Nuldoorgangdetektor
Het detekteren van de nuldoorgang van een wisselspanning is niet altijd zo eenvoudig als het op het eerste gezicht lijkt. Bij gebruik van maar een voedingsspanning voor het detektorcircuit is er altijd sprake van een kleine foutspanning (b.v. 0,6 volt bij gebruik van een transistor als detektor). Ook bij de hier gebruikte schmitt-trigger 4093 is dit het geval. Bij ongeveer 3 à 9 volt (deze spanning is afhankelijk van de voedingsspanning) verandert de uitgang van de poort van logisch nivo. Door toevoeging van de spanningsdeler R1, R2 en P1 is het mogelijk de schakeling precies bij nul volt ingangsspanning te laten omslaan. Voorwaarde hierbij is wel, dat de voedingsspanning konstant is, want bij iedere voedingsspanning hoort een bepaalde instelling van P1.
| Ingangsspanning (effektief) | Voedingsspanning | ||
|---|---|---|---|
| 5 V | 10 V | 15 V | |
| 2 V | 2.24 | 3.49 | - |
| 3 V | 2.33 | 4.09 | 5.18 |
| 4 V | 2.37 | 4.33 | 5.91 |
| 5 V | 2.40 | 4.47 | 6.26 |
| 6 V | 2.42 | 4.56 | 6.48 |
| 7 V | 2.43 | 4.63 | 6.64 |
| 8 V | 2.44 | 4.67 | 6.75 |
| 9 V | 2.44 | 4.71 | 6.83 |
| 10 V | 2.45 | 4.74 | 6.90 |
Om de schakeling met P1 exakt af te regelen is een oscilloskoop eigenlijk onontbeerlijk. Een voldoende nauwkeurige afregeling kan echter ook met een universeelmeter worden bereikt. De universeelmeter wordt op de uitgang van N2 aangesloten en vervolgens wordt P1 verdraaid totdat de meter precies de halve voedingsspanning aanwijst. C1 moet hierbij tijdelijk worden losgemaakt. Nog beter wordt de afregeling wanneer men P1 zodanig instelt dat de universeelmeter niet de helft van de voedingsspanning Uh aangeeft, maar een spanning UN2 waarvoor geldt:
In deze formule stelt Ut de topspanning van de wisselspanning (1,4 x Veff) voor en Uh de hysteresis van de 4093. Deze hysteresis is volgens de fabrieksgegevens gelijk aan 0,9 volt bij 5 volt voedingsspanning, 2,3 bij 10 volt en 3,5 volt bij 15 volt. In de tabel zijn een aantal spanningen aangegeven bij verschillende ingangs(effektief) en voedingsspanningen, die de meter na afregeling van P1 moet aanwijzen.
C1 veroorzaakt een monostabiele werking, waardoor de schakeling per wisselspanningscyclus maar een impuls afgeeft. De waarde van C1 is gekozen voor een frekwentie van 50 Hz, bij andere frekwenties moet deze kondensator naar verhouding worden vergroot of verkleind. Met de hier gegeven dimensionering is de maximaal toegestane ingangsspanning 220 V. In dat geval loopt er de maximaal toegestane stroom van 10 mA via R1 door de poort. Om er zeker van te zijn, dat de voedingsspanning hierdoor niet oploopt, is D2 toegevoegd. Een berekening leert, dat er in R1 dan zo'n 1,5 watt wordt gedissipeerd. Wordt er inderdaad met deze hoge ingangsspanning gewerkt, dan is het aan te bevelen het ingangscircuit (R1, R2 en P1) hoogohmiger te maken om het vermogensverlies te beperken.