Конвертирайте аудио усилвателя в чист инвертор за синусоида

Ако не сте твърде запалени по разбирането на дълбоките технически аспекти на истинския синусоидален инвертор, но все пак искате да го изградите в рамките на няколко часа, тогава тази статия ще ви помогне да го постигнете с помощта на аудио усилвател на мощност и някои постояннотокови двигатели. Ето как ще конвертираме аудио усилватели в чисти инвертори на синусоида

Ще разгледаме 3 отделни конструкции на истински синусоидални инвертори, използващи подходящо оразмерени аудио усилватели и схеми на цифрови синусоидални генератори

Дизайн # 1

Нека започнем, като разберем как няколко малки постояннотокови двигатели могат да се използват за генериране чисти синусоидални сигнали и след това продължете с подробностите за свързване на двигателите с готов усилвател на мощност за придобиване на желаната мощност на истинска синусоидална вълна от променливотоковото захранване. Статията обяснява новаторска идея за конфигуриране на няколко готови блока като усилвател на мощност, няколко постояннотокови двигатели и батерия в синусоидален инвертор.

Има хора, чийто живот зависи от мощността, достъпна от инверторите, и за тях тези джаджи са наистина безценни и решаващи. Има и хора, които възнамеряват да притежават инвертори, но са твърде зле информирани относно техническите им характеристики и т.н. и поради това не са склонни да ги прибират вкъщи.

Друг фактор при инверторите е, че те могат да бъдат изключително скъпи, особено тези, които могат да се експлоатират универсално с всички видове електрически уреди или просто с истинските синусоидални инвертори. Вече обсъдих много схеми на инверторни схеми, вариращи от най-обикновена идея тип хоби към много сложната модифицирана синусоида и истинската типове синусоидални инвертори . Тези проекти обаче са твърде технически и определено не са предназначени за неспециалисти.

Обяснените идеи не са прости и изискват предварителна експертиза с електрониката, за да ги разберат, както и задълбочени познания по отношение на практическата електроника за тяхното изграждане. И означава ли това, че неспециалистът няма право да се наслаждава на предимствата на домашен синусоидален инвертор, който може да бъде не само много забавен за изграждане, но и много евтин и надежден в сравнение с търговските аналози.

Следващият раздел ясно ще покаже как a усъвършенстван истински синусоидален инвертор може да бъде изграден от практически всеки, който има обикновени технически умения и знания.

Идеята, обяснена по-долу, не е базирана на верига единица, която се нуждае от сглобяване с помощта на печатни платки, електронни компоненти и т.н. По-скоро тук купуваме готови модули като усилватели, двигатели, батерии, трансформатори и др. Нека научим как може да се направи в рамките на един час.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: КОНЦЕПЦИЯТА СЕ ПРИЕМА САМО ОТ АВТОРА И НИКОГА НЕ Е ПРОВЕРЕНА ИЛИ ПРОВЕРЕНА ПРАКТИЧНО, ИЗГРАЖДАЙТЕ НА СОБСТВЕН РИСК И АКО ИМАТЕ ДОСТАТЪЧНА ВЕРА ОТНОСНО ОБЯСНЕНОТО СЪДЪРЖАНИЕ.

Основен принцип на работа на инверторите

Концепцията: Инверторите, както всички знаем, не са нищо друго освен усилватели на напрежение или степери. Най-известният метод за увеличаване на напреженията е чрез трансформатори където изолираната намотка се използва за постигане на зашеметяващи умножения на нивото на напрежението. По принцип процесът се осъществява чрез магнитни индукции за трансформиране на потоци с висок ток към изходи с високо напрежение.

За да се съобрази с горния процес, е необходим висок променлив ток, който може да бъде натъпкан в съответната намотка на трансформатора за получаване на желаната променлива мощност от 230 или 120 волта.

Тъй като обаче цялата цел е да преобразуваме източник на постоянен ток в мрежови нива, първо трябва да преобразуваме ниско ниво на постоянен ток в ниско променлив вход. При инверторите с квадратна вълна това лесно се постига чрез използване на обикновени нестабилни схеми, но изходът с квадратна вълна е това, което абсолютно не търсим, така че как всъщност да „произведем“ истински или чист вход на синусоида за нашия прототип.

Използване на постояннотокови двигатели за генериране на синусов сигнал вместо ШИМ вериги

Разбира се, можем да го направим, като използваме сложни схеми на opamp като Верига “bubba” , но тъй като тук не искаме да включваме голяма част от електрониката, по-просто решение би било използването на малък двигател с постоянен ток за целта. Двигател, както всички знаем, може да се върти чрез прилагане на мощност към него, завъртанията са причинени от постоянно взаимодействие на усукване на постоянния магнит и индуцирания електромагнитен ефект.

Ако обърнем процеса, т.е., ако завъртим двигател чрез прилагане на външна механична сила, можем да индуцираме доста голямо количество променлив потенциал през неговите клеми за навиване и полученото напрежение ще има синусоидална форма на вълната. Формата на вълната ще бъде напълно естествена и истинска синусоида.

Ако този вход на синусоида се усили до желаните нива, тогава може би нашата мисия може просто да бъде изпълнена. Вместо да се впускам в сложни схеми на MOSFET, предназначени за инверторни приложения, мислех, че е по-добра идея да подавам горния синусоиден вход към аудио усилвател с висока мощност, доставен готов от пазара.

Един такъв примерен модел усилвател е показан тук. Изходите, които са предназначени за свързване към високоговорители, трябва да бъдат свързани с нашите силови трансформатори.

Ако усилвателят е стерео, тогава можем да използваме двойка трансформатори и да прекратим променливотоковите изходи на трансформаторите, за да отделим AC изходи, така че различни уреди да могат да бъдат свързани към тях.

Двигателят, който всъщност произвежда синусоидални вълни, се задвижва от друг мотор, закрепен с механизъм на ролката / ремъка. Двигателят се задвижва с наличната мощност на батерията.

Необходими части

За направата на този истински инвертор на синусоида ще ви бъдат необходими следните части и възли:

Готов аудио усилвател с висока мощност

Трансформатор - Рейтингът трябва да съвпада с мощността на усилвателя. Ако усилвателят може да достави 500 вата при 50 волта, това означава, че входната намотка на трансформатора трябва да бъде оценена на 50 волта и 10 ампера.

Алтернативно трансформаторът на захранващия усилвател може да бъде премахнат и използван за целта.

Двигатели - оборотите в минута трябва да са над 3000 и трябва да се регулират на точно 3000 оборота в минута, за да може да се постигне 50 z честота от него.

Подходящ шкаф за настаняване на целия монтаж.

Гайка, болтове, шайби, проводници, батерия и др.

Схема на окабеляване за предложения инвертор на синусоида с помощта на аудио усилвател

Как да сглобите аудио усилвателя с вход за батерия и синус

Това е съвсем просто и всичко е свързано с интегриране на закупените единици според дадената диаграма. Цялата система, заедно с усилвателя, трансформатора и двигателите, може да бъде разположена в по-голям метален шкаф и да бъде фиксирана по подходящ начин.

По-специално двигателите трябва да бъдат здраво закрепени с основата на инверторния шкаф, за да се избегнат вибрации и шум. Шкафът трябва да включва и всички изводи, посочени в устройството, фиксирани външно за свързване на батерията и променливотоковите контакти.

Чрез проста концепция идеята за изграждане на чист инвертор със синусоида е обяснена в статията. Прочетете, за да знаете всички строителни детайли.

Дизайн # 2: Използване на 100-ватов усилвател

Разбираемо е, че инверторите със синусоида не са лесни за изграждане поради много различни причини. Но това е може би най-сортираният след веригата и също е доста труден за намиране. За хората, които отчаяно търсят такава схема, може би тази статия може да помогне.

След много обмисляне вероятно изглежда съм проектирал по-лесна (макар и не съвсем ефективна) концепция за чиста синусоидална инверторна верига. Тъй като веригата не е тествана от мен, няма да мога да разкажа много относно точните спецификации на веригата и бих искал да оставя на читателите да решат възможността за настоящата схема.

Идеята ме порази, докато четох описанието на веригата на a MOSFET аудио усилвател . Всички знаем, че когато аудио сигнал се подава на входа на усилвателя, той произвежда усилена изходна мощност, имаща точно същите свойства като входа.

Това просто предполага, че на мястото на аудио сигнал, ако чист променлив сигнал се каже от верига на Wien мост се прилага към входа на усилвател на мощност и инверторен трансформатор, свързан към изхода му (където обикновено е свързан високоговорител), би със сигурност произвеждат усилена реплика на входа. И вторичната намотка на свързания инверторен трансформатор определено би произвела синусоидална променлива мощност (моето предположение).

Единственият голям проблем е загубата на значително количество енергия на батерията под формата на топлина през захранващите устройства, намаляваща общата ефективност на инвертора.

Нека да продължим и да видим как функционират различните етапи на предложената схема.

Веригата на осцилатора

Простата схема на генератор на синусоидални вълни, показана заедно, може да се използва за генериране на необходимите синусоидални вълни на входа на усилвателя на мощност, нека проучим неговото функциониране чрез следните стъпки:

Op amp A1 е основно свързан като нестабилен мултивибратор,

Резисторът R1 и кондензаторът C1 определят честотата на трептене на нестабилния.

Квадратната вълна от А1 се подава към А2, която е конфигурирана като двуполюсен нискочестотен филтър и се използва за филтриране на хармониците от А1.

Изходът от A2 ще бъде почти чиста синусоида, пикът очевидно ще зависи от захранващото напрежение и от типа на използвания opamp.

Честотата на настоящата схема е фиксирана на приблизително 50 Hz. Ако са избрани стойностите на частите, показани в скобите, честотата ще бъде около 60 Hz.

Списък с части

Всички резистори са 1/8 вата, 1%, MFR

R1 = 14K3 (12K1),

R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,

R5, R6 = 2K2 (1K9),

R9 = 20K

C1, C2 = 1µF, TANT.

C3 = 2µF, TANT (ДВЕ 1 μF В ПАРАЛЕЛ)

C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,

C5 = 100µ / 50v,

C8 = 22µF / 25V

A1, A2 = TL 072

IC2 = LM3886 (Национален полупроводник),

РАДИАТОР ЗА IC2 КАКТО Е ПОКАЗАН НА ИЗОБРАЖЕНИЕТО,

ТРАНСФОРМАТОР = 0 - 24 V / 8 AMPS. ИЗХОД - 120/230 V AC

ПХБ = ОБЩА ЦЕЛ

Текущата схема на усилвателя

С оглед на поддържането на много прости конструктивни спецификации и възможно най-малкото броя на компонентите, основното изискване беше усилвател с един чип. В крайна сметка от мен беше избран разумно мощен усилвател, използващ IC LM3886 (National Semiconductor) за целта. Основните характеристики на този чип за усилвател на мощност са както следва:

Наистина гъвкав и с висока производителност IC в сравнение с другите видове хибридни и дискретни устройства.

Изцяло вътрешно защитени от моментни пикови температури,

Има динамично защитена безопасна зона на работа,

Изходът е перфектно защитен срещу късо съединение със земята или положително захранване чрез вътрешна мрежа за ограничаване на тока.

Изходът също е защитен срещу изходни напрежения поради индуктивни преходни процеси,

Може да се работи с напрежение от 20 волта до зашеметяващите 94 волта.

Техническите му спецификации са както следва:

Входната чувствителност е 1 Vrms

Изходната мощност ще бъде около 100 вата, ако основното съпротивление на трансформатора е около 4 ома.

Широчината на мощността е огромна 10 Hz до 100 KHz.

Съвети за строителството

Схемата основно се състои само от две интегрални схеми като основни активни компоненти и шепа други пасивни компоненти, така че процедурата за изграждане трябва да бъде много лесна. Цялото сглобяване може просто да бъде направено върху парче дъска с общо предназначение (приблизително 4 на 4 инча).

IC2 трябва да бъде разположен на ръба на печатната платка, за да се улесни лесното монтиране на радиатора. Настоящият използва две големи 24-волтови батерии за камиони. Свържете ги, както е показано на схемата.

За зареждане на батериите е необходимо отделно зарядно устройство.

Дизайн # 3: 500 W инвертор с чиста синусоида

Постът обяснява как да се направи 500 ватов инвертор с чиста синусоида с помощта на 500 ватов аудио усилвател, за да се получат разумно изключителни резултати.

Схемата основно използва топология с издърпване чрез няколко 24V батерии. Използването на две 24V батерии позволява по-ниските AH батерии да бъдат вградени с по-висока ефективност и мощност.

Може да се изпробват и 12V батерии, но изходната мощност ще бъде намалена наполовина.

Тъй като се използва двойно захранване, свързаният трансформатор не е необходимо да бъде с централен тип, а по-скоро тук става подходящ двупроводен обикновен трансформатор.

Показаните по-долу няколко дизайна са всичко, което би било необходимо за изпълнението на тази проста верига от инвертор с чиста синусоида.

Генераторът на синусоидални вълни

Първата верига е основният генератор на синусоида, който се превръща в захранващия вход към основния усилвател на синусоида или изходния етап.

Генераторът на синусоида произвежда чист изход на синусоида с показаните компоненти на около 50Hz, за други честоти 2.5K резисторът може да бъде променен и тестван в симулатор за фиксиране на желаните резултати.

Схемата на синусоидалния генератор трябва да бъде снабдена с +/- 12V, а не директно от 24V захранване на батерията, тъй като това може да повреди трайно интегралната схема.

Операторите, използвани в този генератор на синусоиди, са от IC TL072

Използване на схема за усилвател на мощност като инвертор

Следващата диаграма показва изходния етап на предложената проста инверторна верига с чиста синусоида, която всъщност е дизайн на усилвател с мощност 500 вата. Както се вижда, дизайнът изобщо не е сложен.

Всички включени компоненти са стандартни и лесно достъпни.

Мосфетите са IRF540n и IRF9540n, които се допълват, за да произведат необходимия ефект на издърпване върху прикрепения трансформатор.

С трансформатор 0-24V / 25amp и няколко 24V батерии веригата ще може да генерира 600 вата чиста синусоидална мощност при съответното напрежение.

Изходът от дясната страна на усилвателя на синусоидалния генератор трябва да бъде свързан през входа на втората верига за инициализиране на предложените операции.

Подробности за окабеляването на батерията за горната проста инверторна схема на синусоида