Zet audioversterker om in zuivere sinusomvormer

Als je niet al te enthousiast bent over de diepgaande technische aspecten van een echte sinusgolf-omvormer, maar deze toch binnen een paar uur wilt bouwen, dan zal dit artikel je helpen om dit te bereiken met behulp van een audio-eindversterker en enkele DC-motoren. Hier zullen we hoe te converteren audio versterkers in zuivere sinusomvormers

We zullen drie afzonderlijke ontwerpen voor zuivere sinusomvormers bekijken met gebruikmaking van correct gedimensioneerde audioversterkers en digitale sinusgolfgeneratorcircuits

Ontwerp # 1

Laten we beginnen met te begrijpen hoe een paar kleine DC-motoren kunnen worden gebruikt voor het genereren zuivere sinusgolfsignalen en ga dan verder met de details van het koppelen van de motoren met een kant-en-klare vermogensversterker voor het verkrijgen van het gewenste uitgangssignaal van de werkelijke sinusgolf van het wisselstroomnet. Het artikel legt een innovatief idee uit om een ​​paar kant-en-klare eenheden zoals een eindversterker, een paar DC-motoren en een batterij te configureren in een sinusgolf-omvormer.

Er zijn mensen wier leven afhankelijk is van de stroom die wordt verkregen door omvormers en voor hen zijn deze gadgets echt onschatbaar en cruciaal. Er zijn ook mensen die van plan zijn omvormers te bezitten, maar te slecht geïnformeerd zijn over hun technische specificaties enz. En daarom terughoudend zijn om ze mee naar huis te nemen.

Een andere factor met omvormers is dat ze enorm duur kunnen zijn, vooral degene die universeel kunnen worden gebruikt met alle soorten elektrische apparaten of gewoon de echte sinusomvormers. Ik heb hier al veel schakelschema's van de omvormer besproken, variërend van de meest gewone hobbytype idee tot de zeer geavanceerde gemodificeerde sinusgolf en de ware sinusomvormertypes ​Deze ontwerpen zijn echter maar al te technisch en zeker niet bedoeld voor de leek.

De uiteengezette ideeën zijn niet eenvoudig en vereisen voorafgaande expertise met elektronica om ze te begrijpen, en ook een grondige kennis van praktische elektronica om ze te bouwen. Betekent dit dan dat een leek deze magnifieke krachtpatsers niet zou kunnen begrijpen? En betekent dit dat een leek geen recht heeft op de voordelen van een zelfgemaakte sinusomvormer, die niet alleen heel leuk kan zijn om te bouwen, maar ook erg goedkoop en betrouwbaar in vergelijking met de commerciële tegenhangers?

De volgende sectie zal duidelijk laten zien hoe een geavanceerde echte sinusomvormer kan worden gebouwd door vrijwel iedereen met gewone technische vaardigheden en kennis.

Het idee dat hieronder wordt uitgelegd, is niet een op circuits gebaseerde eenheid die moet worden geassembleerd met behulp van PCB's, elektronische componenten enz., Maar hier kopen we kant-en-klare eenheden zoals versterkers, motoren, batterijen, transformatoren enz. En integreren deze allemaal voor de constructie van het laatste stuk. Laten we eens kijken hoe het binnen een uur kan worden gedaan.

WAARSCHUWING: HET CONCEPT WORDT ALLEEN AANVAARD DOOR DE AUTEUR EN IS NOOIT PRAKTISCH GECONTROLEERD OF GECONTROLEERD, BOUW HET OP EIGEN RISICO EN ALS U VOLDOENDE GELOOF HEEFT OVER DE HAALBAARHEID VAN DE VERKLAARDE INHOUD.

Basis werkingsprincipe van omvormers

Het concept: omvormers zoals we allemaal kennen, zijn niets anders dan spanningsversterkers of steppers. De bekendste methode om spanningen op te voeren is door middel van transformatoren waar geïsoleerde wikkeling wordt gebruikt voor het bereiken van duizelingwekkende vermenigvuldigingen van het spanningsniveau. In principe vindt het proces plaats door middel van magnetische inducties voor het omzetten van hoge stroomfluxen naar hoogspanningsuitgangen.

Om aan het bovenstaande proces te voldoen, is een hoge AC-ingang vereist die in de relevante wikkeling van de transformator kan worden gestopt om de gewenste 230 of 120 volt wisselstroom te krijgen.

Maar aangezien het hele doel is om een ​​DC-bron om te zetten naar netspanning, moeten we eerst de lage DC-ingang omzetten naar de lage AC-ingang. In blokgolfomvormers wordt dit gemakkelijk bereikt door gewone astabiele circuits te gebruiken, maar een blokgolfuitgang is waar we absoluut niet naar op zoek zijn, dus hoe kunnen we eigenlijk een echte of zuivere sinusgolfinvoer voor ons prototype 'vervaardigen'?

Gebruik van gelijkstroommotoren voor het genereren van een sinus signaal in plaats van PWM-circuits

Natuurlijk kunnen we het doen met complexe opamp-circuits zoals een 'Bubba' -circuit , maar aangezien we hier niet veel elektronica in willen betrekken, zou een eenvoudiger oplossing zijn om hiervoor een kleine DC-motor te gebruiken. een motor zoals we allemaal weten kan worden geroteerd door er stroom op aan te brengen, de rotaties worden veroorzaakt door constante kronkelende interactie van de permanente magneet en het geïnduceerde elektromagnetische effect.

Als we het proces omkeren, dat wil zeggen als we een motor draaien door externe mechanische kracht uit te oefenen, kunnen we een behoorlijke hoeveelheid variërend potentieel opwekken over de wikkelklemmen en zal de ontvangen spanning een sinusoïdale golfvorm hebben. De golfvorm is volkomen natuurlijk en een echte sinusgolf.

Als deze sinusgolfinvoer wordt versterkt tot de gewenste niveaus, kan onze missie misschien eenvoudig worden volbracht. In plaats van te beginnen met complexe mosfet-circuits bedoeld voor invertertoepassingen, dacht ik dat het een beter idee was om de bovenstaande sinusinvoer naar een krachtige audioversterker te leiden die kant-en-klaar op de markt is gekocht.

Een voorbeeld van zo'n versterkermodel wordt hier getoond. De uitgangen die bedoeld zijn om te worden verbonden met luidsprekers, moeten worden verbonden met onze stroomtransformatoren.

Als de versterker een stereo is, kunnen we een paar transformatoren gebruiken en de AC-uitgangen van de transformatoren afsluiten om de AC-stopcontacten te scheiden, zodat er verschillende apparaten op kunnen worden aangesloten.

De motor die feitelijk de sinusgolven produceert, wordt aangedreven door een andere motor die is bevestigd met een riemschijf / riemmechanisme. De aandrijfmotor wordt aangedreven met het beschikbare batterijvermogen.

Onderdelen vereist

Voor het maken van deze echte sinusomvormer heb je de volgende onderdelen en eenheden nodig:

Een kant-en-klare krachtige audioversterker

Transformator - Beoordeling moet overeenkomen met het vermogen van de versterker. Als de versterker 500 watt kan leveren bij 50 volt, betekent dit dat de ingangswikkeling van de transformator een vermogen van 50 volt en 10 ampère moet hebben.

Als alternatief kan de voedingstransformator van de eindversterker worden verwijderd en voor dit doel worden gebruikt.

Motoren - Het toerental moet hoger zijn dan 3000 en moet worden afgesteld op precies 3000 RPM zodat er een frequentie van 50 z kan worden bereikt.

Geschikte kast om het hele samenstel onder te brengen.

Moer, bouten, ringen, draden, accu etc.

Bedradingsschema voor de voorgestelde sinusomvormer met behulp van een audioversterker

Hoe de audioversterker met batterij- en sinusinvoer in elkaar te zetten

Het is vrij eenvoudig en alles draait om het integreren van de aangekochte eenheden volgens het gegeven diagram. Het hele systeem samen met de versterker, transformator en de motoren kan worden ondergebracht in een grotere metalen kast en op de juiste manier worden bevestigd.

Vooral de motoren moeten stevig worden vastgeklemd met de basis van de omvormerkast om trillingen en lawaai te voorkomen. De kast moet ook alle klemmen bevatten die bij de unit zijn gespecificeerd, extern bevestigd voor de batterijaansluiting en de stopcontacten.

Door middel van een eenvoudig concept is het idee om een ​​zuivere sinusomvormer te bouwen in het artikel uitgelegd. Lees verder om de volledige constructiedetails te kennen.

Ontwerp # 2: een versterkermodule van 100 watt gebruiken

Het is begrijpelijk dat sinusomvormers om veel verschillende redenen niet gemakkelijk te bouwen zijn. Maar het is waarschijnlijk het meest soort na circuit en ook behoorlijk moeilijk te vinden. Voor de mensen die wanhopig op zoek zijn naar zo'n circuit, kan dit artikel misschien helpen.

Na lang nadenken, lijkt het erop dat ik waarschijnlijk een eenvoudiger (hoewel niet helemaal efficiënt) concept heb ontworpen van een zuivere sinusomvormercircuit. Omdat het circuit niet door mij is getest, kan ik niet veel vertellen over de exacte specificaties van het circuit en wil ik het aan de lezers overlaten om de haalbaarheid van het huidige circuit te beslissen.

Het idee viel me op bij het lezen van de circuitbeschrijving van a MOSFET-audioversterker ​We weten allemaal dat wanneer een audiosignaal aan de ingang van een versterker wordt gevoerd, het een versterkt uitgangsvermogen produceert met exact dezelfde eigenschappen als de ingang.

Dat betekent simpelweg dat in plaats van een audiosignaal als een puur AC-signaal, bijvoorbeeld van een Wien-brugcircuit, wordt toegepast op de ingang van een eindversterker en een invertertransformator die is aangesloten op de uitgang (waar normaal gesproken een luidspreker zou zijn aangesloten). produceren zeker een versterkte replica van de invoer. En de secundaire wikkeling van de aangesloten omvormertransformator zou zeker een sinusgolfwisselstroom produceren (mijn aanname).

Het enige grote probleem is het verlies van een aanzienlijke hoeveelheid batterijvermogen in de vorm van warmte door de stroomapparaten, waardoor de algehele efficiëntie van de omvormer wordt verminderd.

Laten we verder gaan en kijken hoe de verschillende fasen van het voorgestelde circuit functioneren.

Het oscillatorcircuit

Het eenvoudige sinusgolfgeneratorcircuit dat hiernaast wordt weergegeven, kan worden gebruikt om de vereiste sinusgolven aan de ingang van de vermogensversterker te produceren, laten we de werking ervan bestuderen door de volgende stappen te volgen:

Op amp A1 is in principe bedraad als een stabiele multivibrator,

Weerstand R1 en de condensator C1 bepalen de oscillatiefrequentie van de astabiele.

De blokgolf van A1 wordt naar A2 gevoerd, dat is geconfigureerd als een dubbelpolig laagdoorlaatfilter en wordt gebruikt om de harmonischen van A1 weg te filteren.

De output van A2 zal bijna een zuivere sinusgolf zijn, de piek zal uiteraard afhankelijk zijn van de voedingsspanning en van het type opamp dat wordt gebruikt.

De frequentie van het huidige circuit is vastgesteld op ongeveer 50 Hz. Als de waarden van de onderdelen tussen haakjes zijn geselecteerd, ligt de frequentie rond de 60 Hz.

Onderdelen lijst

Alle weerstanden zijn 1/8 watt, 1%, MFR

R1 = 14K3 (12K1),

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

R5, R6 = 2K2 (1K9),

R9 = 20 K.

C1, C2 = 1 µF, TANT.

C3 = 2 µF, TANT (TWEE 1 µF PARALLEL)

C4, C6, C7 = 2 µ2 / 25 V,

C5 = 100µ / 50v,

C8 = 22 µF / 25V

A1, A2 = TL 072

IC2 = LM3886 (National Semiconductor),

HEATSINK VOOR IC2 ZOALS AFGEBEELD IN DE AFBEELDING,

TRANSFORMATOR = 0 - 24 V / 8 AMP. UITGANG - 120/230 V AC

PCB = ALGEMEEN DOEL

Het huidige versterkercircuit

Met het oog op het zeer eenvoudig houden van de ontwerpspecificaties en het zo min mogelijk aantal componenten, was een enkele chipversterker de basisvereiste. Een redelijk krachtige versterker met IC LM3886 (National Semiconductor) werd uiteindelijk door mij hiervoor uitgekozen. De meest opvallende kenmerken van deze eindversterkerchip zijn als volgt:

Echt veelzijdig en een hoogwaardige IC in vergelijking met de andere soorten hybride en discrete apparaten.

Volledig intern beschermd tegen onmiddellijke piektemperaturen,

Heeft een dynamisch beschermd veilig werkgebied,

De uitgang is perfect afgeschermd tegen kortsluiting met de aarde of de positieve voeding via een intern stroombegrenzend circuitnetwerk.

De uitgang is ook beschermd tegen overspanningen als gevolg van inductieve belastingstransiënten,

Kan worden gebruikt met spanningen vanaf 20 volt tot maar liefst 94 volt.

De technische specificaties zijn als volgt:

De ingangsgevoeligheid is 1 Vrms

Het uitgangsvermogen ligt in de buurt van 100 watt als de primaire weerstand van de transformator ongeveer 4 ohm is.

De vermogensbandbreedte is een enorme 10 Hz tot 100 KHz.

Constructietips

Het circuit bestaat in feite uit slechts twee IC's als de belangrijkste actieve componenten en een handvol andere passieve componenten, dus de constructieprocedure zou heel eenvoudig moeten zijn. De hele montage kan eenvoudig worden gedaan over een stuk algemeen bord (ongeveer 10 bij 10 inch).

IC2 moet aan de rand van de printplaat worden geplaatst om een ​​gemakkelijke montage van het koellichaam te vergemakkelijken. Het heden maakt gebruik van twee grote 24 volt vrachtwagenaccu's. Verbind ze zoals weergegeven in het diagram.

Voor het opladen van de accu's is een aparte acculader nodig.

Ontwerp # 3: 500 W zuivere sinusomvormer

In de post wordt uitgelegd hoe je een zuivere sinusomvormer van 500 watt kunt maken met een audioversterker van 500 watt om redelijk uitstekende resultaten te krijgen.

Het circuit gebruikt in principe een push-pull-topologie via een paar 24V-batterijen. Door het gebruik van twee 24V-batterijen kunnen batterijen met een lagere AH-waarde worden ingebouwd met een hoger rendement en een hoger wattage.

12V-batterijen kunnen ook worden geprobeerd, maar het uitgangsvermogen zou tot de helft worden teruggebracht.

Omdat een dubbele voeding wordt gebruikt, hoeft de aangesloten transformator geen middenaftakking te zijn, maar wordt hier een tweedraads gewone transformator geschikt.

De paar onderstaande ontwerpen zijn alles wat nodig zou zijn voor het implementeren van dit eenvoudige zuivere sinusomvormercircuit.

De sinusgolfgenerator

Het eerste circuit is de sinusgolfgenerator die de voedingsingang wordt naar de hoofdsinusversterker of de eindtrap.

De sinusgenerator produceert een zuivere sinusgolfuitgang met de getoonde componenten op ongeveer 50Hz, voor andere frequenties kan de 2,5K-weerstand worden gewijzigd en getest in een simulator om de gewenste resultaten vast te stellen.

Het sinusgeneratorcircuit moet worden gevoed met +/- 12V, en niet rechtstreeks van de 24V-batterijvoeding, aangezien dit de IC permanent kan beschadigen.

De opamps die in deze sinusgenerator worden gebruikt, zijn van de IC TL072

Een vermogensversterkercircuit gebruiken als omvormer

Het volgende diagram toont de eindtrap van het voorgestelde eenvoudige zuivere sinusomvormercircuit dat eigenlijk een 500 watt eindversterker is. Zoals te zien is, is het ontwerp helemaal niet ingewikkeld.

Alle betrokken componenten zijn standaard en gemakkelijk verkrijgbaar.

De mosfets zijn IRF540n en IRF9540n die elkaar aanvullen om het vereiste push-pull effect over de aangesloten transformator te produceren.

Met een 0-24V / 25amp-transformator en een paar 24V-batterijen zou het circuit in staat zijn om bij de relevante spanning 600 watt zuivere sinusgolfoutput te genereren.

De uitgang over de rechter opamp van de sinusgenerator moet worden aangesloten op de ingang van het tweede circuit voor het initialiseren van de voorgestelde bewerkingen.

Accubedrading Details voor het bovenstaande Simple Sinusomvormercircuit