Определение перехода синусоиды через ноль

29.03.2016, 13:53. **Показов** 15912. **Ответов** 18

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Добрый день, господа!

Встала задача определения перехода напряжения в сети 220 В через ноль. Схема стандартная - сеть -делитель -АЦП - МК. Соответственно из -за неидеальности напряжения в сети, переход через ноль стандартным способом вычислить не получится, так как могут быть скачки в районе нуля. Соответственно встает вопрос, каким образом можно определить точный момент перехода через ноль? Слышал о способе, основанном на преобразовании Фурье и о возможном использовании фильтра. Есть ли у кого какая -нибудь информация по этой теме (ссылки на статьи, книги)?

@ITIKTROS · 29.03.2016, 14:17

А что есть стандартный способ? Компаратор?

@u37 · 29.03.2016, 14:50

Метод фазовой подстройки, см.

29.03.2016, 15:18

Под стандартным способом я имел ввиду обработку дискретных отсчетов с АЦП на микроконтроллере. Соответственно удобнее было бы определить точный переход через ноль на МК.

29.03.2016, 15:20

Компаратор также не покажет переход через ноль, если это не чистая синусоида, то есть в момент перехода сигнал будет пересекать ноль несколько раз.

@yiv91 · 29.03.2016, 15:46

Сообщение от Soubir

переход через ноль стандартным способом вычислить не получится, так как могут быть скачки в районе нуля.

Для решения задачи надо дать определение, что такое "переход через 0", и чем он отличается от скачков вблизи нуля.

29.03.2016, 15:51

Если я правильно понимаю, то мне для измерения ПКЭ необходимо выделить, где был переход через ноль именно синусоиды частоты 50 Гц. Так как напряжение в сети неидеально, то оно содержит в себе гармоники других частот, которые могут создавать ложные переходы через ноль.

@yiv91 · 29.03.2016, 15:59

Смотря как будет использоваться результат.
Если надо включить тиристор, то метод может быть только приблизительный, с некоторой фиксированной задержкой, скажем, 0.2 мс. Это реализуется с помощью ФНЧ и компаратора с гистерезисом.
А если чтобы обмерить сигнал, то надо разложить его в Фурье, взять отсчеты частоты 50 Гц по X и Y, которые дадут сдвиг фазы, далее по тригонометрическим отношениям находится отрезок времени до точки X=1,Y=0.

PS. Если в сигнале отсутствует искомая частота 50 Гц, то термин "фаза" теряет смысл, а в формулах получится деление на 0.

@itysiy · 29.03.2016, 16:10

Сообщение от Soubir

Добрый день, господа! ... Слышал о способе, основанном на преобразовании Фурье и о возможном использовании фильтра. Есть ли у кого какая -нибудь информация по этой теме (ссылки на статьи, книги)?

Наверно это функции Уолша. Я делал для рассчета фазы синусоидального сигнала, работало стабильно. Да и код не сложный.

@ITIKTROS · 29.03.2016, 16:11

Ну у меня тиристоры в комплексе асинхронного генератора, комутируют ёмкости, на тиристорах ловлю ноль напряжения компараторами, есть там небольшой гистерезис конечно, но вполне годно. Всёж от задачи действительно зависит.

29.03.2016, 17:39

Скорее как раз мне надо смотреть в том направлении, про которое говорят itysiy и yiv91

@u37 · 29.03.2016, 17:53

Следящий фильтр с полосой удержания в доли герца ... вообще-то он способен выдавать правильный сигнал даже при наличии 90% уровня помех. В данном случае уровень помех вряд-ли когда-нибудь превысит 5%.
Фазовая автоподстройка - самый эффективный способ получения первичного сигнала без помех. ФНЧ/ФВЧ и полосовые даже близко не лежали. ))

@oxytt · 30.03.2016, 01:16

Что за задача в которой нужно так заморачиваться?

Берется оптопара, она выдает цифровой сигнал по переходу нуля. Единственное сдвинутый по фазе из за того, что ток срабатывания достигается на в самом нуле, а там где ток через светодиод достигнет уровня срабатывания
Для единичного экземпляра довольно точно подстраивается константным смещением
Для большого числа копий смещение тоже вариант, но увеличится ошибка

Этого мало?

Есть схемы на транзисторах суть которых такая - на высоковольтной стороне делается низковольтное питание с тем, чтобы иметь питание в самом нуле. Для детектирования нуля ставится транзистор который собственно срабатывает уже при 0.6в, то есть для такой схемы ноль это фаза синуса от -0.6в до +0.6в и от +0.6в до -0.6в
По крайней мере я так понял принцип работы такого детектора
В моих задачах хватает варианта с константным сдвигом и обычной оптопары

30.03.2016, 13:53

Мне это требуется для измерения выбросов и провалов напряжений в сети, где необходимо точно определять момент перехода через ноль. Соответственно предполагается работа с отсчетами снятыми с помощью АЦП.

@oxytt · 30.03.2016, 14:07

Сообщение от Soubir

Мне это требуется для измерения выбросов и провалов напряжений в сети, где необходимо точно определять момент перехода через ноль. Соответственно предполагается работа с отсчетами снятыми с помощью АЦП.

тогда сам детектор нуля вам вроде как и не нужен
нужно оцифровывать весь период целиком и ноль искать программным образом

вас скорее должна интересовать схема для оцифровки с достаточной точностью
оптопары не подойдут, наверно надо смотреть в сторону измерительного трансформатора или делать замер без гальванической развязки

@Stiit.mi · 30.03.2016, 19:02

где-то попадалась статья, где фазу определяли так - методом наименьших квадратов подбирали фазу и амплитуду синусоиды и аналитически получаем точку перехода через ноль. И типа было обоснование, что в случае шумного сигнала метод дает лучшую точность чем БПФ

частота известна - можно Гёрцеля посчитать (ссылка на вики), он бонусом амплитуду даст

@_pv · 30.03.2016, 20:15

сначала автокорреляцию посчитать для нахождения точной частоты, а потом корреляцию с синусом единичной амплитуды и найденной частоты для нахождения фазы.
но раз про точность и уровни шумов ничего сказано не было, возможно хватит и простого фильтра

@shibtym · 10.04.2016, 22:22

если на STM делается, то там можно использовать внешний тригер таймера. У него на входе есть фильтр от дребезга контактов - фактически програмируемая временная задержка. Как только синусоида просядет ниже уровня срабатывания тригера, через заданное время фильтр передаст сигнал. К этому моменту синусоида будет в нуле. Смотреть тут http://www.unirail.org/wp-content/uptoo ... TIMERS.pdf (по центру с лева)

само собой стабилитрон-ограничитель напряжения на входе.

@YTYOUT · 11.04.2016, 01:53

А если интеграл в постоянку.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Символьное дифференцирование igorrr37 13.02.2026 / * Программа принимает математическое выражение в виде строки и выдаёт его производную в виде строки и вычисляет значение производной при заданном х Логарифм записывается как: (x-2)log(x^2+2) -. . .	Камера Toupcam IUA500KMA Eddy_Em 12.02.2026 Т. к. у всяких "хикроботов" слишком уж мелкий пиксель, для подсмотра в ESPriF они вообще плохо годятся: уже 14 величину можно рассмотреть еле-еле лишь на экспозициях под 3 секунды (а то и больше),. . .	И ясному Солнцу zbw 12.02.2026 И ясному Солнцу, и светлой Луне. В мире покоя нет и люди не могут жить в тишине. А жить им немного лет.	«Знание-Сила» zbw 12.02.2026 «Знание-Сила» «Время-Деньги» «Деньги -Пуля»
SDL3 для Web (WebAssembly): Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров 8Observer8 12.02.2026 Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами и вызывать обработчики событий столкновения. . . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image) 8Observer8 11.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3 содержит встроенные инструменты для базовой работы с изображениями - без использования библиотеки SDL3_image. Пошагово создадим проект для загрузки изображения. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL3_image 8Observer8 10.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3_image содержит инструменты для расширенной работы с изображениями. Пошагово создадим проект для загрузки изображения формата PNG с альфа-каналом (с прозрачным. . .	Установка Qt-версии Lazarus IDE в Debian Trixie Xfce volvo 10.02.2026 В общем, достали меня глюки IDE Лазаруса, собранной с использованием набора виджетов Gtk2 (конкретно: если набирать текст в редакторе и вызвать подсказку через Ctrl+Space, то после закрытия окошка. . .

Soubir

	Определение перехода синусоиды через ноль 29.03.2016, 13:53. Показов 15912. Ответов 18 Метки нет (Все метки) Добрый день, господа! Встала задача определения перехода напряжения в сети 220 В через ноль. Схема стандартная - сеть -делитель -АЦП - МК. Соответственно из -за неидеальности напряжения в сети, переход через ноль стандартным способом вычислить не получится, так как могут быть скачки в районе нуля. Соответственно встает вопрос, каким образом можно определить точный момент перехода через ноль? Слышал о способе, основанном на преобразовании Фурье и о возможном использовании фильтра. Есть ли у кого какая -нибудь информация по этой теме (ссылки на статьи, книги)?

@ITIKTROS 0 / 0 / 0 Регистрация: 20.06.2011 Сообщений: 269
	29.03.2016, 14:17
	А что есть стандартный способ? Компаратор? 0

@u37 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 3,113
	29.03.2016, 14:50
	Метод фазовой подстройки, см. 0

Soubir
	29.03.2016, 15:18
	Под стандартным способом я имел ввиду обработку дискретных отсчетов с АЦП на микроконтроллере. Соответственно удобнее было бы определить точный переход через ноль на МК.

Soubir
	29.03.2016, 15:20
	Компаратор также не покажет переход через ноль, если это не чистая синусоида, то есть в момент перехода сигнал будет пересекать ноль несколько раз.

Soubir
	29.03.2016, 15:51
	Если я правильно понимаю, то мне для измерения ПКЭ необходимо выделить, где был переход через ноль именно синусоиды частоты 50 Гц. Так как напряжение в сети неидеально, то оно содержит в себе гармоники других частот, которые могут создавать ложные переходы через ноль.

@yiv91 0 / 0 / 0 Регистрация: 31.01.2013 Сообщений: 1,625
	29.03.2016, 15:59
	Смотря как будет использоваться результат. Если надо включить тиристор, то метод может быть только приблизительный, с некоторой фиксированной задержкой, скажем, 0.2 мс. Это реализуется с помощью ФНЧ и компаратора с гистерезисом. А если чтобы обмерить сигнал, то надо разложить его в Фурье, взять отсчеты частоты 50 Гц по X и Y, которые дадут сдвиг фазы, далее по тригонометрическим отношениям находится отрезок времени до точки X=1,Y=0. PS. Если в сигнале отсутствует искомая частота 50 Гц, то термин "фаза" теряет смысл, а в формулах получится деление на 0. 0

@ITIKTROS 0 / 0 / 0 Регистрация: 20.06.2011 Сообщений: 269
	29.03.2016, 16:11
	Ну у меня тиристоры в комплексе асинхронного генератора, комутируют ёмкости, на тиристорах ловлю ноль напряжения компараторами, есть там небольшой гистерезис конечно, но вполне годно. Всёж от задачи действительно зависит. 0

Soubir
	29.03.2016, 17:39
	Скорее как раз мне надо смотреть в том направлении, про которое говорят itysiy и yiv91

@u37 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 3,113
	29.03.2016, 17:53
	Следящий фильтр с полосой удержания в доли герца ... вообще-то он способен выдавать правильный сигнал даже при наличии 90% уровня помех. В данном случае уровень помех вряд-ли когда-нибудь превысит 5%. Фазовая автоподстройка - самый эффективный способ получения первичного сигнала без помех. ФНЧ/ФВЧ и полосовые даже близко не лежали. )) 0

@YTYOUT 0 / 0 / 0 Регистрация: 02.10.2012 Сообщений: 1,946
	11.04.2016, 01:53
	А если интеграл в постоянку. 0

@oxytt 0 / 0 / 0 Регистрация: 16.03.2013 Сообщений: 4,224
	30.03.2016, 01:16
	Что за задача в которой нужно так заморачиваться? Берется оптопара, она выдает цифровой сигнал по переходу нуля. Единственное сдвинутый по фазе из за того, что ток срабатывания достигается на в самом нуле, а там где ток через светодиод достигнет уровня срабатывания Для единичного экземпляра довольно точно подстраивается константным смещением Для большого числа копий смещение тоже вариант, но увеличится ошибка Этого мало? Есть схемы на транзисторах суть которых такая - на высоковольтной стороне делается низковольтное питание с тем, чтобы иметь питание в самом нуле. Для детектирования нуля ставится транзистор который собственно срабатывает уже при 0.6в, то есть для такой схемы ноль это фаза синуса от -0.6в до +0.6в и от +0.6в до -0.6в По крайней мере я так понял принцип работы такого детектора В моих задачах хватает варианта с константным сдвигом и обычной оптопары 0

Soubir
	30.03.2016, 13:53
	Мне это требуется для измерения выбросов и провалов напряжений в сети, где необходимо точно определять момент перехода через ноль. Соответственно предполагается работа с отсчетами снятыми с помощью АЦП.

@Stiit.mi 0 / 0 / 0 Регистрация: 26.04.2010 Сообщений: 1,445
	30.03.2016, 19:02
	где-то попадалась статья, где фазу определяли так - методом наименьших квадратов подбирали фазу и амплитуду синусоиды и аналитически получаем точку перехода через ноль. И типа было обоснование, что в случае шумного сигнала метод дает лучшую точность чем БПФ частота известна - можно Гёрцеля посчитать (ссылка на вики), он бонусом амплитуду даст 0

@_pv 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.06.2011 Сообщений: 2,514
	30.03.2016, 20:15
	сначала автокорреляцию посчитать для нахождения точной частоты, а потом корреляцию с синусом единичной амплитуды и найденной частоты для нахождения фазы. но раз про точность и уровни шумов ничего сказано не было, возможно хватит и простого фильтра 0

@shibtym 0 / 0 / 0 Регистрация: 07.04.2016 Сообщений: 268
	10.04.2016, 22:22
	если на STM делается, то там можно использовать внешний тригер таймера. У него на входе есть фильтр от дребезга контактов - фактически програмируемая временная задержка. Как только синусоида просядет ниже уровня срабатывания тригера, через заданное время фильтр передаст сигнал. К этому моменту синусоида будет в нуле. Смотреть тут http://www.unirail.org/wp-content/uptoo ... TIMERS.pdf (по центру с лева) само собой стабилитрон-ограничитель напряжения на входе. 0