Převeďte zvukový zesilovač na čistý sinusový měnič

Pokud nejste příliš horliví v porozumění hlubokým technickým aspektům skutečného sinusového výkonového měniče, přesto ho chcete vytvořit během několika hodin, pak vám tento článek pomůže dosáhnout pomocí výkonového zesilovače zvuku a některých stejnosměrných motorů. Zde provedeme převod audio zesilovače do čistých sinusových měničů

Budeme uvažovat o 3 samostatných provedeních skutečných sinusových měničů pomocí vhodně dimenzovaných zvukových zesilovačů a obvodů digitálního generátoru sinusových vln

Design # 1

Začněme pochopením toho, jak lze pro generování použít několik malých stejnosměrných motorů signály čisté sinusové vlny a poté pokračujte v podrobnostech propojení motorů s připraveným výkonovým zesilovačem pro získání požadovaného výstupního výkonu skutečné sinusové vlny AC. Článek vysvětluje inovativní myšlenku konfigurace několika hotových jednotek, jako je výkonový zesilovač, pár stejnosměrných motorů a baterie, do sinusového měniče.

Existují lidé, jejichž životy závisí na síle, kterou získávají střídače, a pro ně jsou tyto přístroje opravdu neocenitelné a zásadní. Existují také jednotlivci, kteří mají v úmyslu vlastnit střídače, ale jsou příliš špatně informováni o svých technických specifikacích atd., A proto se zdráhají přivést je domů.

Dalším faktorem u střídačů je, že mohou být nesmírně drahé, zejména ty, které lze provozovat univerzálně se všemi typy elektrických spotřebičů nebo jednoduše se skutečnými sinusovými měniči. Už jsem zde hovořil o mnoha schématech zapojení střídače, od nejobvyklejší nápad typu hobby k velmi sofistikované modifikované sinusové vlně a pravdě typy sinusových měničů . Tyto návrhy jsou však příliš technické a rozhodně nejsou určeny pro laiky.

Vysvětlené myšlenky nejsou jednoduché a pro jejich pochopení je nutná předchozí odbornost s elektronikou a také důkladná znalost týkající se praktické elektroniky. Takže to znamená, že laik by nebyl schopen těmto nádherným energetickým domům porozumět? Znamená to, že laik nemá právo využívat výhod domácího sinusového měniče, který může být nejen zábavný, ale také levný a spolehlivý ve srovnání s komerčními protějšky.

Následující část jasně ukáže, jak a sofistikovaný pravý sinusový měnič může postavit prakticky kdokoli, kdo má běžné technické dovednosti a znalosti.

Myšlenka vysvětlená níže není obvodová jednotka, která vyžaduje montáž pomocí desek plošných spojů, elektronických součástek atd., Zde kupujeme hotové jednotky, jako jsou zesilovače, motory, baterie, transformátory atd., A integrujeme je všechny pro konstrukci finálního dílu. Naučme se, jak to lze udělat do hodiny.

UPOZORNĚNÍ: KONCEPT JE PŘEDPOKLÁDÁN POUZE AUTOREM A NIKDY NEBOL KONTROLOVÁN NEBO OVĚŘENO PRAKTICKY, VYTVOŘTE SI TO NA VLASTNÍ RIZIKO A POKUD MÁTE DOSTATEČNOU VÍRU NA FASIBILITU VYSVĚTLENÉHO OBSAHU.

Základní pracovní princip střídačů

Koncept: Měniče, jak všichni víme, nejsou nic jiného než napěťové zesilovače nebo steppery. Nejznámější metoda zvyšování napětí je provedena transformátory kde izolované vinutí se používá k dosažení ohromujícího násobení úrovně napětí. Proces v zásadě probíhá prostřednictvím magnetické indukce pro transformaci toků vysokého proudu na výstupy vysokého napětí.

Pro splnění výše uvedeného procesu je vyžadován vysoký střídavý vstup, který lze vložit do příslušného vinutí transformátoru pro získání požadovaného střídavého proudu 230 nebo 120 voltů.

Jelikož však celý účel spočívá v převodu stejnosměrného zdroje na síťové úrovně, musíme nejprve převést nízkoúrovňový stejnosměrný proud na nízký střídavý vstup. V invertorech s obdélníkovými vlnami toho lze snadno dosáhnout pomocí běžných astabilních obvodů, ale výstup s obdélníkovými vlnami je to, co absolutně nehledáme, tak jak vlastně „vyrobíme“ skutečný nebo čistý sinusový vstup pro náš prototyp.

Použití stejnosměrných motorů pro generování sinusového signálu namísto obvodů PWM

Samozřejmě to dokážeme pomocí složitých operačních obvodů jako a Obvod „bubba“ , ale protože zde nechceme zapojovat velkou část elektroniky, jednodušším řešením by bylo použít pro tento účel malý stejnosměrný motor. Motor, jak všichni víme, lze otáčet napájením, rotace jsou způsobeny neustálé kroucení interakce permanentního magnetu a indukovaného elektromagnetického efektu.

Pokud obrátíme proces, tj. Pokud otáčíme motorem působením vnější mechanické síly, můžeme vyvolat značné množství proměnného potenciálu na jeho svorkách vinutí a přijaté napětí bude mít sinusový tvar vlny. Tvar vlny bude naprosto přirozený a bude to skutečná sinusová vlna.

Pokud je tento vstup sinusové vlny zesílen na požadované úrovně, pak může být naše mise možná jednoduše splněna. Místo toho, abych se pustil do složitých obvodů MOSFET určených pro invertorové aplikace, myslel jsem si, že je lepší nápad napájet výše uvedený sinusový vstup do vysoce výkonného zvukového zesilovače získaného z trhu.

Jeden takový model zesilovače vzorků je uveden zde. Výstupy, které mají být spojeny s reproduktory, musí být spojeny s našimi výkonovými transformátory.

Pokud je zesilovač stereo, můžeme použít dvojici transformátorů a ukončit AC výstupy transformátorů k oddělení AC zásuvek, aby k nim bylo možné připojit různá zařízení.

Motor, který ve skutečnosti vyrábí sinusové vlny, je poháněn jiným motorem připojeným k mechanismu řemenice / pásu. Hnací motor je provozován s dostupným napájením z baterie.

Potřebné díly

K výrobě tohoto pravého sinusového měniče budete potřebovat následující součásti a jednotky:

Hotový vysoce výkonný audio zesilovač

Transformátor - Hodnocení by mělo odpovídat výkonu zesilovače. Pokud zesilovač může dodávat 500 wattů při 50 voltech, znamená to, že vstupní vinutí transformátoru musí být dimenzováno na 50 voltů a 10 ampérů.

Alternativně lze napájecí transformátor výkonového zesilovače vyjmout a použít k tomuto účelu.

Motory - Otáčky musí být vyšší než 3 000 a měly by být nastaveny na přesně 3 000 ot./min, aby z nich bylo možné dosáhnout frekvence 50 z.

Vhodná skříň pro uložení celé sestavy.

Matice, šrouby, podložky, dráty, baterie atd.

Schéma zapojení navrhovaného sinusového měniče pomocí audio zesilovače

Jak sestavit zvukový zesilovač s baterií a sinusovým vstupem

Je to celkem jednoduché a vše o integraci obstaraných jednotek podle daného diagramu. Celý systém spolu se zesilovačem, transformátorem a motory může být umístěn uvnitř větší kovové skříně a vhodně upevněn.

Obzvláště motory musí být pevně sevřeny se základnou střídače, aby nedocházelo k vibracím a hluku. Skříň musí také obsahovat všechny svorky specifikované s jednotkou, upevněné externě pro připojení baterie a AC zásuvky.

Prostřednictvím jednoduchého konceptu byla v článku vysvětlena myšlenka výstavby čistého sinusového měniče. Čtěte dále a dozvíte se celé konstrukční detaily.

Design # 2: Using a 100 watt Amplifier Module

Je pochopitelné, že sinusové měniče není snadné postavit, a to z mnoha různých důvodů. Ale je to pravděpodobně nejobvyklejší po okruhu a také docela těžké ho najít. Pro lidi, kteří zoufale hledají takový okruh, možná pomůže tento článek.

Po dlouhém přemýšlení se mi zdá, že jsem navrhl jednodušší (i když ne zcela efektivní) koncept čistého sinusového obvodu invertoru. Vzhledem k tomu, že okruh nebyl testován mnou, nebudu moci říci mnoho o přesných specifikacích obvodu a rád bych ponechal na čtenáři, aby rozhodli o proveditelnosti současného obvodu.

Ta myšlenka mě napadla při čtení popisu obvodu a Zesilovač zvuku MOSFET . Všichni víme, že když je zvukový signál přiváděn na vstup zesilovače, produkuje zesílený výstupní výkon, který má přesně stejné vlastnosti jako vstup.

To jednoduše znamená, že místo zvukového signálu, pokud se na vstup výkonového zesilovače a invertorového transformátoru připojeného k jeho výstupu (kde by byl obvykle připojen reproduktor), použije čistý střídavý signál z obvodu Wien Bridge? určitě vytvoří zesílenou repliku vstupu. A sekundární vinutí připojeného invertorového transformátoru by rozhodně produkovalo sinusový střídavý proud (můj předpoklad).

Jediným velkým problémem je ztráta významného množství energie baterie ve formě tepla prostřednictvím napájecích zařízení, což snižuje celkovou účinnost střídače.

Pojďme se podívat, jak fungují různé fáze navrhovaného obvodu.

Oscilátorový obvod

Jednoduchý obvod generátoru sinusových vln zobrazený vedle může být použit k výrobě požadovaných sinusových vln na vstupu výkonového zesilovače, pojďme se tedy podívat na jeho fungování pomocí následujících kroků:

Operační zesilovač A1 je v zásadě zapojen jako úžasný multivibrátor,

Rezistor R1 a kondenzátor C1 definují frekvenci oscilace astabilního.

Obdélníková vlna z A1 se přivádí do A2, který je konfigurován jako dvoupólový dolní propust a slouží k odfiltrování harmonických z A1.

Výstup z A2 bude téměř čistá sinusová vlna, špička bude samozřejmě záviset na napájecím napětí a na typu použitého operačního zesilovače.

Frekvence současného obvodu byla stanovena na přibližně 50 Hz. Pokud jsou vybrány hodnoty dílů zobrazených v závorkách, bude frekvence kolem 60 Hz.

Seznam dílů

Všechny rezistory jsou 1/8 W, 1%, MFR

R1 = 14K3 (12K1),

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

R5, R6 = 2K2 (1K9),

R9 = 20 tis

C1, C2 = 1µF, TANT.

C3 = 2µF, TANT (DVA 1 µF V PARALELU)

C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,

C5 = 100µ / 50v,

C8 = 22µF / 25V

A1, A2 = TL 072

IC2 = LM3886 (National Semiconductor),

HEATSINK PRO IC2 UVEDENÝ V OBRÁZKU,

TRANSFORMÁTOR = 0 - 24 V / 8 A. VÝSTUP - 120/230 V AC

PCB = OBECNÝ ÚČEL

Proudový zesilovač

Z důvodu zachování velmi jednoduchých konstrukčních specifikací a co nejnižšího počtu komponent byl základním požadavkem zesilovač s jedním čipem. Pro tento účel jsem nakonec vybral přiměřeně výkonný zesilovač využívající IC LM3886 (National Semiconductor). Hlavní rysy tohoto čipu výkonového zesilovače jsou následující:

Skutečně univerzální a vysoce výkonný integrovaný obvod ve srovnání s jinými typy hybridních a diskrétních zařízení.

Zcela interně chráněn před okamžitými špičkovými teplotami,

Má dynamicky chráněnou bezpečnou oblast provozu,

Výstup je dokonale stíněn proti zkratu se zemí nebo kladnému napájení přes vnitřní obvodovou síť omezující proud.

Výstup je také chráněn před výstupem přes napětí v důsledku přechodových jevů indukčního zatížení,

Může být provozován s napětím od 20 V do neuvěřitelných 94 V.

Jeho technické specifikace jsou následující:

Vstupní citlivost je 1 Vrms

Pokud je primární odpor transformátoru kolem 4 ohmů, bude výstupní výkon v blízkosti 100 wattů.

Šířka pásma napájení je obrovská 10 Hz až 100 KHz.

Konstrukční tipy

Obvod v podstatě sestává pouze ze dvou integrovaných obvodů jako hlavních aktivních komponent a několika dalších pasivních komponent, takže postup výstavby by měl být velmi snadný. Celá sestava může být jednoduše provedena přes kus desky pro všeobecné použití (přibližně 4 x 4 palce).

IC2 by měl být umístěn na okraji desky plošných spojů, aby se usnadnila snadná montáž chladiče. V současnosti se používají dvě velké 24voltové baterie pro nákladní vozy. Připojte je, jak je znázorněno na obrázku.

K nabíjení baterií je nutná samostatná nabíječka baterií.

Design # 3: 500 W Pure Sine Wave Inverter

Příspěvek vysvětluje, jak vyrobit 500 wattový čistě sinusový měnič pomocí 500 watového audio zesilovače, aby bylo dosaženo přiměřeně vynikajících výsledků.

Obvod v zásadě využívá push-top topologii přes pár 24V baterií. Použití dvou 24V baterií umožňuje začlenit nižší AH baterie s vyšší účinností a výkonem.

Lze také vyzkoušet 12V baterie, ale výkon by se snížil na polovinu.

Jelikož se používá duální napájení, připojený transformátor nemusí být typu se středovým závitem, vhodný je zde spíše dvouvodičový běžný transformátor.

Několik návrhů zobrazených níže je vše, co by bylo zapotřebí pro implementaci tohoto jednoduchého obvodu střídače čisté sinusové vlny.

Generátor sinusových vln

První obvod je základní generátor sinusových vln, který se stává napájecím vstupem do hlavního zesilovače sinusových vln nebo do výstupního stupně.

Generátor sinusových vln produkuje čistý sinusový výstup se zobrazenými komponentami na přibližně 50 Hz, pro jiné frekvence může být 2,5K rezistor změněn a testován v simulátoru pro stanovení požadovaných výsledků.

Obvod sinusového generátoru by měl být napájen +/- 12V, nikoli přímo ze zdroje 24V baterie, protože by to mohlo IC trvale poškodit.

Opampy použité v tomto sinusovém generátoru pocházejí z IC TL072

Použití obvodu výkonového zesilovače jako střídače

Následující diagram ukazuje výstupní fázi navrhovaného jednoduchého invertorového obvodu čisté sinusové vlny, což je ve skutečnosti 500 wattový výkonový zesilovač. Jak je vidět, design není vůbec komplikovaný.

Všechny zúčastněné komponenty jsou standardní a snadno dostupné.

MOSFETy jsou IRF540n a IRF9540n, které se navzájem doplňují a vytvářejí požadovaný efekt push-pull přes připojený transformátor.

S transformátorem 0-24V / 25amp a několika 24V bateriemi by obvod dokázal generovat až 600 wattů výstupu čisté sinusové vlny při příslušném napětí.

Výstup přes operační zesilovač pravé strany sinusového generátoru má být připojen přes vstup druhého obvodu pro inicializaci navrhovaných operací.

Podrobnosti o zapojení baterie pro výše uvedený obvod jednoduchého sinusového střídače