Преобразование аудиоусилителя в синусоидальный инвертор

Если вы не слишком разбираетесь в технических аспектах настоящего синусоидального инвертора, но хотите построить его за пару часов, то эта статья поможет вам добиться этого с помощью усилителя мощности звука и некоторых двигателей постоянного тока. Здесь мы как конвертировать усилители звука в чисто синусоидальные инверторы

Мы рассмотрим 3 отдельные конструкции инвертора истинной синусоидальной волны с использованием аудиоусилителей подходящего размера и схемы цифрового генератора синусоидальной волны.

Дизайн # 1

Давайте начнем с понимания того, как пару небольших двигателей постоянного тока можно использовать для генерации чистые синусоидальные сигналы а затем переходите к деталям соединения двигателей с готовым усилителем мощности для получения желаемой выходной мощности истинной синусоидальной волны сети переменного тока. В статье объясняется новаторская идея объединения нескольких готовых устройств, таких как усилитель мощности, пара двигателей постоянного тока и аккумулятор, в синусоидальный инвертор мощности.

Есть люди, чья жизнь зависит от мощности, получаемой от инверторов, и для них эти устройства поистине бесценны и важны. Есть также люди, которые намереваются владеть инверторами, но слишком плохо осведомлены о своих технических характеристиках и т. Д. И поэтому не хотят приносить их домой.

Другой фактор, связанный с инверторами, заключается в том, что они могут быть чрезвычайно дорогими, особенно те, которые могут работать универсально со всеми типами электроприборов или просто истинными синусоидальными инверторами. Я уже обсуждал здесь многие принципиальные схемы инверторов, начиная от самая обычная идея типа хобби к очень сложной модифицированной синусоиде и истинному типы синусоидальных инверторов . Однако эти конструкции слишком технические и определенно не предназначены для непрофессионала.

Изложенные идеи непросты и требуют предварительного опыта работы с электроникой, чтобы понять их, а также глубоких знаний о практической электронике для их создания. Значит ли это, что непрофессионал не сможет понять эти великолепные электростанции? И означает ли это, что непрофессионал не имеет права пользоваться преимуществами самодельного синусоидального инвертора мощности, который может быть не только забавным в сборке, но также очень дешевым и надежным по сравнению с коммерческими аналогами.

В следующем разделе будет ясно показано, как сложный инвертор истинной синусоиды может быть построен практически любым, имеющим обычные технические навыки и знания.

Идея, описанная ниже, не является блоком на основе схемы, который требует сборки с использованием печатных плат, электронных компонентов и т. Д., А здесь мы покупаем готовые блоки, такие как усилители, двигатели, батареи, трансформаторы и т. Д., И объединяем все это для создания окончательной детали. Давайте узнаем, как это можно сделать за час.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: КОНЦЕПЦИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ТОЛЬКО АВТОРОМ И НИКОГДА НЕ ПРОВЕРЯЛА ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИ, СОЗДАВАЙТЕ ЕЕ НА СВОЙ СОБСТВЕННЫЙ РИСК И ЕСЛИ ВЫ ДОСТАТОЧНО ДОВЕРЯЕТЕ В ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОБЪЯСНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ.

Основной принцип работы инверторов

Концепция: инверторы, как мы все знаем, представляют собой не что иное, как усилители напряжения или шаговые двигатели. Самый известный метод повышения напряжения - через трансформаторы где изолированные обмотки используются для достижения поразительного увеличения уровня напряжения. В основном процесс происходит за счет магнитных индукций для преобразования сильноточных потоков в высоковольтные выходы.

Чтобы соответствовать описанному выше процессу, требуется высокий вход переменного тока, который можно вставить в соответствующую обмотку трансформатора для получения требуемой мощности переменного тока 230 или 120 вольт.

Однако, поскольку вся цель состоит в том, чтобы преобразовать источник постоянного тока в уровни сети, мы сначала должны преобразовать постоянный ток низкого уровня в вход переменного тока низкого уровня. В инверторах с прямоугольной волной это легко достигается с помощью обычных нестабильных схем, но прямоугольный выход - это то, что мы абсолютно не ищем, так как же нам на самом деле «изготовить» истинный или чистый синусоидальный вход для нашего прототипа.

Использование двигателей постоянного тока для генерации синусоидального сигнала вместо схем ШИМ

Конечно, мы можем сделать это, используя сложные схемы операционных усилителей, такие как Трасса «бубба» , но поскольку здесь мы не хотим задействовать большую часть электроники, более простым решением было бы использование для этой цели небольшого двигателя постоянного тока. Двигатель, как мы все знаем, можно вращать, подавая на него питание, причем вращения вызываются постоянное скручивающее взаимодействие постоянного магнита и индуцированный электромагнитный эффект.

Если мы обратим процесс, то есть если мы вращаем двигатель, применяя внешнюю механическую силу, мы можем вызвать изрядное количество переменного потенциала на его выводах обмотки, и полученное напряжение будет иметь синусоидальную форму волны. Форма волны будет совершенно естественной и будет истинной синусоидой.

Если этот входной синусоидальный сигнал усиливается до желаемого уровня, то, возможно, наша миссия может быть просто выполнена. Вместо того, чтобы приступать к разработке сложных схем mosfet, предназначенных для инверторных приложений, я подумал, что было бы лучше подать указанный выше синусоидальный вход на мощный аудиоусилитель, приобретенный в готовом виде на рынке.

Здесь показан один такой образец модели усилителя. Выходы, которые предназначены для подключения к динамикам, должны быть соединены с нашими силовыми трансформаторами.

Если усилитель стереофонический, мы можем использовать пару трансформаторов и подключить выходы переменного тока трансформаторов к отдельным выходам переменного тока, чтобы к ним можно было подключать различные приборы.

Двигатель, который фактически производит синусоидальные волны, приводится в действие другим двигателем, прикрепленным со шкивом / ременным механизмом. Приводной двигатель работает от доступного заряда аккумулятора.

Требуемые детали

Для изготовления этого синусоидального инвертора вам потребуются следующие детали и узлы:

Готовый мощный аудиоусилитель

Трансформатор - номинал должен соответствовать мощности усилителя. Если усилитель может выдавать 500 Вт при 50 вольт, это означает, что входная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на 50 вольт и 10 ампер.

В качестве альтернативы можно снять трансформатор питания усилителя мощности и использовать для этой цели.

Двигатели - Обороты должны быть выше 3000 и должны быть отрегулированы ровно на 3000 об / мин, чтобы можно было достичь частоты 50 z.

Подходящий шкаф для размещения всей сборки.

Гайка, болты, шайбы, провода, аккумулятор и т. Д.

Схема подключения предлагаемого синусоидального инвертора с использованием аудиоусилителя

Как собрать усилитель звука с батареей и синусоидальным входом

Это довольно просто, и все сводится к интеграции приобретенных единиц в соответствии с данной схемой. Вся система вместе с усилителем, трансформатором и двигателями может быть помещена в металлический шкаф большего размера и закреплена соответствующим образом.

В особенности двигатели должны быть плотно прижаты к основанию шкафа инвертора, чтобы избежать вибраций и шума. Шкаф также должен включать в себя все клеммы, указанные для блока, закрепленные снаружи для подключения батареи и розеток переменного тока.

Идея создания синусоидального инвертора была объяснена с помощью простой концепции. Читайте дальше, чтобы узнать все детали конструкции.

Вариант 2: использование модуля усилителя мощностью 100 Вт

Понятно, что синусоидальные инверторы нелегко построить по разным причинам. Но это, вероятно, наиболее подходящая схема, и ее также довольно сложно найти. Эта статья может помочь тем, кто отчаянно ищет такую ​​схему.

После долгих размышлений я, вероятно, разработал более простую (хотя и не очень эффективную) концепцию схемы синусоидального инвертора. Поскольку схема не тестировалась мной, я не могу много рассказать о точных спецификациях схемы и хотел бы предоставить читателям возможность принять решение о применимости данной схемы.

Идея пришла мне в голову при чтении описания схемы Усилитель звука MOSFET . Все мы знаем, что когда аудиосигнал подается на вход усилителя, он производит усиленную выходную мощность, имеющую точно такие же свойства, как и вход.

Это просто означает, что вместо звукового сигнала, если чистый сигнал переменного тока, скажем, от мостовой схемы Вина, подается на вход усилителя мощности и инверторный трансформатор, подключенный к его выходу (где обычно подключается динамик), он будет безусловно, производят усиленную копию входного сигнала. А вторичная обмотка подключенного инверторного трансформатора определенно будет вырабатывать синусоидальную энергию переменного тока (мое предположение).

Единственная большая проблема - потеря значительного количества энергии батареи в виде тепла через силовые устройства, что снижает общую эффективность инвертора.

Давайте продолжим и посмотрим, как функционируют различные этапы предлагаемой схемы.

Схема осциллятора

Показанная рядом простая схема генератора синусоидальной волны может быть использована для создания необходимых синусоидальных волн на входе усилителя мощности, давайте изучим его работу, выполнив следующие шаги:

Операционный усилитель A1 в основном устроен как нестабильный мультивибратор,

Резистор R1 и конденсатор C1 определяют частоту нестабильных колебаний.

Прямоугольная волна от A1 подается на A2, который сконфигурирован как двухполюсный фильтр нижних частот и используется для фильтрации гармоник от A1.

Выходной сигнал от A2 будет почти чистой синусоидой, пик, очевидно, будет зависеть от напряжения питания и от типа используемого операционного усилителя.

Частота данной схемы была установлена ​​примерно на 50 Гц. Если выбраны значения частей, показанных в скобках, частота будет около 60 Гц.

Список деталей

Все резисторы 1/8 Вт, 1%, MFR

R1 = 14K3 (12K1),

R2, R3, R4, R7, R8 = 1К,

R5, R6 = 2K2 (1K9),

R9 = 20 тыс.

C1, C2 = 1 мкФ, TANT.

C3 = 2 мкФ, TANT (ДВА 1 мкФ ПАРАЛЛЕЛЬНО)

C4, C6, C7 = 2 мк2 / 25 В,

C5 = 100 мк / 50 В,

C8 = 22 мкФ / 25 В

A1, A2 = 072 турецких лир

IC2 = LM3886 (National Semiconductor),

РАДИАТОР ДЛЯ IC2, КАК ПОКАЗАНО НА ИЗОБРАЖЕНИИ,

ТРАНСФОРМАТОР = 0-24 В / 8 АМПЕР. ВЫХОД - 120/230 В переменного тока

PCB = ОБЩЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ

Схема усилителя тока

Ввиду простоты конструктивных требований и минимального количества компонентов основным требованием был однокристальный усилитель. Я в конечном итоге выбрал для этой цели достаточно мощный усилитель на микросхеме LM3886 (National Semiconductor). Основные особенности этой микросхемы усилителя мощности следующие:

Действительно универсальная и высокопроизводительная ИС по сравнению с другими типами гибридных и дискретных устройств.

Полная внутренняя защита от мгновенных пиковых температур,

Имеет динамически защищенную безопасную зону работы,

Выход полностью экранирован от короткого замыкания с землей или плюсом питания через внутреннюю сеть цепи ограничения тока.

Выход также защищен от выходных перенапряжений из-за переходных процессов индуктивной нагрузки,

Может работать с напряжением от 20 до 94 вольт.

Его технические характеристики следующие:

Входная чувствительность 1 В среднекв.

Выходная мощность будет около 100 Вт, если сопротивление первичной обмотки трансформатора составляет около 4 Ом.

Полоса пропускания мощности составляет от 10 Гц до 100 кГц.

Советы по строительству

Схема в основном состоит всего из двух микросхем в качестве основных активных компонентов и нескольких других пассивных компонентов, поэтому процедура построения должна быть очень простой. Вся сборка может быть просто выполнена на куске доски общего назначения (приблизительно 4 на 4 дюйма).

IC2 следует располагать на краю печатной платы, чтобы облегчить установку радиатора. В настоящем используются две большие 24-вольтовые аккумуляторные батареи для грузовиков. Подключите их, как показано на схеме.

Для зарядки аккумуляторов требуется отдельное зарядное устройство.

Конструкция № 3: Инвертор с чистой синусоидой мощностью 500 Вт

В сообщении объясняется, как сделать инвертор чистой синусоидальной волны мощностью 500 Вт с использованием аудиоусилителя мощностью 500 Вт для получения достаточно выдающихся результатов.

Схема в основном использует двухтактную топологию через пару батарей на 24 В. Использование двух батарей 24 В позволяет использовать батареи с более низким AH с более высокой эффективностью и мощностью.

Можно также попробовать аккумуляторы 12 В, однако выходная мощность будет уменьшена вдвое.

Поскольку используется двойное питание, подключенный трансформатор не обязательно должен быть с отводом от средней точки, здесь подходит обычный двухпроводный трансформатор.

Пара схем, показанных ниже, - это все, что может потребоваться для реализации этой простой схемы инвертора с синусоидальной волной.

Генератор синусоидальной волны

Первая схема представляет собой основной генератор синусоидальной волны, который становится входным сигналом для основного усилителя синусоидальной волны или выходного каскада.

Генератор синусоидальной волны выдает чистый синусоидальный сигнал на выходе с показанными компонентами на частоте около 50 Гц, для других частот резистор 2,5 кОм может быть изменен и протестирован в симуляторе для фиксации желаемых результатов.

Схема синусоидального генератора должна питаться напряжением +/- 12 В, а не напрямую от источника питания 24 В, поскольку это может привести к необратимому повреждению ИС.

Операционные усилители, используемые в этом синусоидальном генераторе, взяты из IC TL072.

Использование схемы усилителя мощности в качестве инвертора

На следующей диаграмме показан выходной каскад предлагаемой простой схемы инвертора с чистой синусоидой, которая на самом деле представляет собой усилитель мощности на 500 Вт. Как видно, конструкция совсем не сложная.

Все задействованные компоненты стандартны и легко доступны.

МОП-транзисторы IRF540n и IRF9540n дополняют друг друга для создания необходимого двухтактного эффекта на подключенном трансформаторе.

С трансформатором 0-24 В / 25 ампер и парой батарей на 24 В схема сможет генерировать до 600 Вт чистой синусоидальной волны на выходе при соответствующем напряжении.

Выход правого операционного усилителя синусоидального генератора должен быть подключен ко входу второй схемы для инициализации предложенных операций.

Подробная информация о проводке аккумулятора для указанной выше простой схемы синусоидального инвертора