Bu yazıda ST Microelectronics’in ARM mimarisine sahip mikrodenetleyici ile frekansmetre yapımından bahsedeceğim. Sıfır geçiş devresi olarak analog çözümden faydanalacağız. Öncelikle histeresisi göz önüne almayan dizaynı ele alacağız ve bu tasarımın çıkış sinyalini değerlendireceğiz. Bu yazıda ele alınan sıfır geçiş devresinde sistemdeki harmonikler göz alınmamıştır. Bu bakımdan günümüz frekansmetrelerinde kullanılan yöntemlere göre yanlış sonuçlar gösterebilmektedir.
Şekil1’deki sıfır geçiş devresinde, karşılaştırıcı opamp ile giriş sinyalinin sıfırda olduğu zaman opamp sinyal üretir. Ama sıfır geçiş devresindeki karşılaştırıcı opampın referans olarak aldığı ground’da White noise olduğu zaman opamp çıkışından şekil 2’deki gibi çıkış elde edemeyiz (Sarı Sinyal).
Peki LT-Spice’da White noise nasıl üreteceğiz?
LT-Spice’da White Noise oluşturmak amaçlı izlenmesi gereken yol Şekil 3’deki gibidir.
Şekil 4’deki gibi ground’da White Noise bulunan karşılaştırıcı opamplı sıfır geçiş devresinin çıkışı Şekil 5’deki olmaktadır. Opamp çıkışındaki sinyalin mikrodenetleyici tarafından frekansın hesaplanması yanlış sonuçların elde edilmesine sebep olacaktır.
Giriş sinyalin’de White Noise mevcut olan sıfır geçiş devresinde opamp çıkışında histeresis durumu hesaplanmadığından dolayı çıkış sinyali istenen durumda olmayacaktır.
Şekil 6’da giriş sinyalinde White noise sebebiyle çıkıştan şekil 8’deki gibi çıkış elde edilir.
Sıfır geçiş devresi (Zero-crossing detector) devresinde mevcut D1 ve D2 diyotları clamp diode görevi görmektedir ve R1 direncide bu clamp diode network’ün bir parçasıdır. D1 ve D2 diyotları giriş voltajını -0.6 V ve 3.9 V seviyesine getirmektedir. R2 ve R3 dirençleri gerilim bölücü görevi görmektedir. Opamp’ın giriş voltaj seviyesi -0.6’da olması opampın girişine zarar vereceğinden dolayı R2 ve R3 dirençleri minimum giriş voltaj seviyesini (0.6xR2X(R2||R3))=0.3V seviyesine getirir. R11 direnci devrede pull-up direnci görevi görmektedir. Pozitif feed-back kullanılan Opamp dizaynındaki R8 ve R9 dirençleri histeresis durumu için kullanılmaktadır. R8 ve R9 dirençlerinin doğru hesaplanmaması sonucu opamp çıkışı Şekil 10’daki olmaktadır.
Pozitif Feed-back olan Opamp’da histeresis dirençleri R8 ve R9 doğru hesaplanması sonucu çıkış Şekil 11’deki gibi olmaktadır.
220 V – 50 HZ giriş sinyalinde, sıfır geçiş devresine ait çıkış sinyalimiz şekil12’deki gibi olmaktadır.
Peki bundan sonra ne olacak?
Şekil12’deki sinyalimiz mikrodenetleyicide timer ve counter işlemleriyle frekansı hesaplayacağız. Bu zamana kadar yapılan çalışma giriş sinyalimizi mikrodenetleyicide okunabilecek seviyelere getirmek amaçlıydı.
Dosyaları indirmek için aşağıdaki linke tıklayınız:
