ゼロクロス検出回路

質問

交流100Vのゼロクロスのタイミングをマイコンで検出する回路です。
中央はコンパレーター(LM339を使用)です。

添付のLTspice回路図では、交流(HOT)がプラス側の時,、5Vがマイコン
(V_MicroComputer タグ)にかかり、交流がマイナスのとき、0Vになります。

質問事項1.
AC100Vからマイコンを保護する観点で、問題はありますか？

質問事項2.
そもそも、コンパレーターを使用することは適していますか？

※まったく見当がつかないので、つぶやき程度でも参考になります。
※安全上、十分な隙間をとって、配線しようと思っています。

みなさま、どうかよろしくお願い致します。

回答No.4

kimamaoyaji · ベストアンサー

理論上はAC100V直結でも良いですが、実情はAC100は片側が接地で片側が100Vです、プラグはどちらにでもささるので、アイソレート（絶縁）しておかないと漏電電流が流れて、漏電ブレーカーが落ちる、もしくは感電しますよ。
一般的にはAC100Vを絶縁トランスで降圧してICの電源とセンサーの入力に使うでしょう。
またこの回路では-Veeが0Vなのでコンパレート電圧を-Veeにした場合、理論上は動きますが実情は非常に不安定な動作になります。-Veeは0V以下の少なくとも-5V程度の電圧は必要だと思います。
またこの回路には整流回路が無いので正方向のゼロクロスは出来ますが、負方向のゼロクロスは動作しません、OPAMPによる全波整流は必要だと思います、さらに付け加えるなら0Vのコンパレートは非常にノイズに弱く誤動作しやすいですよ。
回路シュミュレーターは、理論動作のシュミュレートだけなので、ノイズや安定性に関してはシュミュレートできません。

お礼

kimamaoyaji様

アドバイス頂きまして、大変有難う御座いました！

注意点という観点で非常に有用です。

AC100Vはどちらがニュートラルかは不確実ですからね。
いやいや、実験とはいえ危険な事をするところでした。

はじめから考え直します。

有難う御座いました。

回答No.5

久保 泰臣（@omi3_）

>抵抗を入れる場所は間違っていないでしょうか？
ＯＫです。

>また、LM339への入力はsine波で、この場合、約 +4V から -4V です。
計算どおり 4.2V ですね。

>入力はやっぱり、-0.3V 以下にしないほうがいいのでしょうね？
売りもの回路ならば、
仕様どおり、-0.3V 以下 Vcc以上にならないようクランプするべきです。
V1は 90～115Ｖで設計すべきですし、150%のマージンも欲しいです。
クランプは、Vf 0.4Vのショットキーダイオードを上下に入れてれば
壊れても言訳出来るでしょう。
保護を最高にするには、TLP626のようなフォトカプラが吉かと。

自作なら、これで十分です。
入力はPNP なので、-0.7V以下になりません。
-4V まで振れるシュミレーションは、その部分を反映していません。
許容電流も5mAを期待できますので、問題なく動きます。

>質問事項1
静電気の高圧で壊れても、LM339を交換するだけとなるでしょう。

AC100Vを分圧しMPUに直接入力するよりは安心です。
チャタリングキャンセルプログラムもいらないし。

お礼

omi3_ 様

本当に有難う御座います。

シュミレーターとの付き合い方も要勉強ですね！

一歩間違えれば、危険な回路でしたので、考え直すことにしました。
でも、今回は参考になりました。

有難う御座いました。

回答No.3

mink6137

安全上問題アリです。
コンパレータとマイコンはAC100Vから絶縁する回路を考えて下さい。

回答No.2

久保 泰臣（@omi3_）

(1) です、読み返すと
LM339 を使用とのこと、仕様書を見ると、
入力は -0.3V まで可能なので、最初の回路でＯＫです。

100Vはノイズだらけなので、チャタリングが出そうです。
出力 と ＋入力 の間に 330k ～ 1MΩ を入れて、
.回路入力換算 5～1.65Ｖの ヒステリシスを入れるとよいでしょう。

お礼

omi3_ 様

たびたび、本当に有難う御座います。

変更した回路と、シュミレーション結果をアップロードしました。

http://imgur.com/W7CIsny

抵抗を入れる場所は間違っていないでしょうか？
また、LM339への入力はsine波で、この場合、約 +4V から -4V です。
入力はやっぱり、-0.3V 以下にしないほうがいいのでしょうね？

回答No.1

久保 泰臣（@omi3_）

LTC1841の入力は、0vまでなので、
-入力 ← 0V、＋入力 ← 負電圧、では誤動作するのでは？
壊れないでしょうけど。
古いICは、負にすると、誤動作してましたよ。

-入力 ← 0.5Ｖ として、少しでも浮かせたら論理的に叶います。

MPUに、変化での割り込みを入れて下さいね。

お礼

omi3_ 様

早速アドバイス有難うございます！

入力電圧をマイナスにしないほうがいいのですね。
調べてみます。