Чисти синусни претварач који користи ардуино

Инвертерски кругови су често потребни тамо где није могуће добити напајање наизменичном струјом из мреже. Коло претварача користи се за претварање једносмерне енергије у наизменичну струју и може се поделити на два типа, а то су чисти синусни претварачи или модификовани квадратни претварачи. Ови чисти синусни претварачи су врло скупи, где модификовани квадратни претварачи нису скупи. Овде сазнајте више о различитим врстама претварача.

У претходном чланку показао сам вам како да не направите модификовани претварач квадратног таласа решавањем проблема повезаних с њим. Дакле, у овом чланку ћу направити једноставни претварач чистог синусног таласа користећи Ардуино и објаснити принцип рада кола.

Ако правите овај круг, имајте на уму да овај круг нема повратне информације, заштиту од прекомерне струје, заштиту од кратког споја и температурну заштиту. Стога је ово коло изграђено и демонстрирано само у образовне сврхе и апсолутно се не препоручује да се ова врста кола гради и користи за комерцијалне уређаје. Међутим, можете их додати у свој круг ако је потребно, као што су најчешће коришћени заштитни кругови

Заштита од пренапона, заштита од прекомерне струје, заштита од обрнутог поларитета, заштита од кратког споја, контролер вруће замене итд.

ОПРЕЗ: Ако правите ову врсту кола, будите посебно опрезни у погледу високих напона и напонских скокова које генерише сигнал за пребацивање на улаз.

Шта је СПВМ (синусоидна модулација ширине импулса)?

Као што и само име говори, СПВМ је скраћеница за С инусоидал П улсе В идтх М одулатион. Као што можда већ знате, ПВМ сигнал је сигнал у којем можемо променити фреквенцију импулса као и време укључивања и искључења, што је познато и као радни циклус. Ако желите да сазнате више о ПВМ-у, можете га прочитати овде. Дакле, променом радног циклуса мењамо просечни напон импулса. Слика испод показује да-

Ако узмемо у обзир ПВМ сигнал који се пребацује између 0 - 5В и има радни циклус од 100%, добићемо просечни излазни напон од 5В, опет ако узмемо у обзир исти сигнал са радним циклусом од 50%, добићемо добијете излазни напон од 2,5 В, а за радни циклус од 25%, то је половина од тога. То сумира основни принцип ПВМ сигнала и можемо прећи на разумевање основног принципа СПВМ сигнала.

Синус напон је првенствено напон аналогија која мења своју величине током времена, и можемо да репродукује овакво понашање једног синусни талас је непрестано мења дежурног циклус ПВМ таласа, у наставку слика показује да.

Ако погледате шему испод, видеће да је на излазу трансформатора повезан кондензатор. Овај кондензатор је одговоран за изравнавање АЦ сигнала са носеће фреквенције.

Коришћени улазни сигнал ће напунити и испразнити кондензатор у складу са улазним сигналом и оптерећењем. Како смо користили врло високофреквентни СПВМ сигнал, он ће имати врло мали радни циклус који је око 1%, овај 1% радни циклус ће мало напунити кондензатор, следећи радни циклус је 5%, ово ће се поново напунити кондензатор мало више, следећи импулс има радни циклус од 10% и кондензатор ће се напунити мало више, примењиваћемо сигнал док не достигнемо радни циклус од 100% и одатле ћемо се вратити доле до 1%. Ово ће створити врло глатку криву попут синусног таласа на излазу. Дакле, пружајући одговарајуће вредности радног циклуса на улазу, на излазу ћемо имати врло синусоидни талас.

Како функционише СПВМ претварач

Горња слика приказује главни погонски део СПВМ претварача, и као што видите, користили смо два Н-канална МОСФЕТ-а у конфигурацији половичног моста за погон трансформатора овог кола, за смањење нежељене буке пребацивања и заштиту МОСФЕТ-а, користили смо диоде 1Н5819 паралелно са МОСФЕТ-овима. Да бисмо смањили све штетне скокове који се генеришу у одељку капије, користили смо отпорнике од 4,7 ома паралелно са 1Н4148 диодама. Коначно, транзистори БД139 и БД 140 су конфигурисани у пусх-пулл конфигурацијиза погон капије МОСФЕТ-а, јер овај МОСФЕТ има врло висок капацитет капије и захтева минимално 10В у бази да би се правилно укључио. Овде сазнајте више о раду Пусх-Пулл појачала.

Да бисмо боље разумели принцип рада кола, свели смо га на тачку у којој је овај одељак МОСФЕТ-а УКЉУЧЕН. Када је МОСФЕТ на струји, прво пролази кроз трансформатор, а затим се уземљује МОСФЕТ-ом, па ће се магнетни флукс такође индуковати у смеру у коме струја тече, а језгро трансформатора ће проћи магнетни флукс у секундарном намотају, а на излазу ћемо добити позитиван полуциклус синусног сигнала.

У следећем циклусу, доњи део кола је на горњем делу, коло је искључено, зато сам уклонио горњи део, сада струја тече у супротном смеру и генерише магнетни флукс у том смеру, преокрећући се на тај начин правац магнетног флукса у језгру. Овде сазнајте више о раду МОСФЕТ-а.

Сада сви знамо да трансформатор ради променом магнетног флукса. Дакле, укључивање и искључивање МОСФЕТ-ова, један обрнут у други и то 50 пута у секунди, генерисаће леп осцилирајући магнетни ток унутар језгра трансформатора, а променљиви магнетни флукс ће индуковати напон у секундарној завојници као знамо по фарадејевом закону. Тако ради основни претварач.

Комплетан круг претварача СПВМ који се користи у овом пројекту дат је у наставку.

Компоненте потребне за изградњу СПВМ претварача

Сл.бр.	Делови	Тип	Количина
1	Атмега328П	ИЦ	1
2	ИРФЗ44Н	Мосфет	2
3	БД139	Транзистор	2
4	БД140	Транзистор	2
5	22пФ	Кондензатор	2
6	10К, 1%	Отпорник	1
7	16МХз	Кристал	1
8	0.1уФ	Кондензатор	3
9	4.7Р	Отпорник	2
10	1Н4148	Диоде	2
11	ЛМ7805	Регулатор напона	1
12	200уФ, 16В	Кондензатор	1
13	47уФ, 16В	Кондензатор	1
14	2.2уФ, 400В	Кондензатор	1

Конструкција круга претварача СПВМ

За ову демонстрацију, коло је конструисано на Веробоард-у, уз помоћ шеме, На излазу трансформатора ће кроз везу проћи огромна количина струје, тако да прикључни џампери морају бити што дебљи.

Ардуино програм за СПВМ претварач

Пре него што наставимо и почнемо да разумемо код, рашчистимо основе. Из горњег принципа рада научили сте како ће изгледати ПВМ сигнал на излазу, сада остаје питање како можемо направити такав променљив талас на излазним пиновима Ардуина.

Да бисмо направили променљиви ПВМ сигнал, користићемо 16-битни тајмер1 са подешавањем предкалирања 1, што ће нам пружити 1600/16000000 = 0,1мс времена за свако бројање ако узмемо у обзир један полуциклус синусног таласа, који се уклапа тачно 100 пута у пола циклуса таласа. Једноставно речено, моћи ћемо да узоркујемо наш синусни талас 200 пута.

Даље, морамо поделити наш синусни талас на 200 комада и израчунати њихове вредности са корелацијом амплитуде. Даље, те вредности морамо претворити у вредности бројача тајмера множењем са ограничењем бројача. Коначно, те вредности морамо да ставимо у табелу претраживања како бисмо је послали на бројач и добићемо синусни талас.

Да ствар буде мало једноставнија, користим врло добро написан СПВМ код из ГитХуб-а који је направио Курт Хуттен.

Код је врло једноставан. Наш програм започињемо додавањем потребних датотека заглавља

#инцлуде #инцлуде

Даље, имамо наше две табеле претраживања из којих ћемо добити вредности бројача тајмера.

инт лоокУп1 = {50, 100, 151, 201, 250, 300, 349, 398, 446, 494, 542, 589, 635, 681, 726, 771, 814, 857, 899, 940, 981, 1020, 1058, 1095, 1131, 1166, 1200, 1233, 1264, 1294, 1323, 1351, 1377, 1402, 1426, 1448, 1468, 1488, 1505, 1522, 1536, 1550, 1561, 1572, 1580, 1587, 1593, 1597, 1599, 1600, 1599, 1597, 1593, 1587, 1580, 1572, 1561, 1550, 1536, 1522, 1505, 1488, 1468, 1448, 1426, 1402, 1377, 1351, 1323, 1294, 1264, 1233, 1200, 1166, 1131, 1095, 1058, 1020, 981, 940, 899, 857, 814, 771, 726, 681, 635, 589, 542, 494, 446, 398, 349, 300, 250, 201, 151, 100, 50, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0, 0, 0}; инт лоокУп2 = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 50, 100, 151, 201, 250, 300, 349, 398, 446, 494, 542, 589, 635, 681, 726, 771, 814, 857, 899, 940, 981, 1020, 1058, 1095, 1131, 1166, 1200, 1233, 1264, 1294, 1323, 1351, 1377, 1402, 1426, 1448, 1468, 1488, 1505, 1522, 1536, 1550, 1561, 1572, 1580, 1587, 1593, 1597, 1599, 1600, 1599, 1597, 1593, 1587, 1580, 1572, 1561, 1550, 1536, 1522, 1505, 1488, 1468, 1448, 1426, 1402, 1377, 1351, 1323, 1294, 1264, 1233, 1200, 1166, 1131, 1095, 1058, 1020, 981, 940, 899, 857, 814, 771, 726, 681, 635, 589, 542, 494, 446, 398, 349, 300, 250,201, 151, 100, 50, 0};

Даље, у одељку за подешавање , иницијализујемо контролне регистре бројача тајмера како би били јасни за сваки. За даље информације потребно је да прођете кроз листу података атмега328 ИЦ.

ТЦЦР1А = 0б10100010; / * 10 јасних за шибицу, постављено на ДНО за цомпА. 10 јасних утакмица, постављено на ДНО за цомпБ. 00 10 ВГМ1 1: 0 за таласни облик 15. * / ТЦЦР1Б = 0б00011001; / * 000 11 ВГМ1 3: 2 за таласни облик 15. 001 нема шкале на бројачу. * / ТИМСК1 = 0б00000001; / * 0000000 1 ТОВ1 Омогући прекид заставе. * /

Након тога, иницијализирамо улазни регистар за хватање са унапред дефинисаном вредношћу 16000, јер ће нам то помоћи да генеришемо тачно 200 узорака.

ИЦР1 = 1600; // Период за кристал од 16МХз, за комутациону фреквенцију од 100КХз за 200 пододреда по 50Хз циклуса синусног таласа.

Даље, омогућавамо глобалне прекиде позивањем функције, сеи ();

Коначно, поставили смо Ардуино пин 9 и 10 као излаз

ДДРБ = 0б00000110; // Поставимо ПБ1 и ПБ2 као излазе.

То означава крај функције подешавања.

Одељак петље кода остаје празан јер је програм прекиданог покрета бројача тајмера.

воид лооп () {; /*Не ради ништа…. заувек!*/}

Даље, дефинисали смо вектор преливања тимер1, ова функција прекида добија позив када се тимер1 прелије и генерише прекид.

ИСР (ТИМЕР1_ОВФ_вецт) {

Даље, неке локалне променљиве декларишемо као статичке променљиве и почели смо да хранимо вредности отпорником за хватање и упоређивање.

статиц инт нум; статички цхар триг; // мењамо радни циклус сваког периода. ОЦР1А = лоокУп1; ОЦР1Б = лоокУп2;

На крају, унапред повећавамо бројач како бисмо додали следеће вредности на отпорнике за хватање и упоређивање, што означава крај овог кода.

иф (++ нум> = 200) {// Пре-инкрементални број онда проверите да ли је испод 200. нум = 0; // Ресетуј број. триг = триг ^ 0б00000001; дигиталВрите (13, триг); }

Испитивање круга претварача ПВМ ТЛ494

Да би се испитало коло, користи се следећа поставка.

12В оловно-киселинска батерија.
Трансформатор који има славину 6-0-6 и 12-0-12 славину
Жаруља са жарном нити од 100 В као оптерећење
Мецо 108Б + ТРМС мултиметар
Мецо 450Б + ТРМС мултиметар

Излазни сигнал из Ардуина:

Једном када сам учитао код. Ја мерио излаз СПВМ сигнал из два пина на Ардуино који личи на испод слике,

Ако мало зумирамо, можемо видети непрекидно променљиви радни циклус ПВМ таласа.

Даље, доња слика приказује излазни сигнал са трансформатора.

СПВМ круг претварача у идеалном стању:

Као што видите са горње слике, овај круг црпи око 13В док идеално ради

Излазни напон без оптерећења:

Излазни напон круга претварача приказан је горе, то је напон који излази на излазу без икаквог оптерећења.

Потрошња улазне снаге:

Горња слика приказује улазну снагу коју ИЦ троши када је прикључено оптерећење од 40 В.

Потрошња излазне снаге:

Горња слика приказује излазну снагу коју овај круг троши, (оптерећење је жаруља са жарном нити од 40 В)

Тиме закључујемо испитни део кола. Можете погледати доњи видео за демонстрацију. Надам се да вам се свидео овај чланак и научили сте нешто о СПВМ-у и техникама његове примене. Наставите да читате, наставите да учите, наставите да градите и видећемо вас у следећем пројекту.