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Nota Primer Previo, Electrónica De Potencia, Programa Ingeniería Electrónica UFPS, II-2019

ZERO CROSSING (September 2019) Eiver Palta Carvajal 1161212, Student, UFPS

Abstract—El siguiente informe contiene la investigación del concepto ZC (zero crossing) donde se muestra que es y sus diferentes aplicaciones en el campo de la electrónica.

1) Puerta de control.

Palabras Clave – ZC, Zero Crossing, cruce por cero.

3) Velocidad de giro del motor

I. INTRODUCCION.

Como ya sabemos la corriente alterna es una corriente senoidal ya que su forma de onda de voltaje es senoidal; en algunas ocasiones para controlar la potencia que se está entregando a una carga tenemos la opción de controlar el circuito y de esta manera brindar un porcentaje de la onda senoidal. Para poder sincronizar nuestro circuito con interfaz de potencia con corriente alterna necesitamos un circuito que nos detecte en qué momento la señal se encuentra pasando por cero por medio de unos pulsos que nos indica que la señal cruza por cero. Los detectores de cruce por cero son vitales en la transmisión de señales digitales a través de los circuitos de corriente alterna de aparatos digitales. II. OBJETIVOS

2) Indicador LED

4) Generador de marcador de tiempo 5) Bloque de la señal de referencia y etapa de potencia 6) LCD y teclado 7) Detector de cruce por cero, generador de lampa, amplificación y seguidor de voltaje. 8) Disminuir la intensidad de una bombilla (dimmer). 9) transmisión de señales digitales 10) Comparadores de señales B) Nombre 10 aplicaciones de los ZC que sean usadas en aplicaciones diferentes a electrónica de potencia.

el concepto de Zero Crossing (cruce por cero) y sus aplicaciones en el área de electrónica de potencia.

1) Alarma luz

• Usar el conocimiento para enriquecer la clase de electrónica de potencia.

3) Alarma de paso

• Comprender

III. DESARROLLO DEL INFORME

A) Que es un ZC. Un cruce por cero es un punto donde el signo de una función matemática cambia (por ejemplo, de positivo a negativo), representado por una intersección del eje (valor cero) en el gráfico de la función. Es un término comúnmente usado en electrónica, matemáticas, acústica y procesamiento de imágenes. En corriente alterna, el cruce por cero es el punto instantáneo en el que no hay voltaje presente. En una onda sinusoidal u otra forma de onda simple, esto normalmente ocurre dos veces durante cada ciclo. Es un dispositivo para detectar el punto donde el voltaje cruza cero en cualquier dirección El cruce por cero es importante para los sistemas que envían datos digitales a través de circuitos de CA, como módems, sistemas de control de automatización del hogar X10 y sistemas de tipo Control de comando digital para Lionel y otros trenes modelo de CA. [1] B) Nombre 10 aplicaciones de los ZC que sean usadas en electrónica de potencia.

2) Alarma de luz sensible

4) Alarma de paso sensible 5) Flash disparado por sonido 6) Control de temperatura 7) Efecto de llama o vela 8) Control de Temperatura tipo Zero Crossing 9) Eletrificador 10) Cargador de baterías C) Porque los ZC son muy usados en electrónica de potencia. 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 otro a razón de 60 ciclos por segundo, entonces cada medio período pasa por cero, es decir su intensidad es cero. En circuitos de corriente alterna para disminuir la 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

Nota Primer Previo, Electrónica De Potencia, Programa Ingeniería Electrónica UFPS, II-2019 enciende y permanece encendida hasta que el voltaje pasa por cero apagando automáticamente al TRIAC. El período de la corriente 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. [2] D) Porque es importante detectar un 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 más 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. E) Explique el funcionamiento necesario para sincronizar la señal de red usando ZC. Este post surge para explicar un asunto que se presta mucho a la confusión. Como es el caso de la detección de cruce por cero en los opto acopladores con salida TRIAC y los circuitos detectores de cruce por cero para modulación de ciclo de trabajo para salidas con TRIAC. Primero hay que tener en claro que estamos hablando de señales senoidales y generalmente de la alimentación de red que en este caso sería 220V / 50Hz. La forma de onda sería la siguiente:

Figura 1. Señal senoidal de 220VAC

Se puede observar que la tensión de pico es de aproximadamente 310V y la tensión RMS es de 220V. Ahora bien, si utilizo un TRIAC como elemento de potencia para controlar una carga de 220VAC y lo controlo con un pequeño pulso desde un microcontrolador tengo que tener en cuenta que el TRIAC queda conduciendo la corriente hasta que la misma sea cero a través de este, es decir cuando la señal está en 0º y 180º. Si disparo el TRIAC en cualquier momento, sin saber en qué momento hay un cruce por cero, puede comenzar a conducir casi cuando está llegando a esos puntos de cruce por cero generando un pequeño pulso de corriente, luego deja de conducir hasta el próximo pulso de gate. Como se aprecia en la Figura 2 disparar el TRIAC con un pulso de una frecuencia determinada y un ancho de pulso determinado puede llevar a distintos resultados finales sobre la senoidal de salida debido a una falta de sincronismo de fase de la señal. Controlando cuando se dispara el TRIAC podemos afectar su ciclo de trabajo de esta forma variar la tensión RMS de salida. Solo deberíamos tener un circuito detector de cruce por cero para enviar al microcontrolador esa información y así sincronizarlo con la señal senoidal de la tensión de red.[3] F) Realice el diagrama de un ZC usando el H11A11.

Nota Primer Previo, Electrónica De Potencia, Programa Ingeniería Electrónica UFPS, II-2019 https://sites.google.com/site/electronicaanalogicaadancin/2-31-detectores-de-cruce-por-cero. [Consultado: 28-Sep-2019]. [3] “Detección de cruce por cero para control de TRIACs,” unsigned char, 04-Jul-2015. [En linea]. Consultado: https://uchar.wordpress.com/2015/07/03/cruce-por-cero/. [Consultado: 28-Sep-2019]. [4] Hacer ejemplos detector cruce por cero. [Online]. Available: https://forum.arduino.cc/index.php? topic=547470.0. [Consultado: 29-Sep-2019]. Figura 2. Diagrama de un ZC con H11A11. [4]

G) Realice el diagrama de un ZC usando 4N25.

Figura 3. Diagrama de un ZC con 4N25. [5]

H) Una carga inductiva elevadamente alta con un Angulo de extinción mayor a 280º conectada a la red afectaría la detección de ZC Si se afecta ya que al implementar en Psim (software para circuitos de potencia) podemos ver que la red se desfasa. Consultar anexos 1 IV. CONCLUSIONES.

• Se entendió que el concepto de Zero Crossing o cruce por cero es el cambio de signo de la señal que va representando en el eje donde el valor es igual a cero • la aplicación de los cruces por cero es muy importante en los campos de la electrónica ya que es importante para los sistemas que envían datos digitales a través de circuitos de CA, como módems , sistemas de control de automatización del hogar V. REFERENCIAS.

[1]E. de potencia and Facebook, “Detector de cruce por cero con optoacoplador,” Detector de cruce por cero con optoacoplador. [Online]. Available: https://wilaebaelectronica.blogspot.com/2018/04/detector-decruce-por-cero-con-optoacoplador-optoelectronica.html. [Accessed: 28-Sep-2019]. [2] “2.3.1. DETECTORES DE CRUCE POR CERO electronicaanalogica,” Google Sites. [En linea]. Available:

[5] Designthemes, “Zero crossing detection,” Tienda y Tutoriales Arduino. [En linea]. Available: https://www.prometec.net/zero-crossing-detection/. [Consult ado: 29-Sep-2019].