Arduino Τροποποιημένο κύκλωμα μετατροπέα Sine Wave

Σε αυτήν την ανάρτηση πρόκειται να κατασκευάσουμε έναν τροποποιημένο μετατροπέα ημιτονοειδών κυμάτων χρησιμοποιώντας το Arduino. Θα διερευνήσουμε τη μεθοδολογία του προτεινόμενου μετατροπέα ημιτονοειδών κυμάτων και τέλος, θα ρίξουμε μια ματιά στην προσομοιωμένη έξοδο αυτού του μετατροπέα.

Με

Διαφορά μεταξύ Squarewave και τροποποιημένου Squarewave Inverter

Οι μετατροπείς μας έσωσαν από βραχυπρόθεσμες διακοπές ρεύματος στο σπίτι, τις βιομηχανίες και τα δωμάτια έκτακτης ανάγκης. Η ποιότητα ισχύος που παρέχεται από τους μετατροπείς ποικίλλει ανάλογα με το τι τύπος μετατροπέα χρησιμοποιείται. Οι μετατροπείς ταξινομούνται σε τρεις τύπους: τετραγωνικό κύμα, τροποποιημένο ημιτονοειδές κύμα και μετατροπείς καθαρού ημιτονοειδούς κύματος.

Ένας μετατροπέας τετραγωνικών κυμάτων έχει έξοδο κακής ποιότητας και περιέχει πολύ αρμονικό θόρυβο που μπορεί να μην είναι κατάλληλος για πολλές ηλεκτρονικές συσκευές. Η κυματομορφή του ανεβαίνει και κατεβαίνει στην κορυφή. Όμως, ανθεκτικά φορτία όπως λαμπτήρες πυρακτώσεως, θερμαντήρας και ορισμένες συσκευές που οι υπάλληλοι SMPS δεν παρουσιάζουν πρόβλημα με μετατροπείς τετραγωνικών κυμάτων.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ τροποποιημένο ημιτονοειδές κύμα ή το τροποποιημένο τετραγωνικό κύμα για να είναι ακριβής μπορεί να εκτελεί τα περισσότερα ηλεκτρονικά gadgets χωρίς μεγάλο πρόβλημα.

Η κυματομορφή ανεβαίνει και ανεβαίνει σε μηδέν βολτ και παραμένει για κάποιο διάστημα και πηγαίνει αρνητική κορυφή και επιστρέφει σε μηδενικές βολτ και επαναλαμβάνει τον κύκλο. Έχει αρμονικό θόρυβο αλλά όχι τόσο κακό όσο το τετράγωνο κύμα και μπορεί να φιλτραριστεί εύκολα. Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται στους περισσότερους από τους φθηνούς μετατροπείς.

Ένας μετατροπέας καθαρού ημιτονοειδούς κύματος έχει τον πιο εξελιγμένο σχεδιασμό και ακριβό. Μπορεί να τρέξει όλες τις ηλεκτρονικές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων επαγωγικών φορτίων, όπως κινητήρες που έχουν προβλήματα στη λειτουργία με άλλα αναφερόμενα σχέδια. Δεν έχει αρμονικές και η κυματομορφή είναι λεία ημιτονοειδής.

Μέχρι τώρα γνωρίζετε τη βασική διαφορά μεταξύ μετατροπέων ημιτονοειδούς, τροποποιημένου ημιτονοειδούς και τετραγωνικού κύματος.

Σε αυτό το έργο κατασκευάζουμε έναν μετατροπέα που μπορεί να αποδώσει ισοδύναμο με μετατροπέα ημιτονοειδών κυμάτων.

Το κύκλωμα μπορεί να κατανοηθεί καλύτερα με δεδομένο διάγραμμα μπλοκ παρακάτω:

Ο προτεινόμενος σχεδιασμός αποτελείται από ένα Arduino που παράγει σταθερό τετραγωνικό κύμα 50Hz. Ένα κύκλωμα ελικόπτερο IC 555 παράγει παλμό υψηλής συχνότητας.

Η πραγματική κοπή αυτών των δύο σημάτων γίνεται από το IC 7408, το οποίο είναι πύλη AND. Το μικτό σήμα τροφοδοτείται στην πύλη του MOSFET. Η συχνότητα του IC 555 μπορεί να μεταβληθεί για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου συντονίζοντας τη μεταβλητή αντίσταση.

Διάγραμμα κυκλώματος:

Το σταθερό τετραγωνικό κύμα των 50 Hz δημιουργείται στον ακροδέκτη # 7 και στον ακροδέκτη # 8 του Arduino. Αυτό το σήμα flip-flop τροφοδοτείται στον ακροδέκτη # 1 και τον ακροδέκτη # 4 του IC 7408. Αυτές οι δύο ακίδες είναι από δύο διαφορετικές πύλες AND.

Το σήμα κοπής υψηλής συχνότητας τροφοδοτείται στους ακροδέκτες # 2 και # 5. Η πύλη AND επιτρέπει μόνο όταν δύο εισόδους είναι υψηλές, δεδομένου ότι η έξοδος συχνότητας Arduino είναι χαμηλότερη και IC555 υψηλότερη, λαμβάνουμε ψιλοκομμένο σήμα στην αντίστοιχη έξοδο πύλης.

Η ψιλοκομμένη έξοδος τροφοδοτείται στο MOSFET με μια τρέχουσα περιοριστική αντίσταση για τον περιορισμό του ρυθμού φόρτισης του πυκνωτή πύλης. Ένας μετασχηματιστής 12V 15A ή υψηλότερης ονομασίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί εάν χρειάζεστε έξοδο μεγαλύτερης ισχύος.

Ένα βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου 400V χρησιμοποιείται στην έξοδο για την καταστολή της αρχικής αύξησης της υψηλής τάσης ενώ ενεργοποιείτε τον μετατροπέα, μπορεί να έχει αρκετές εκατοντάδες βολτ σε μέγεθος.

Ένας ρυθμιστής 9V χρησιμοποιείται για το arduino ως πηγή σταθερής τάσης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρητικότητα 1000uF ή μεγαλύτερη στην είσοδο της μπαταρίας για ομαλή εκκίνηση και για την προστασία του μετατροπέα από αιφνίδιες διακυμάνσεις τάσης.

Κύκλωμα ελικόπτερο:

Το κύκλωμα ελικόπτερο είναι απλή γεννήτρια μεταβλητής συχνότητας και το κύκλωμα είναι αυτονόητο.
Τώρα ας δούμε πόσο καλά η συχνότητα από το Arduino τεμαχίζεται από κύκλωμα γεννήτριας υψηλής συχνότητας για να επιτευχθεί ισοδύναμο ημιτονοειδούς κύματος.

Η παραπάνω προσομοίωση περιγράφει την έξοδο από το arduino. Είναι ένα απλό και σταθερό σήμα 50Hz.

Η παραπάνω προσομοίωση δείχνει τη μορφή κύματος αφού κόψει το σταθερό σήμα 50Hz. Το πλάτος του λόγου κοπής μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας τη μεταβλητή αντίσταση και η οποία καθορίζει επίσης την τάση εξόδου.

Το παραπάνω τεμαχισμένο σήμα μπορεί να μην μοιάζει με ημιτονοειδές κύμα. Η τεμαχισμένη μορφή ενός πραγματικού ημιτονοειδούς κύματος του μετατροπέα αυξάνεται και μειώνεται εκθετικά στον άξονα Χ. Αλλά ξεκινήστε έναν απλό σχεδιασμό, η συχνότητα κοπής παραμένει σταθερή και αρκετά καλή για να εκτελείτε τα περισσότερα ηλεκτρονικά gadget.

Πρόγραμμα για το Arduino:

//-------------Program developed by R.Girish-----------//
int out1 = 8
int out2 = 7
void setup()
{
pinMode(out1,OUTPUT)
pinMode(out2,OUTPUT)
}
void loop()
{
digitalWrite(out2,LOW)
digitalWrite(out1,HIGH)
delay(10)
digitalWrite(out1,LOW)
digitalWrite(out2,HIGH)
delay(10)
}
//-------------Program developed by R.Girish----------//

Για μια έκδοση του Full Bridge μπορείτε να ανατρέξετε σε αυτό το σχέδιο: https://www.elprocus.com/arduino-full-bridge-h-bridge-sinewave-inverter-circuit/