如何实现过零检测

• 前言
• 一、什么是过零检测
  • 1.1 为何需要过零检测
• 二、如何做过零检测
  • 2.1 光耦
  • 2.2 比较器/运放
  • 2.3 三极管/MOS管
  • 2.4 过零检测芯片
• 三、过零检测威廉希尔官方网站
• 结语

前言

最近正好项目需求遇到需要做过零检测，上次用到过零检测还是数年前，所以还得来温习一遍，想着可以来做个总结记录。

本文我们就来简单聊聊 过零检测 。

需要说明的是，这里的过零检测指的是在交流回路的中的过零检测，对于我们最常接触的交流电就是我们使用的 220V 的市电了。

我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！

一、什么是过零检测

我们知道，在交流回路中，电压随时间的变化是正弦波，当波形由正半周向负半周转换或者由负半周向正半周转换时，经过 x 坐标的点就是 过零点。

所谓 过零检测，就是对 过零点 进行检测，判断交流电是否到达这个点，如下图所示：

在这里插入图片描述

1.1 为何需要过零检测

为什么需要过零检测，简单来说就是：

为了让使用交流电的系统 更加安全稳定，同时方便对系统进行控制。

我们知道交流电的电压是在一直变化的，如果我们的用电系统开关的时候都处于电压高点，那么这个时候的电流也会对应的比较大，忽然间打开关短对系统会造成一定的 “冲击”，有时候也会产生一些电弧火花，就是所谓的浪涌，这样存在安全隐患，在一些带大功率负载的交流回路中，风险会更大。

如果我们系统能够知道每次过零点的时间，在这个时候去进行开关控制，那么可以使得系统安全稳定。

另外，我们通过检测交流电信号的过零点，可以实现交流电电子设备的开关控制、电流采样和保护功能，在调光开关/调光器、电机调速产品中，可从零点开始控制交流电导通角的大小，实现调光灯具亮度、电机速度的调节。

二、如何做过零检测

首先我们要明白，我们做过零检测，最直观的是检测什么？ 实际上就是电压。 电压变成 0 的时候，就是 零点。

如何检测，我这里直接先告诉大家，从结果来看，最常见的过零检测威廉希尔官方网站 末端输出 有如下两种方式：

第一种，过零点时候威廉希尔官方网站 末端会输出脉冲，如下图：

在这里插入图片描述

第二种，过零点的时候，威廉希尔官方网站 末端电平会发生变化，如下图：

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当然 ，直接ADC 采样也是一种方式，但是相对前面这两种用得不多。

大家看了上面的两种结果，是不是若有所思，回顾一下我们所学过的威廉希尔官方网站 知识，能够实现上面这种检测电压变化的很多器件，比如我们的三极管，MOS管，比较器/运放，光耦，是不是感觉都可以搭建方案。

2.1 光耦

本段落我们主要讲解一下测量思路，在下面一小节我会罗列汇总一些威廉希尔官方网站 ，提供给大家参考。

说到光耦至于 220V 交流的应用，在我很早的一篇文章《单片机检测信号通断通用威廉希尔官方网站 （3.3V/5V直流信号，24V+直流信号，220V交流信号）》分享过一个威廉希尔官方网站 ：

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当时的需求只是需要检测是否有 220V 交流电信号存在，使用了双向光耦，其中右边输出的地方特意加了一个 2.2uF 的电容防止过零点时候电压突变。

我们稍微变通一下，威廉希尔官方网站 变成如下，是不是理论上就能够产生下图所示的输出:

在这里插入图片描述

当然，如果我们做一下整流，也可以使得输出脉冲信号，如下图：

在这里插入图片描述

2.2 比较器/运放

对于比较器以及后面的三极管而言，我们一般来说需要先降压，然后进行处理，是比较妥当的一种方式，比如下面图的示例：

在这里插入图片描述

上面的设计是脉冲，通过 R22， R21 控制小于 Vcc /101电压的时候 ( 如果 VCC 为3.3V ，阀门大概在 0.03V ) , 输出 S2 会输出一个高电平信号，因为时间很短，所以结果为脉冲。

当然大家也可以把比较器的 负 输出端连接 GND ，也就是 0V ，然后 + 输入端连接降压后但是不整流的输入（220V的交流变成低压的交流），这样输出 S2 就能形成方波输出，但是不整流需要额外注意一些问题，这里就不详细说明。

2.3 三极管/MOS管

对于三极管和 MOS 管来说，与上面的比较器也是类似的，直接上个示意图：

在这里插入图片描述

需要说明的是，通过 三极管或者 MOS 管判断的输出脉冲，会比上面使用比较器的脉冲会宽一些。

三极管 0.7V 就导通了，MOS管可能会更大一些，比如有些 1.0V 左右就导通了。

2.4 过零检测芯片

和电平转换或者其他应用威廉希尔官方网站 一样，过零检测也有专门的芯片，当然还是老问题，成本相对前面较高。

没用过，暂时没有啥好推荐的，大家可以自行搜索。

三、过零检测威廉希尔官方网站

通过上面小结我们说明了多种 220V 交流过零检测的方案，在实际使用中大家完全可以根据自己的情况搭建起威廉希尔官方网站 使用。

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上面这几个实际的威廉希尔官方网站 ，从原理上来说，都可以实际使用，感觉都可以直接照着做，但是大家得注意元器件的选型，强电安全第一。

结语

本文复习了一遍 过零检测 的相关知识，给大家介绍了不同的方法实现过零检测的方式。

最后还得再次提醒一下大家，实际使用中重点在于元器件的选型，这点大家务必注意！

好了，本文就到这里，谢谢大家！