Si no esteu massa entès a entendre els profunds aspectes tècnics d’un veritable inversor de potència d’ona sinusoïdal, però voleu construir-lo en un parell d’hores, aquest article us ajudarà a aconseguir-ho mitjançant un amplificador de potència d’àudio i alguns motors de corrent continu. Aquí veurem com convertir amplificadors d'àudio en inversors d’ona sinusoïdal pura
Considerarem 3 dissenys d’inversors d’ona sinusoïdal reals separats mitjançant amplificadors d’àudio dimensionats adequadament i circuits generadors d’ones sinusoïdals digitals
Disseny núm. 1
Comencem per entendre com es poden utilitzar un parell de petits motors de corrent continu per generar senyals d’ona sinusoïdal pura i, a continuació, procediu amb els detalls sobre l'acoblament dels motors amb un amplificador de potència preparat per adquirir la sortida de potència d'ona sinusoïdal real de la xarxa de CA desitjada. L'article explica una idea innovadora de configurar algunes unitats ja preparades, com ara un amplificador de potència, un parell de motors de corrent continu i una bateria en un inversor de potència d'ona sinusoïdal.
Hi ha gent la vida del qual depèn de la potència a la qual s’accedeix des inversors i, per a ells, aquests aparells són realment inestimables i crucials. També hi ha persones que tenen intenció de posseir inversors, però que estan massa mal informades sobre les seves especificacions tècniques, etc. i, per tant, són reticents a portar-los a casa.
Un altre factor dels inversors és que poden ser immensament cars, especialment aquells que poden funcionar universalment amb tot tipus d’aparells elèctrics o simplement els veritables inversors d’ona sinusoïdal. Ja he comentat molts diagrames de circuits dels inversors que van des del idea de tipus afició més habitual a la molt sofisticada ona sinusoïdal modificada i al veritable tipus d’inversors d’ona sinusoïdal . No obstant això, aquests dissenys són massa tècnics i definitivament no estan pensats per als profans.
Les idees explicades no són senzilles i requereixen experiència prèvia en electrònica per entendre-les, i també un coneixement exhaustiu de l’electrònica pràctica per construir-les. Vol dir, doncs, que un laic seria incapaç d’entendre aquestes magnífiques cases de poder? I vol dir que un profà no té dret a gaudir dels avantatges d’un inversor de potència d’ona sinusoïdal casolà, que pot ser molt divertit de construir, sinó també molt barat i fiable en comparació amb els seus homòlegs comercials?
La secció següent mostrarà clarament com inverter d’ona sinusoïdal sofisticada pot ser construït per pràcticament qualsevol persona que tingui coneixements i habilitats tècniques habituals.
La idea que s’explica a continuació no és una unitat basada en circuits que necessiti un muntatge mitjançant PCB, components electrònics, etc. sinó que aquí comprem unitats preparades com ara amplificadors, motors, bateries, transformadors, etc., i les integrem per construir la peça final. Aprenem com es pot fer en una hora.
ADVERTÈNCIA: EL CONCEPTE NOMÉS ÉS ASSUMIT PER L’AUTOR I MAI S’HA COMPROVAT O VERIFICAT PRÀCTICAMENT.
Principi bàsic de funcionament dels inversors
El concepte: els inversors, com tots sabem, no són res més que amplificadors de tensió o pas a pas. El mètode més conegut per augmentar les tensions és a través transformadors on s’utilitzen bobinatges aïllats per aconseguir multiplicacions de nivell de tensió sorprenents. Bàsicament, el procés té lloc mitjançant induccions magnètiques per transformar fluxos d’alt corrent a sortides d’alta tensió.
Per complir amb el procés anterior, es requereix una entrada de CA elevada que es pot introduir en el bobinatge pertinent del transformador per obtenir la potència de CA de 230 o 120 volts desitjada.
Tanmateix, atès que tot el propòsit és convertir una font de CC a nivells de xarxa, primer hem de convertir el CC de baix nivell a l’entrada de CA baixa. En els inversors d’ona quadrada, això s’aconsegueix fàcilment mitjançant l’ús de circuits astables normals, però la sortida d’ona quadrada és el que no busquem absolutament, de manera que com podem “fabricar” una entrada d’ona sinusoïdal pura o veritable per al nostre prototip.
Utilització de motors de corrent continu per generar senyal senal en lloc de circuits PWM
Per descomptat, podem fer-ho mitjançant circuits opamp complexos com a Circuit de 'bubba' , però com que aquí no volem involucrar gaire part de l'electrònica, una solució més senzilla seria utilitzar un petit motor de corrent continu per a aquest propòsit. Un motor, com tots sabem, es pot girar aplicant-hi energia, les rotacions són causades per interacció de torsió constant de l’imant permanent i l’efecte electromagnètic induït.
Si invertim el procés, és a dir, si fem girar un motor aplicant una força mecànica externa, podem induir una quantitat considerable de potencial variable a través dels seus terminals de bobinatge i la tensió rebuda tindrà una forma d’ona sinusoidal. La forma d'ona serà perfectament natural i una autèntica ona sinusoïdal.
Si aquesta entrada d'ona sinusoïdal s'amplifica fins als nivells desitjats, potser la nostra missió pot complir-se simplement. En lloc d’emprendre circuits complexos de mosfet destinats a aplicacions d’inversors, vaig pensar que era una millor idea alimentar l’entrada sinusoïdal anterior a un amplificador d’àudio d’alta potència adquirit ja fabricat al mercat.
Aquí es mostra un model d’aquest amplificador de mostra. Les sortides que s’han de connectar als altaveus s’han d’ajuntar amb els nostres transformadors de potència.
Si l’amplificador és un equip estèreo, podem utilitzar un parell de transformadors i finalitzar les sortides de CA dels transformadors per separar les sortides de CA de manera que s’hi puguin connectar diferents aparells.
El motor que fabrica les ones sinusoïdals és conduït per un altre motor connectat amb mecanisme de corriola / corriola. El motor motriu funciona amb la bateria disponible.
Peces obligatòries
Per fabricar aquest veritable inversor d'ona sinusoïdal necessitareu les següents parts i unitats:
Un amplificador d’àudio d’alta potència fet a punt
Transformador: la classificació ha de coincidir amb la potència de l'amplificador. Si l'amplificador pot emetre 500 watts a 50 volts, significa que el bobinatge d'entrada del transformador s'ha de classificar a 50 volts i 10 amperes.
Com a alternativa, el transformador de subministrament d’alimentació de l’amplificador de potència es pot eliminar i utilitzar per a tal efecte.
Motors: el RPM ha de ser superior a 3000 i s’ha d’ajustar exactament a 3000 RPM perquè es pugui aconseguir una freqüència de 50 z.
Armari adequat per allotjar tot el conjunt.
Femella, cargols, volanderes, cables, bateria, etc.
Disseny de cablejat per a l’inversor Sinewave proposat mitjançant un amplificador d’àudio
Com muntar l’amplificador d’àudio amb entrada de bateria i sinus
És bastant senzill i es tracta d’integrar les unitats adquirides segons el diagrama donat. Tot el sistema juntament amb l'amplificador, el transformador i els motors es poden allotjar dins d'un armari metàl·lic més gran i es poden fixar adequadament.
Els motors s’han de subjectar especialment a la base de l’armari de l’inversor per evitar vibracions i sorolls. L'armari també ha d'incloure tots els terminals especificats amb la unitat, fixats externament per a la connexió de la bateria i les sortides de CA.
Mitjançant un concepte senzill, a l'article es va explicar la idea de construir un inversor d'ona sinusoïdal pura. Seguiu llegint per conèixer tots els detalls de la construcció.
Disseny núm. 2: utilitzar un mòdul d'amplificador de 100 watts
És comprensible que els inversors d’ona sinusoïdal no siguin fàcils de construir, per molts motius diferents. Però probablement sigui el més tipus després del circuit i també bastant difícil de trobar. Per a la gent que està buscant desesperadament aquest circuit, potser aquest article us pot ajudar.
Després de moltes reflexions, probablement semblaria haver dissenyat un concepte més fàcil (encara que no del tot eficient) d’un circuit inversor d’ona sinusoïdal pura. Com que el circuit no ha estat provat per mi, no podré dir molt sobre les especificacions exactes del circuit i voldria deixar que els lectors decidissin la viabilitat del circuit actual.
La idea em va sorprendre en llegir la descripció del circuit d'un Amplificador d’àudio MOSFET . Tots sabem que quan un senyal d'àudio s'alimenta a l'entrada d'un amplificador, produeix una potència de sortida amplificada que té exactament les mateixes propietats que l'entrada.
Això simplement implica, en lloc d'un senyal d'àudio, si s'aplica un senyal de CA pur d'un circuit de pont de Wien a l'entrada d'un amplificador de potència i d'un transformador d'inversor connectat a la seva sortida (on normalment es connectaria un altaveu), sens dubte produir una rèplica amplificada de l'entrada. I l’enrotllament secundari del transformador d’inversor connectat produiria definitivament una potència d’ona sinusoïdal (suposició meva).
L'únic gran problema és la pèrdua d'una quantitat significativa d'energia de la bateria en forma de calor a través dels dispositius de potència que redueixen l'eficiència general de l'inversor.
Continuem i vegem com funcionen les diferents etapes del circuit proposat.
El circuit de l’oscil·lador
El circuit senzill del generador d'ones sinusoïdals que es mostra al costat es pot utilitzar per produir les ones sinusoïdals necessàries a l'entrada de l'amplificador de potència. Anem a estudiar el seu funcionament mitjançant els passos següents:
L’amplificador Op A1 bàsicament es connecta com un multivibrador astable,
La resistència R1 i el condensador C1 defineixen la freqüència d’oscil·lació de l’astable.
L’ona quadrada d’A1 s’alimenta a A2, que es configura com un filtre de pas baix de doble pol i s’utilitza per filtrar els harmònics d’A1.
La sortida de A2 serà gairebé una ona sinusoïdal pura, el pic depèn, òbviament, de la tensió d'alimentació i del tipus d'opamp utilitzat.
La freqüència del circuit actual s'ha fixat a aproximadament 50 Hz. Si se seleccionen els valors de les parts que es mostren entre parèntesi, la freqüència serà al voltant dels 60 Hz.
Llista de peces
Totes les resistències tenen 1/8 de watts, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9),
R9 = 20.000
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (DOS 1µF EN PARAL·LEL)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072
IC2 = LM3886 (National Semiconductor),
ENFONSADOR PER IC2 COM ES MOSTRA A LA IMATGE,
TRANSFORMADOR = 0 - 24 V / 8 AMPS. SORTIDA - 120/230 V CA
PCB = FINALITAT GENERAL
El circuit d'amplificador de corrent
Tenint en compte que les especificacions de disseny eren molt senzilles i que el nombre de components era el mínim possible, un amplificador de xip únic era el requisit bàsic. Finalment, vaig seleccionar un amplificador raonablement potent que utilitzava IC LM3886 (National Semiconductor). Les característiques més destacades d’aquest xip amplificador de potència són les següents:
Realment versàtil i amb un CI d’alt rendiment en comparació amb els altres tipus de dispositius híbrids i discrets.
Totalment protegit internament de les temperatures màximes instantànies,
Té una zona d’operació segura protegida dinàmicament,
La sortida de sortida està perfectament protegida contra un curtcircuit amb la terra o l'alimentació positiva a través d'una xarxa de circuits de limitació de corrent interna.
La sortida també està protegida contra la sortida de tensions a causa de transitoris de càrrega inductius,
Es pot operar amb tensions de fins a 20 volts fins a un impressionant 94 volts.
Les seves especificacions tècniques són les següents:
La sensibilitat d'entrada és d'1 Vrms
La potència de sortida serà de prop de 100 watts si la resistència primària del transformador és d’uns 4 ohms.
L’amplada de banda de potència és de 10 Hz a 100 KHz.
Consells sobre la construcció
El circuit consisteix bàsicament en només dos circuits integrats com a components actius principals i un grapat d’altres components passius, de manera que el procediment de construcció hauria de ser molt fàcil. Tot el muntatge es pot fer simplement sobre un tros de tauler d'ús general (aproximadament 4 per 4 polzades).
L'IC2 s'ha de col·locar a la vora del PCB per facilitar el muntatge del dissipador de calor. El present utilitza dues grans bateries de camions de 24 volts. Connecteu-los tal com es mostra al diagrama.
Per carregar-les, cal un carregador de bateries separat.
Disseny # 3: inversor d'ona sinusoïdal pura de 500 W.
El missatge explica com fer un inversor d’ona sinusoïdal pura de 500 watts mitjançant un amplificador d’àudio de 500 wat per obtenir resultats raonablement excel·lents.
El circuit utilitza bàsicament una topologia push pull mitjançant un parell de bateries de 24 V. L’ús de dues bateries de 24V permet incorporar bateries AH més baixes amb una major eficiència i potència.
També es poden provar bateries de 12V, però la potència de sortida es reduiria a la meitat.
Com que s'utilitza una alimentació dual, el transformador connectat no necessita ser de tipus central, sinó que aquí es fa adequat un transformador ordinari de dos fils.
Els dos dissenys que es mostren a continuació són els necessaris per implementar aquest senzill circuit inverter d’ona sinusoïdal pura.
El generador d’ones sinuses
El primer circuit és el generador bàsic d’ona sinusoïdal que es converteix en l’entrada d’alimentació de l’amplificador d’ona sinusoïdal principal o l’etapa de sortida.
El generador d'ona sinusoïdal produeix una sortida d'ona sinusoïdal pura amb els components mostrats a uns 50Hz, per a altres freqüències es pot alterar la resistència de 2,5 K i es pot provar en un simulador per fixar els resultats desitjats.
El circuit del generador de sinus hauria de subministrar-se amb +/- 12V, i no directament de la bateria de 24V, ja que podria danyar el circuit permanent.
Els opamps utilitzats en aquest generador de sinus provenen de l’IC TL072
Utilitzar un circuit d'amplificador de potència com a inversor
El següent diagrama mostra l'etapa de sortida del circuit inversor d'ona sinusoïdal pura proposat, que és en realitat un disseny d'amplificador de potència de 500 watts. Com es pot veure, el disseny no és gens complicat.
Tots els components implicats són estàndard i fàcilment disponibles.
Els mosquetets són IRF540n i IRF9540n que es complementen entre si per produir l’efecte push pull necessari sobre el transformador adjunt.
Amb un transformador de 0-24V / 25amp i un parell de bateries de 24V, el circuit seria capaç de generar fins a 600 watts de sortida d’ona sinusoïdal pura a la tensió corresponent.
La sortida a través de l'opamp del costat dret del generador de sinus s'ha de connectar a través de l'entrada del segon circuit per inicialitzar les operacions proposades.
Detalls del cablejat de la bateria per al circuit inversor d’ona sinusoïdal simple anterior
Anterior: 4 circuits simples de commutació de palmes [Provat] Següent: 3 millors circuits de lladres de Joule
