En aquest post anem a construir un inversor d’ona sinusoïdal modificat mitjançant Arduino. Explorarem la metodologia del convertidor d’ones sinusoïdals proposat i, finalment, examinarem la sortida simulada d’aquest inversor.
Per
Diferència entre l’ona quadrada i l’inversor d’ona quadrada modificat
Els inversors ens van salvar de corts d’electricitat a curt termini a casa, indústries i urgències. La qualitat de la potència subministrada pels inversors varia en funció de què tipus d’inversor s'utilitza. Els inversors es classifiquen en tres tipus: inversors d'ona quadrada, d'ona sinusoïdal modificada i d'ona sinusoïdal pura.
Un inversor d’ona quadrada té una sortida de mala qualitat i conté molt soroll harmònic que pot no ser adequat per a molts aparells electrònics. La seva forma d'ona puja i baixa. Però, càrregues resistives com ara bombetes incandescents, escalfadors i alguns dispositius que els empleats SMPS no presenten problemes amb inversors d’ona quadrada.
A ona sinusoïdal modificada o l'ona quadrada modificada per ser exactes pot executar la majoria dels aparells electrònics sense cap problema.
La forma d'ona puja i baixa fins a zero volts i es manté durant un cert interval i va en pic negatiu i torna a zero volt i repeteix el cicle. Té un soroll harmònic, però no tan dolent com l’ona quadrada i es pot filtrar fàcilment. Aquest disseny s’utilitza a la majoria d’inversors econòmics.
Un inversor d’ona sinusoïdal pura té un disseny més sofisticat i car. Pot fer funcionar tots els dispositius electrònics, incloses les càrregues inductives, com ara motors que tenen problemes per funcionar amb altres dissenys esmentats. No té harmònics i la forma d'ona és sinusoïdal llisa.
A hores d’ara ja coneixeu la diferència bàsica entre inversors sinusoïdals, sinusoïdals modificats i d’ona quadrada.
En aquest projecte estem construint un inversor que pot proporcionar una sortida equivalent a un inversor d’ona sinusoïdal.
El circuit es pot entendre millor mitjançant el diagrama de blocs següent:
El disseny proposat consisteix en un Arduino que genera una ona quadrada constant de 50Hz. Un circuit chopper IC 555 genera pols d'alta freqüència.
El tall real d’aquests dos senyals es realitza mitjançant IC 7408, que és la porta AND. El senyal mixt s’alimenta a la porta de MOSFET. La freqüència de l'IC 555 es pot variar per ajustar la tensió de sortida sintonitzant la resistència variable.
Esquema de connexions:
L'ona quadrada de 50Hz constant es genera a través del pin # 7 i el pin # 8 d'Arduino. Aquest senyal de xanclet s’alimenta al pin número 1 i al pin número 4 de l’IC 7408. Aquests dos pins són de dues portes AND diferents.
El senyal de picada d’alta freqüència s’alimenta als pins 2 i 5. La porta AND només es permet quan dues entrades són altes, ja que la sortida de freqüència Arduino és inferior i IC555 més alta, obtenim un senyal tallat a la sortida de porta corresponent.
La sortida picada s’alimenta a MOSFET amb una resistència de limitació de corrent per limitar la velocitat de càrrega del condensador de la porta. Es pot utilitzar un transformador nominal de 12V 15A o superior si necessiteu una potència de sortida superior.
A la sortida s’utilitza un varistor d’òxid metàl·lic de 400V per suprimir la pujada inicial d’alta tensió mentre s’encén l’inversor i podria tenir diversos centenars de volts de magnitud.
S'utilitza un regulador de 9V per a arduino com a font de tensió constant. Es pot utilitzar una capacitat de 1000uF o superior a l'entrada de la bateria per a un arrencada suau i per protegir l'inversor de fluctuacions brusques de tensió.
Circuit chopper:
El circuit chopper és un simple generador de freqüència variable i el circuit s’explica per si mateix.
Ara anem a veure fins a quin punt la freqüència d’Arduino és tallada pel circuit del generador d’alta freqüència per aconseguir l’equació d’ona sinusoïdal.
La simulació anterior descriu la sortida d'arduino. És un senyal de 50Hz senzill i estable.
La simulació anterior mostra la forma d'ona després de tallar el senyal constant de 50Hz. L'amplada de la relació de tallar es pot ajustar ajustant la resistència variable i que també determina la tensió de sortida.
És possible que el senyal tallat anteriorment no sembli una ona sinusoïdal. La forma d’ona tallada d’un inversor d’ona sinusoïdal real augmenta i disminueix exponencialment a través de l’eix x. Però comenceu un disseny senzill, la freqüència de tallar es manté constant i prou bona per fer funcionar la majoria dels aparells electrònics.
Programa per a 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----------//
Per obtenir una versió Full Bridge, podeu consultar aquest disseny: https://www.elprocus.com/arduino-full-bridge-h-bridge-sinewave-inverter-circuit/
Anterior: Instal·lació del sistema de trencament regeneratiu en automòbils Següent: Circuit de controlador de vàlvula de bomba d’aigua de dues canonades
