Inverter 12 -220 volts en Arduino sine sine amb codi de programa complet.

Teoria
Assolir una sortida d'ona sinusoïdal és força difícil i no es pot recomanar als inversors, ja que electrònica els dispositius normalment no els agrada augmentar de manera exponencial els corrents o les tensions. Com que els inversors es fabriquen principalment amb dispositius electrònics d'estat sòlid, se sol eliminar una forma d'ona sinusoïdal.

Els dispositius d’energia electrònica quan treballen amb ones sinusoïdals donen resultats ineficaços, ja que els dispositius, per regla general, s’escalfen en comparació amb polsos rectangulars.

Per tant, la millor opció per implementar una ona sinusoïdal en un inversor és PWM, que significa modulació d'amplada de pols o PWM.

PWM és una forma millorada (versió digital) d’exposició de forma d’ona exponencial a través d’amplades de pols quadrats variables proporcionalment, el valor net de les quals es calcula exactament d’acord amb el valor net de la forma d’ona exponencial seleccionada, aquí el valor “pur” fa referència al valor RMS. Per tant, el PWM calculat en referència a una ona senoidal determinada es pot utilitzar com a equivalent ideal per a la replicació d'una ona senoidal determinada. A més, els PWM seran perfectament compatibles amb dispositius d’energia electrònica (mosfets, BJTs, IGBTS) i permetran el seu ús amb una calor mínima.

Què és SPWM?
El mètode més comú és produir un sinuviratge PWM (ona sinusoïdal) o SPWM, aplicant diversos senyals variables exponencials a l’entrada d’un amplificador operatiu per al processament necessari. Entre els dos senyals d'entrada, un hauria de ser molt més freqüent en comparació amb l'altre.

Utilitzant dos senyals d'entrada
Com s'ha esmentat a l'apartat anterior, el procediment consisteix a subministrar dos senyals de variació exponencial a les entrades de l'amplificador operatiu.
Aquí, l'amplificador operatiu es configura com un comparador típic, de manera que podem suposar que l'amplificador operatiu començarà immediatament a comparar els nivells de tensió instantània d'aquests dos senyals superposats en el moment en què apareguin o s'apliquen a les seves entrades.

Per tal que l'amplificador operatiu pugui implementar correctament la PWM sinusoïdal necessària a la seva sortida, és necessari que un dels senyals tingui una freqüència molt més alta que l'altre. La freqüència més lenta és aquella que hauria de ser l’ona sinusoïdal de la mostra, que hauria de ser simulada (replicada) per PWMs.

L’ideal seria que ambdós senyals siguin sinusoïdals (l’un amb una freqüència més alta que l’altre), però, el mateix es pot realitzar mitjançant la inclusió d’una ona triangular (alta freqüència) i una ona sinusoïdal (ona selectiva de baixa freqüència). Com es pot veure a les imatges següents, el senyal d’alta freqüència s’alimenta invariablement a l’entrada d’inversió (-) de l’amplificador operatiu, mentre que un altre senyal sinusoïdal més lent es proporciona a l’entrada no inversora (+) de l’amplificador operatiu. En el pitjor dels casos, els dos senyals poden ser ones triangulars amb nivells de freqüència recomanats, tal com es descriu anteriorment. Tanmateix, això ajudarà a aconseguir un equivalent raonablement bo de ones sinusoïdal PWM.

Un senyal amb una freqüència superior s'anomena senyal portador, mentre que un senyal de mostra més lent es diu entrada modulant.

Creeu SPWM amb una ona triangular i tendinosa
Tornant a la figura anterior, és possible visualitzar clarament a través dels punts traçats els diversos punts de tensió coincidents o superposats dels dos senyals durant un període de temps determinat. L’eix horitzontal mostra el període de temps de la forma d’ona, mentre que l’eix vertical mostra els nivells de tensió de 2 simultàniament en marxa, la forma d’ona superposada. La figura ens informa de com respondrà l'amplificador operatiu als nivells de tensió instantània coincidents mostrats dels dos senyals i produeix un PWM sinusoïdal que correspon canviar a la seva sortida. Un amplificador operatiu (op-amp) simplement es compara, els nivells de tensió d'una ona triangular ràpida canviant instantàniament una ona sinusoïdal (també pot ser una ona triangular) i comprova els casos en què la tensió de la forma d'ona del triangle pot ser inferior a la tensió de l'ona sinusoïdal i respon. crea immediatament una lògica alta a les sortides.

Es manté sempre que l’ona potencial del triangle continuï sent inferior al potencial de l’ona sinusoïdal i el moment en què es detecta que el potencial de l’ona sinusoïdal sigui inferior al potencial instantani de l’ona del triangle, les sortides tornen amb un mínim i resisteixen fins que es repeteixi la situació.

Aquesta comparació contínua dels nivells de potencial instantani de dues formes d’ona superposades a les dues entrades dels amplificadors operatius condueix a la creació de PWMs que corresponen, que poden repetir amb precisió la forma sinusoïdal aplicada a l’entrada no inversora de l’amplificador operatiu.

Amplificador Operatiu i SPWM
La figura següent mostra modelatge l'operació anterior:

Aquí podem observar com s’implementa a la pràctica, i així és com l’amplificador operatiu farà el mateix (tot i que a una velocitat molt més alta a la MS).

L’operació és força evident i mostra clarament com l’amplificador operacional ha de processar l’ona sinusoïdal PWM comparant dos senyals que canvien simultàniament a les seves entrades, tal com es descriu a les seccions anteriors.

De fet, l'amplificador operatiu processarà la PWM sinusoïdal amb molta més precisió que la simulació mostrada anteriorment, pot ser 100 vegades millor, creant un PWM extremadament uniforme i ben mesurat que coincideix amb la mostra subministrada. Onada senyalitzada.

Arduino inverter de dos circuits

llista de peces
Totes les resistències d'1 / 4 watts, 5% CFR
• 10K = 4
• 1K = 2
• BC547 = 4pcs
• MOSFETs IRF540 = 2pcs
• Arduino UNO = 1
• Transformador = 9-0-9V / 220V / 120V.
• Bateria = 12V

El disseny és realment molt senzill, com es mostra a la figura següent.

El pin # 8 i el pin # 9 creen PWM alternativament i canvien els Mosfets amb el mateix PWM.
Mosfet, al seu torn, indueix una forma d'ona SPWM altament actual al transformador, utilitzant la potència de la bateria, fent que el transformador secundari produeixi una forma d'ona idèntica.

El circuit d'inversor Arduino proposat es pot actualitzar a qualsevol nivell de potència superior preferit simplement substituint els Mosfets i el transformador, respectivament, com a alternativa, també podeu convertir-lo en un inversor d'ona sinusoïdal de pont o H-bridge complet.
Poder de la Junta Arduino

Imatges de forma d'ona de Arduino SPWM

Atès que l'Arduino produirà una sortida de 5V, potser no és ideal per controlar directament transistors MOS.

Per tant, és necessari elevar el nivell estroboscòpic a 12V perquè els Mosfets funcionin correctament sense dispositius de calefacció.

Per assegurar-se que la seguretat no s’inicia quan Arduino s’inicia o s’inicia, heu d’afegir el següent generador de retard i connectar-lo a la base dels transistors BC547. Això protegirà els Mosfets i evitarà que es cremin durant un interruptor d’energia i quan Arduino s’encengui.

Addició d'un regulador automàtic de tensió
Igual que en qualsevol altre inversor, a la sortida d’aquest disseny, el corrent pot augmentar fins a límits no segurs quan la bateria està totalment carregada.

Per controlar-ho, afegiu un regulador de tensió automàtic.
Els col·lectors BC547 han de connectar-se a les bases del parell esquerre BC547, que es connecten a l'Arduino mitjançant resistències de 10K.

La segona versió del convertidor utilitzant el xip sn7404 / k155ln1

Important:
Per evitar l’encesa accidental abans de carregar l’Arduino, es pot incloure un simple retard en el circuit del temporitzador al disseny anterior, com es mostra a continuació:

Codi del programa:

/ *
Aquest codi es va basar en el codi SPWM de Swagatam amb els canvis realitzats per eliminar els errors. Utilitzeu aquest codi per utilitzar les obres de Swagatam.
Risc atton 2017
* /
const int sPWMArray [] = {500,500,750,500,1250,500,2000,500,1250,500,750,500,500}; // Aquesta és la matriu amb els valors SPWM els canvien a voluntat
const int sPWMArrayValues ​​= 13; // Necessiteu això, ja que C no us proporciona la longitud d’un Array
// Els pins
const int sPWMpin1 = 10;
const int sPWMpin2 = 9;
// El pin commuta
bool sPWMpin1Status = true;
bool sPWMpin2Status = true;
nul configuració ()
{
pinMode (sPWMpin1, OUTPUT);
pinMode (sPWMpin2, OUTPUT);
}
bucle void ()
{
// Loop per al pin 1
for (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin1Status)
{
digitalWrite (sPWMpin1, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = fals;
}
més
{
digitalWrite (sPWMpin1, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = true;
}
}
// Loop per al pin 2
for (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin2Status)
{
digitalWrite (sPWMpin2, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = fals;
}
més
{
digitalWrite (sPWMpin2, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = true;
}
}
}

Molta sort.