Střídač 12-220 voltů na Arduino pure sine s plným programovým kódem.
Teorie
Dosažení výstupu sinusové vlny je docela obtížné a nelze jej doporučit pro střídače, protože elektronický zařízení obecně nemají rádi exponenciálně rostoucí proudy nebo napětí. Protože se střídače vyrábějí hlavně pomocí polovodičových elektronických zařízení, je sinusový průběh obvykle eliminován.
Elektronická výkonová zařízení při práci se sinusovými vlnami dávají neefektivní výsledky, protože zařízení se zpravidla zahřívají ve srovnání s pravoúhlými pulzy.
Nejlepší volbou pro implementaci sinusové vlny na měniči je tedy PWM, což znamená modulaci šířky pulsu nebo PWM.
PWM je vylepšený způsob (digitální verze) expozice exponenciálního tvaru vlny prostřednictvím proporcionálně se měnících šířek čtvercových pulzů, jejichž čistá hodnota se počítá přesně podle čisté hodnoty vybraného exponenciálního tvaru vlny, zde se "čistá" hodnota týká hodnoty RMS. Proto může být vypočtený PWM s odkazem na danou sinusovou vlnu použit jako ideální ekvivalent pro replikaci dané sinusové vlny. Kromě toho budou PWM ideálně kompatibilní s elektronickými výkonovými zařízeními (mosfety, BJT, IGBTS) a umožní jejich použití s minimálním teplem.
Co je to SPWM?
Nejběžnější metodou je produkce sinusoidu PWM (sinusová vlna) nebo SPWM pomocí několika exponenciálně proměnných signálů na vstupu operačního zesilovače pro nezbytné zpracování. Mezi dvěma vstupními signály by měl být jeden ve frekvenci mnohem vyšší než druhý.
Použití dvou vstupních signálů
Jak je uvedeno v předchozí části, postup zahrnuje dodávání dvou exponenciálně proměnných signálů na vstupy operačního zesilovače.
Zde je operační zesilovač konfigurován jako typický komparátor, takže můžeme předpokládat, že operační zesilovač okamžitě začne porovnávat okamžité úrovně napětí těchto dvou superponovaných signálů v okamžiku, kdy se objeví nebo jsou aplikovány na jeho vstupy.
Aby operační zesilovač správně implementoval potřebný sinusový PWM na svém výstupu, je nutné, aby jeden ze signálů měl mnohem vyšší frekvenci než druhý. Pomalejší frekvence je zde, což by měla být sinusová vlna vzorku, která by měla být simulována (replikována) pomocí PWM.
V ideálním případě by oba signály měly být sinusové (jeden s vyšší frekvencí než druhý), stejné je však možné realizovat zahrnutím trojúhelníkové vlny (vysoká frekvence) a sinusové vlny (selektivní vlna s nízkou frekvencí). Jak je vidět na následujících obrázcích, vysokofrekvenční signál je vždy přiváděn do invertujícího vstupu (-) operačního zesilovače, zatímco další neinvazivní sinusový signál je dodáván do neinvertujícího (+) vstupu operačního zesilovače. V nejhorším případě mohou být oba signály trojúhelníkové vlny s doporučenými frekvenčními úrovněmi, jak je popsáno výše. To však pomůže dosáhnout přiměřeně dobrého ekvivalentu sinusové vlny PWM.
Signál s vyšší frekvencí se nazývá nosný signál, zatímco pomalejší vzorkovací signál se nazývá modulační vstup.
Vytvořte SPWM s trojúhelníkovou a šlachovou vlnou
Když se podíváme na výše uvedený obrázek, je možné jasně znázornit skrze vykreslené body různé shodné nebo překrývající se napěťové body dvou signálů pro dané časové období. Vodorovná osa ukazuje časové období tvaru vlny, zatímco svislá osa ukazuje úrovně napětí 2 současně probíhajících, superponovaného tvaru vlny. Obrázek nás informuje, jak operační zesilovač bude reagovat na zobrazené odpovídající okamžité úrovně napětí dvou signálů a na svém výstupu vytvoří odpovídající sinusoidální PWM. Operační zesilovač (op-amp) jednoduše porovnává úrovně napětí rychlé trojúhelníkové vlny, která okamžitě mění sinusovou vlnu (může to být také trojúhelníková vlna), a kontroluje případy, ve kterých napětí tvaru vlny trojúhelníku může být nižší než napětí sinusové vlny a odpovídá okamžitě vytvořte vysokou logiku vašich východů.
To je udržováno, dokud je potenciální vlna trojúhelníku nadále nižší než potenciál sinusové vlny, a ve chvíli, kdy je detekován potenciál sinusové vlny, nižší než okamžitý potenciál vlny trojúhelníku, výstupy se vracejí s minimem a vydrží, dokud se situace neopakuje.
Toto kontinuální srovnání úrovní okamžitého potenciálu dvou superponovaných průběhů na dvou vstupech operačních zesilovačů vede k vytvoření odpovídajících změn PWM, které mohou přesně opakovat sinusový tvar aplikovaný na neinvertující vstup operačního zesilovače.
Operační zesilovač a SPWM
Následující obrázek ukazuje modelování výše uvedená operace:
Zde můžeme pozorovat, jak je implementováno v praxi, a tak bude operační zesilovač dělat totéž (i když při mnohem vyšší rychlosti v MS).
Operace je zcela zřejmá a jasně ukazuje, jak by operační zesilovač měl zpracovávat sinusovou vlnu PWM porovnáním dvou současně se měnících signálů na svých vstupech, jak je popsáno v předchozích částech.
Ve skutečnosti bude operační zesilovač zpracovávat sinusoidní PWM mnohem přesněji než simulace ukázaná výše, může být 100krát lepší, čímž se vytvoří extrémně jednotný a dobře změřený PWM, který odpovídá dodanému vzorku. Sinusová vlna.
Dva obvody měniče Arduino
seznam dílů
Všechny rezistory 1/4 W, 5% CFR
• 10 K = 4
• 1K = 2
• BC547 = 4ks
• MOSFETy IRF540 = 2ks
• Arduino UNO = 1
• Transformátor = 9-0-9V / 220V / 120V.
• Baterie = 12V
Všechny rezistory 1/4 W, 5% CFR
• 10 K = 4
• 1K = 2
• BC547 = 4ks
• MOSFETy IRF540 = 2ks
• Arduino UNO = 1
• Transformátor = 9-0-9V / 220V / 120V.
• Baterie = 12V
Konstrukce je ve skutečnosti velmi jednoduchá, jak ukazuje následující obrázek.
Pin # 8 a pin # 9 vytvářejí střídavě PWM a přepínají Mosfety se stejným PWM.
Mosfet zase indukuje vysoce aktuální tvar vlny SPWM na transformátoru, využívající energii baterie, což způsobuje, že sekundární transformátor vytváří stejný tvar vlny.
Navržený obvod měniče Arduino lze upgradovat na libovolnou preferovanou vyšší úroveň výkonu pouhým nahrazením Mosfetů a transformátorů. Alternativně je také můžete převést na plný můstek nebo na sinusový měnič H-můstku
Arduino Board Power
Křivky pro Arduino SPWM
Protože Arduino bude produkovat 5V výstup, nemusí to být ideální pro přímé řízení tranzistorů MOS.
Proto je nutné zvýšit úroveň záblesku na 12 V, aby Mosfety správně fungovaly bez topných zařízení.
Abyste se ujistili, že se Mosfety nespustí, když se Arduino spustí nebo spustí, musíte přidat následující generátor zpoždění a připojit jej k základně tranzistorů BC547. To bude chránit Mosfety a zabránit jim v spálení během vypínače a když se Arduino spustí.
Přidání automatického regulátoru napětí
Stejně jako na kterémkoli jiném střídači i na výstupu této konstrukce může proud při plném nabití baterie stoupnout na nebezpečné limity.
Chcete-li to ovládat, přidejte automatický regulátor napětí.
Kolektory BC547 musí být připojeny k základnám levého páru BC547, které jsou připojeny k Arduino prostřednictvím odporů 10K.
Druhá verze střídače používající čip sn7404 / k155ln1
Důležité:
Aby se předešlo náhodnému zapnutí před načtením Arduina, může být do výše uvedeného provedení zahrnuto jednoduché zpoždění v časovacím obvodu, jak je ukázáno níže:
Programový kód:
/ *
Tento kód byl založen na kódu Swagatam SPWM se změnami provedenými k odstranění chyb. Použijte tento kód jako byste použili jakékoli jiné dílo Swagatamu.
Attonské riziko 2017
* /
const int sPWMArray [] = {500,500,750,500,1250,500,2000,500,1250,500,750,500,5}}; // Toto je pole s hodnotami SPWM je libovolně mění
const int sPWMArrayValues = 13; // To potřebujete, protože C vám nedává délku pole
// Špendlíky
const int sPWMpin1 = 10;
const int sPWMpin2 = 9;
// Přepínače kolíků
bool sPWMpin1Status = true;
bool sPWMpin2Status = true;
neplatné nastavení ()
{
pinMode (sPWMpin1, OUTPUT);
pinMode (sPWMpin2, OUTPUT);
}
prázdná smyčka ()
{
// Smyčka pro pin 1
pro (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin1Status)
{
digitalWrite (sPWMpin1, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = false;
}
jinde
{
digitalWrite (sPWMpin1, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = true;
}
}
// Smyčka pro pin 2
pro (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin2Status)
{
digitalWrite (sPWMpin2, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = false;
}
jinde
{
digitalWrite (sPWMpin2, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = true;
}
}
}Hodně štěstí.