eleva a 3.6V, lo cual también está mal.

Sinceramente estoy metido en este problema y no sé como salir.

Tendrán ustedes alguna otra idea, ya lo has hecho antes?

Sin más de momento, muchas gracias por leerme y por sus comentarios, bien recibidos.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Hola, en mi propia experiencia utilicé, un transformador de intensidad en lugar del sensor de efecto hall.
Por otro lado, puedes desacoplar la señal del sensor mediante un condensador y luego aplicarla a la entrada del op-amp. Así obtendrías una señal simétrica.
De lo contrario, puedes ignorar el cruce por cero del ciclo negativo y sólo considerar el paso por cero hacia el semiciclo positivo.

 

[mendek]

Muchas gracias por tu respuesta Gudino Roberto duberlin, el problema es que ya compré los sensores , me gustaría hacer o posible para aprovecharlos sin mermar mi proyecto. Ahora, la parte de aplicar un condensador para desacoplar la señal del sensor no lo he entendido muy bien, supongo que es lo que estoy tratando de hacer con el filtro pasabajas, cierto?
Estoy de acuerdo con ignorar el ciclo negativo, sería con ese desacople?

 

[Fogonazo]

Muchas gracias por tu respuesta Gudino Roberto duberlin, el problema es que ya compré los sensores , me gustaría hacer o posible para aprovecharlos sin mermar mi proyecto. Ahora, la parte de aplicar un condensador para desacoplar la señal del sensor no lo he entendido muy bien, supongo que es lo que estoy tratando de hacer con el filtro pasabajas, cierto?
Estoy de acuerdo con ignorar el ciclo negativo, sería con ese desacople?

Por definición un capacitor no permite el paso de una corriente continua, así que en tu caso de "Una tensión pulsante montada sobre componente contínua", solo dejará pasar la parte pulsante.

 

[Ardogan]

Que lindo ver una pregunta planteada sin esconder información, ni precisar 2 o 3 idas y vueltas para poder empezar a dar una respuesta.

...
El problema principal lo tengo con el sensor de efecto hall (acs758lcb-050b), debido a que éste tiene una componente de CD de 2.5V a su salida, con lo cual, para detectar el cruce por cero de la señal senoidal ya no puedo conectar el pin inversor a tierra (cero), ya que ahora mi cruce por cero es en 2.5V (en teoría). Ustedes dirán que conecte mi pin de referencia a 2.5V, pero si lo hago obtengo esto:
Ver el archivo adjunto 140049
Como pueden ver el pulso positivo y el negativo son diferentes, lo cual está mal por obvias razones.

Según la hoja de datos la salida de tensión con corriente de entrada nula es VCC/2, así que lo buscamos es obtener un buen VCC/2.

El por qué de la asimetría del pulso de tensión puede deberse a los offset de todos los componentes del sistema.
1) El offset del sensor.
2) Tensión de offset de los operacionales.
3) Error (incluye no linealidad del sensor, etc) y en menor medida de los opamp.
4) Otros efectos: corrientes de polarización, ruido, blablabla.

El problema de los offset de tensión es que varían con la temperatura, no son predecibles del todo. Para eso hay que ver en la hoja de datos el coeficiente de variación del offset con la temperatura.

Pero por otro lado la hoja de datos del ACS habla (al final de todo casi) de que usa un amplificador chopper a la salida. Aún así parece que no logra anularlo del todo:

Offset ACS758 -> VOE(TA) = +/- 5mV (temp. amb.), VOE(TOP)HT = +/-15mV, VOE(TOP)LT = +/- 35mV
Offset de corriente de entrada ACS758 IERROM = 100mA

Offset opamp = VOS = 4..9 o 4..12 mV

A mayor offset mayor asimetría del pulso.

Se me ocurrió otra idea, aplicar un filtro pasa bajas a la salida del sensor para "eliminar" la onda senoidal, casi en su totalidad, y de ahí enviarlo al comparador, de la siguiente manera:
Ver el archivo adjunto 140051
Sin embargo en la práctica no funciona, dado que el voltaje a la salida del filtro es mucho menor que 2.5V, ronda los 1.63V, sin conectar al comparador. Cuando lo conecto, el voltaje se eleva a 3.6V, lo cual también está mal.

El que suba cuando le conectas el opamp a la salida se debe supongo a corrientes de polarización del opamp que están cargando el capacitor (de ser así deberías ver que esa tensión sube lentamente, que la lectura del voltímetro es como que no termina de estabilizar).
Entiendo que elegiste esos valores con la intención de no cargar en exceso la salida del sensor ACS, y para que el promedio se haga con un tiempo largo que incluya varios ciclos de alterna.
Pero yendo a la FAQ:
http://www.allegromicro.com/en/Prod...58/ACS758-Frequently-Asked-Questions.aspx#Q25

What happens if I try to drive more than the specified 10 nF maximum capacitance with the output of the sensor IC?

The output of the sensor IC may oscillate.

No estás sobrecargando la salida del sensor en corriente contínua pero sí en capacitancia (330nF frente al máximo de 10nF). Así que te diría que pongas un opamp como buffer a la salida del sensor, y luego el filtro; o intentes otra configuración.

Una pregunta, realmente te interesa la asimetría del pulso?, porque lo que podrías usar el el flanco de subida del pulso para medir un período completo, y suponer que la entrada es simétrica.
Lo que sí te va a interesar reducir el retardo de detección del cruce por cero para no confundirlo con una carga inductiva, cierto?

 

[mendek]

Qué tal Fogonazo, tengo presente el comportamiento del capacitor, y es cierto que no deja pasar a través de sí mismo la CD, en este caso es como si tuviese la pura resistencia conectada al salida de mi sensor, siendo así, quién hace que la componente de CA se elimine? si no la impedancia del filtro, más específicamente la frecuencia de corte del mismo filtro, de 0.0945 Hz, por favor corrígeme si estoy diciendo alguna tontería . Sospecho que estoy muy confundido jeje, algo me dice que el filtro no será la solución, pero seguiré intentando.

Qué tal Ardogan, muchas gracias por tu respuesta tan detallada, muchas veces uno espera eso, pero pocas veces se da.

Una pregunta, realmente te interesa la asimetría del pulso?, porque lo que podrías usar es el flanco de subida del pulso para medir un período completo, y suponer que la entrada es simétrica.

Siendo puntual con el procedimiento que estoy siguiendo (calibración manual con el potenciómetro); indirectamente si me interesa, porque al ser asimétrica, el pulso del detector de cruce por cero no se esta efectuando en el cruce por cero real de la señal de corriente.
Por qué digo que indirectamente?; si logro encontrar una manera en que el flanco de subida se efectúe exactamente en el cruce por cero(al inicio del ciclo obviamente), ciertamente no me interesa qué pase durante el resto del ciclo, mientras la señal baje a cero antes del siguiente pulso, para que el dsPIC detecte el cambio en la señal.

Lo que sí te va a interesar reducir el retardo de detección del cruce por cero para no confundirlo con una carga inductiva, cierto?

Correcto, por que al tener un falso retraso o un falso adelanto en los cruces por cero, me va a afectar directamente en el valor real del Factor de Potencia, ya que pretendo probar mi prototipo de la mano de un equipo calibrado y así fijar el porcentaje de error en las mediciones de mi prototipo.

No estás sobrecargando la salida del sensor en corriente contínua pero sí en capacitancia (330nF frente al máximo de 10nF). Así que te diría que pongas un opamp como buffer a la salida del sensor, y luego el filtro; o intentes otra configuración.

Creo que ya había probado de esta manera con los mismos resultados, por que si pensé que el filtro pudiera llegar a afectar la salida del sensor. Permíteme realizar la prueba nuevamente para cerciorarme y cuento como me ha ido.

Muchas gracias nuevamente.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Hola, respecto, al desfase entre las señales V e I.
Pues no necesariamente tienes que asegurar que el cruce se efectue en el 0 de la señal de corriente.
Ya que puedes conectar una carga netamente resistiva, y tomar cómo 0, en forma relativa, el que te entregue el circuito de detección. Luego por software, compensas la diferencia para conseguir el 0 de desfase.