Els 6 dissenys únics següents ens expliquen com es podria fer servir eficaçment un multivibrador astable IC 555 simple fer un inversor sense implicar etapes complexes.
Sens dubte, IC 555 és un IC versàtil que té moltes aplicacions en el món electrònic. Tanmateix, quan es tracta d’inversors, l’IC 555 es fa idealment per a això.
En aquest post parlarem de 5 circuits inversors IC 555 excepcionals, des d’una variant d’ona quadrada simple fins a dissenys d’ona sinusoïdal SPWM lleugerament més avançats i, finalment, un circuit inversor de CC a CC pwm basat en un nucli de ferrita complet. Anem a començar.
La idea va ser sol·licitada pel senyor ningrat_edan.
El disseny bàsic
Referint-se al diagrama mostrat, un sol L'IC 555 es pot veure configurat en el seu mode astable estàndard , en què el seu pin número 3 s'utilitza com a font d'oscil·lador per implementar la funció d'inversor.
NOTA: substituïu el condensador d'1 nF per un condensador de 0,47 uF per optimitzar 50 Hz a la sortida . Pot ser polar o no polar .
Com funciona
El funcionament d’aquest circuit inversor IC 555 es pot entendre amb l’anàlisi següent:
L'IC 555 està configurat en un mode multivibrador astable, que permet al seu pin número 3 canviar polsos continus alts / baixos a una freqüència de freqüència particular. Aquesta freqüència de freqüència depèn dels valors de les resistències i del condensador a través del pin # 7, Pin # 6, 2, etc.
El pin número 3 de l'IC 555 genera la freqüència de 50 Hz o 60 Hz necessària per als MOSFET.
Com sabem, és necessari que els MOSFET funcionin alternativament per permetre una oscil·lació push-pull a l’enrotllament central del transformador adjunt.
Per tant, les dues portes MOSFET no es poden connectar al pin núm. 3 de l'IC. Si fem això, els dos MOSFET es conducten simultàniament, provocant que els dos bobinats primaris canviïn junts. Això provocaria dos senyals antifàsics induïts a la secundària que causarien un curtcircuit de la sortida de CA i hi hauria una CA neta de zero a la sortida i s’escalfaria el transformador.
Per evitar aquesta situació, cal operar alternativament els dos MOSFET en tàndem.
La funció de BC547
Per assegurar-nos que els MOSFET canvien alternativament a 50 Hz de freqüència des del pin # 3 de l'IC 555, introduïm una etapa BC547 per invertir la sortida del pin # 3 a través del seu col·lector.
En fer-ho, permetem eficaçment que el pols del pin número 3 creï freqüències oposades +/-, un al pin número 3 i l’altre al col·lector del BC547.
Amb aquesta disposició, una porta MOSFET funciona des del pin número 3, mentre que l’altra MOSFET funciona des del col·lector del BC547.
Això vol dir que quan el MOSFET al pin # 3 està ACTIVAT, el MOSFET del col·lector BC547 està DESACTIVAT i viceversa.
Això permet que els MOSFET canviïn alternativament per a la commutació push pull necessària.
Com funciona el transformador
El funcionament del transformador en aquest circuit inversor IC 555 es pot aprendre de la següent explicació:
Quan els MOSFET es comporten alternativament, el mig bobinat corresponent es subministra amb el corrent elevat de la bateria.
La resposta permet al transformador generar una commutació push pull a través del seu bobinatge central de l'aixeta. L'efecte d'això provoca que el corrent altern de 50 Hz requerit o el 220 V CA s'indueixi a través del seu bobinat secundari
Durant els períodes ON la bobina respectiva emmagatzema energia en forma d'energia electromagnètica. Quan els MOSFET estan apagats, el bobinatge corresponent retrocedeix la seva energia emmagatzemada al bobinatge de xarxa secundari induint el cicle de 220V o 120V al costat de sortida del transformador.
Això continua succeint alternativament per als dos bobinatges primaris, cosa que fa que es desenvolupi una tensió de xarxa de 220V / 120V a la banda secundària.
La importància dels díodes de protecció inversa
Aquest tipus de topologia d’aixetes centrals té un desavantatge. Quan el mig bobinat primari llança la CEM inversa, aquesta també se sotmet als terminals de desguàs / font del MOSFET.
Això pot tenir un efecte devastador en els MOSFET si díodes de protecció inversa no s'inclouen a la part principal del transformador. Però inclòs aquests díodes també significa una energia preciosa derivada a terra, que fa que l’inversor funcioni amb una eficiència inferior.
Especificacions tècniques:
- Potència de sortida : Il·limitat, pot oscil·lar entre 100 i 5000 watts
- Transformador : Segons les preferències, la potència serà segons el requisit de potència de càrrega de sortida
- Pila : 12V i la classificació Ah hauria de ser 10 vegades superior al corrent seleccionat per al transformador.
- Forma d'ona : Ona quadrada
- Freqüència : 50 Hz o 60 Hz segons el codi de país.
- Voltatge de sortida : 220V o 120V segons el codi de país
Com es calcula la freqüència IC 555
La freqüència de Circuit oscil·lador astable IC 555 bàsicament està determinat per una xarxa RC (resistència, condensador) configurada a través del pin # 7, pin # 2/6 i terra.
Quan s’aplica l’IC 555 com a circuit inversor, els valors d’aquestes resistències i del condensador es calculen de manera que el pin número 3 de l’IC produeixi una freqüència d’uns 50 Hz o 60 Hz. 50 Hz és el valor estàndard compatible per a la sortida de 220 V CA mentre que 60 Hz es recomana per a les sortides de 120 V CA.
La fórmula de calculant els valors de RC en un circuit IC 555 es mostra a continuació:
F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C
On F és la sortida de freqüència prevista, R1 és la resistència que està connectada entre el pin # 7 i la terra del circuit, mentre que R2 és la resistència entre el pin # 7 i el pin # 6/2 del CI. C és el condensador que es troba entre el pin # 6/2 i terra.
Recordeu que F serà a Farads, F serà a Hertz, R serà a Ohms i C serà a microFarads (μF)
Clip de vídeo:
Imatge de forma d'ona:
Utilitzant BJT en lloc de MOSFET
Al diagrama anterior hem estudiat un inversor basat en MOSFET amb transformador central de claqué. El disseny va utilitzar 4 transistors en total, que semblen ser una mica llargs i menys rendibles.
Per als aficionats que puguin estar interessats a construir un inversor IC 555 utilitzant només un parell de BJT de potència, el circuit següent serà molt útil:
NOTA: Els transistors es mostren erròniament com a TIP147, que en realitat són TIP142
ACTUALITZACIÓ : Sabíeu que podríeu fer un inversor d’ona sinusoïdal modificada simplement combinant un IC 555 amb un IC 4017, consulteu el segon diagrama d’aquest article : Recomanat per a tots els aficionats als inversors dedicats
2) Circuit inversor de pont complet IC 555
La idea que es presenta a continuació es pot considerar com el circuit inverter de pont complet basat en l'IC 555 que no només és senzill i barat de construir però també és significativament potent. Es pot augmentar la potència de l’inversor fins a qualsevol límit raonable i modificar adequadament el nombre de mosquetes a l’etapa de sortida.
Com funciona
El circuit d’un inversor de potència de pont complet més senzill explicat requereix un únic IC 555, un parell de mosfets i un transformador de potència com a ingredients principals.
Com es mostra a la figura, l'IC 555 s'ha cablejat com de costum en un format multivibrador astable. Les resistències R1 i R2 decideixen el cicle de treball de l’inversor.
R1 i R2 s’han d’ajustar i calcular amb precisió per obtenir un cicle de treball del 50%, en cas contrari, la sortida de l’inversor pot generar una forma d’ona desigual, que pot provocar una sortida de CA desequilibrada, perillosa per als aparells i també els mosfets tendiran a dissipar-se desigualment, donant lloc a múltiples problemes al circuit.
El valor del C1 s’ha d’escollir de manera que la freqüència de sortida arribi a uns 50 Hz per a les especificacions de 220V i a 60 Hz per a les especificacions de 120V.
Els mosquetes poden ser qualsevol mosquetes de potència, capaços de manejar corrents enormes, poden arribar a tenir fins a 10 amperes o més.
Aquí des del l'operació és un pont complet Si no hi ha cap CI de controlador de pont complet, s’incorporen dues bateries en lloc d’una per subministrar el potencial de terra del transformador i per tal de fer que el bobinatge secundari del transformador sigui sensible als cicles positius i negatius de les operacions de mosfet.
La idea l’he dissenyat jo, però encara no s’ha provat pràcticament amb tanta amabilitat que tingueu en compte aquest problema mentre el feu.
Suposadament, l’inversor hauria de ser capaç de manejar fins a 200 watts de potència fàcilment amb una gran eficiència.
La sortida serà de tipus d’ona quadrada.
Llista de peces
- R1 i R2 = Veure text,
- C1 = Veure text,
- C2 = 0,01uF
- R3 = 470 Ohms, 1 watt,
- R4, R5 = 100 ohms,
- D1, D2 = 1N4148
- Mosfets = veure text.
- Z1 = 5,1 V 1 watt diode zener.
- Transformador = requeriment de potència Asper,
- B1, B2 = dues bateries de 12 volts, AH serà segons les preferències.
- IC1 = 555
3) Circuit d'inversor SPWM IC 555 pur Sinewave
L'ona sinusoïdal pura basada en l'IC 555 proposada circuit inversor genera polsos PWM espaiats amb precisió que imiten una ona sinusoïdal molt de prop i, per tant, es poden considerar tan bons com el disseny de la seva part de comptador d’ona sinusoïdal.
Aquí fem servir dues etapes per crear els impulsos PWM necessaris, l’etapa que comprèn els IC 741 i l’altra que comprèn l’IC 555. Aprenem tot el concepte en detalls.
Com funciona el circuit: l'etapa PWM
El diagrama del circuit es pot entendre amb els punts següents:
Els dos opamps es disposen bàsicament per generar les tensions de la font de mostra necessàries per a l'IC 555.
El parell de sortides d’aquesta etapa és responsable de la generació d’ones quadrades i triangulars.
La segona etapa, que és en realitat el cor de la El circuit està format per l'IC 555 . Aquí l’IC està connectat en un mode monoestable amb les ones quadrades de l’etapa opamp aplicades al seu pin de disparador # 2 i les ones triangulars aplicades al seu pin de tensió de control # 5.
L’entrada d’ona quadrada activa el monoestable per generar una cadena d’impulsos a la sortida on a mesura que el senyal triangular modula l’amplada d’aquests impulsos d’ona quadrada de sortida.
La sortida de l’IC 555 ara segueix les “instruccions” de l’etapa opamp i optimitza la seva sortida en resposta als dos senyals d’entrada, produint el polsos PWM sinus equivalents.
Ara només es tracta d’alimentar adequadament els impulsos PWM a les etapes de sortida d’un inversor format pels dispositius de sortida, el transformador i la bateria.
Integració de PWM amb l’etapa de sortida
La sortida PWM anterior s’aplica a l’etapa de sortida tal com es mostra a la figura.
Els transistors T1 i T2 reben els impulsos PWM a les seves bases i canvien la tensió de la bateria al bobinatge del transformador segons els cicles de treball de la forma d'ona optimitzada PWM.
Els altres dos transistors asseguren que la conducció de T1 i T2 tingui lloc en tàndem, és a dir, alternativament, la sortida del transformador genera un cicle de corrent altern complet amb les dues meitats dels impulsos PWM.
Imatges de forma d'ona:
(Cortesia: Sr. Robin Peter)
Si us plau, vegeu també això 500 VA modified sine wave design , desenvolupat per mi.
Llista de peces per al circuit inversor IC 555 d’ona sinusoïdal pura anterior
- R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
- R7 = 8K2,
- R11, R14, R15, R16 = 1K,
- R12, R13 = 33 ohms 5 watts,
- R4 = 1 M predefinit,
- R5 = 150 K predefinits,
- R6 = 1K5
- C1 = 0,1 uF,
- C2 = 100 pF,
- IC1 = TL 072,
- IC2 = 555,
- T1, T2 = BDY29,
- T5, T6 = TIPUS 127,
- T3, T4 = TIP122
- Transformador = 12 - 0 - 12 V, 200 watts,
- Bateria = 12 volts, 100 AH.
- IC 555 Pinout
Detalls del pinout IC TL072
La forma d'ona SPWM significa forma d'ona de modulació d'ample de pols d'ona sinusoïdal i això s'aplica al circuit inversor SPWM discutit mitjançant uns quants 555 CI i un sol opamp.
4) Una altra versió sinusoïdal amb IC 555
En una de les meves publicacions anteriors vam aprendre elaboradament com construir un Circuit generador SPWM mitjançant un opamp i dues entrades d'ona triangular, en aquest post utilitzem el mateix concepte per generar els SPWM i també aprenem el mètode d'aplicar-los dins d'un circuit inversor basat en IC 555.
Utilitzant IC 555 per a l’inversor
El diagrama anterior mostra tot el disseny del circuit inversor SPWM proposat mitjançant IC 555, on el centre IC 555 i les etapes associades BJT / mosfet formen un circuit bàsic d’inversors d’ona quadrada.
El nostre objectiu és tallar aquestes ones quadrades de 50Hz en la forma d’ona SPWM necessària mitjançant un circuit basat en opamp.
Per tant, configurem una etapa de comparació opamp senzilla mitjançant l'IC 741, tal com es mostra a la secció inferior del diagrama.
Com ja es va comentar en el nostre anterior article SPWM, aquest opamp necessita un parell de fonts d'ona triangular a través de les seves dues entrades en forma d'ona triangular ràpida al pin 3 (entrada no inversora) i una ona triangular molt més lenta al pin # 2 (invertint l'entrada).
Utilitzant IC 741 per al SPWM
Aconseguim l’anterior utilitzant un altre circuit astable IC 555 que es pot presenciar a l’extrem esquerre del diagrama i l’utilitzem per crear les ones de triangle ràpides necessàries, que després s’apliquen al pin número 3 de l’IC 741.
Per a les ones triangulars lentes, extracteem el mateix del centre IC 555, que es defineix en un 50% de cicle de treball i el seu condensador de temporització C es modifica adequadament per obtenir una freqüència de 50Hz al seu pin # 3.
La derivació de les ones triangulars lentes de la font del 50Hz / 50% garanteix que la picada dels SPWM a través dels buffers BJT estigui perfectament sincronitzada amb els ions conductors del mosfet, i això al seu torn assegura que cadascuna de les ones quadrades estigui perfectament 'tallada' com segons el SPWM generat des de la sortida opamp.
La descripció anterior explica clarament com fer un simple circuit inversor SPWM mitjançant IC 555 i IC 741, si teniu alguna pregunta relacionada, no dubteu a utilitzar el quadre de comentaris que es mostra a continuació per obtenir respostes ràpides.
5) Inversor IC 555 sense transformador
El disseny que es mostra a continuació representa un circuit inverter IC 555 de pont complet de 4 canals MOSFET simple però molt eficaç.
Els 12 V CC de la bateria es converteixen primer en 310 V CC mitjançant un mòdul convertidor de CC a CA preparat.
Aquest 310 VDC s'aplica al controlador de pont complet MOSFET per convertir-lo en una sortida de 220 V CA.
Els MOSFET de canal de 4 N s’inicien adequadament mitjançant la dide individual, el condensador i la xarxa BC547.
El canvi de la secció de pont completa s’executa mitjançant l’etapa de l’oscil·lador IC 555. La freqüència és al voltant de 50 Hz configurada per la preestablerta de 50 k al pin # 7 de l'IC 555.
6) Inversor IC 555 amb carregador automàtic de bateries Arduino
En aquest disseny del sisè inversor, fem servir un comptador de dècades 4017 i un temporitzador ne555 Ic que s’utilitza per generar un senyal de ona sinusoïdal pwm per a l’inversor i un tall automàtic de bateria alta / baixa basat en Arduino amb alarma.
Per: Ainsworth Lynch
Introducció
En aquest circuit, el que realment passa és que el 4017 emet un senyal pwm de 2 dels seus 4 pins de sortida que després es trosseja i si el filtre de sortida adequat es troba al lloc secundari del transformador, pren la forma o prou a prop per la forma d’una forma d’ona sinusoïdal real.
El primer NE555 alimenta un senyal al pin 14 del 4017, que és 4 vegades la freqüència de sortida necessària que necessiteu ja que el 4017 canvia a les seves 4 sortides, és a dir, si necessiteu 60 Hz, haureu de subministrar 4 * 60 Hz al pin 14 del 4017 IC que és de 240 Hz.
Aquest circuit té una funció d’aturada de sobretensió, una funció d’aturada de baixa tensió i una funció d’alarma de bateria baixa, tot el que fa una plataforma de microcontroladors anomenada Arduino que cal programar.
El programa per a l'Arduino és senzill i s'ha proporcionat al final de l'article.
Si creieu que no podreu completar aquest projecte amb el microcontrolador afegit, es pot ometre i el circuit funcionarà igual.
Com funcionen els circuits
Aquest inversor IC 555 amb circuit d’aturada de bateria alta / baixa Arduino pot funcionar des de 12v, 24 i 48v passant a 48v, s’hauria de seleccionar un regulador de tensió de la versió adequada i també s’ha de dimensionar el transformador.
L'Arduino es pot alimentar amb 7 a 12v o fins i tot 5v des d'un USB, però per a un circuit com aquest seria bo alimentar-lo a partir de 12v perquè no hi hagi cap caiguda de tensió als pins de sortida digitals que s'utilitza per alimentar un relé que encén la Ic al circuit i també un brunzidor per a l'alarma de baixa tensió.
L’Arduino s’utilitzarà per llegir tensions de la bateria i només funciona a partir de 5V CC, de manera que s’utilitza un circuit divisor de voltatge. He utilitzat un 100k i un 10k en el meu disseny i aquests valors es representen al codi programat al xip Arduino, de manera que heu d'utilitzar els mateixos valors tret que hàgiu modificat el codi o escriviu un codi diferent que es pot fer, ja que l'Arduino és un codi obert i és barat.
La placa Arduino d’aquest disseny també es connecta amb una pantalla LCD de 16 * 2 per mostrar el voltatge de la bateria.
A continuació es mostra l’esquema del circuit.
Programa de tall de la bateria:
#include
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12)
int analogInput = 0
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text!
float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text!
int value = 0
int battery = 8 // pin controlling relay
int buzzer =7
void setup(){
pinMode(analogInput, INPUT)
pinMode(battery, OUTPUT)
pinMode(buzzer, OUTPUT)
lcd.begin(16, 2)
lcd.print('Battery Voltage')
}
void loop(){
// read the value at analog input
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.09){
vin=0.0//statement to quash undesired reading !
}
if (vin<10.6) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin>14.4) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin<10.9)) {
digitalWrite(buzzer, HIGH)
else {
digitalWrite(buzzer, LOW
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('INPUT V= ')
lcd.print(vin)
delay(500)
}
Per obtenir més informació, no dubteu a expressar les vostres consultes mitjançant comentaris.
Anterior: Projecte d'alerta per SMS GSM Fire Següent: Com fer un circuit de comptador de bobinatge del transformador
