En esta publicación vamos a construir un inversor de onda sinusoidal modificada usando Arduino. Exploraremos la metodología del inversor de onda sinusoidal propuesto y, finalmente, veremos la salida simulada de este inversor.
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Diferencia entre el inversor de onda cuadrada y onda cuadrada modificada
Los inversores nos salvaron de cortes de energía a corto plazo en el hogar, industrias y salas de emergencia. La calidad de la potencia entregada por los inversores varía según lo tipo de inversor se utiliza. Los inversores se clasifican en tres tipos: inversores de onda cuadrada, onda sinusoidal modificada y onda sinusoidal pura.
Un inversor de onda cuadrada tiene una salida de baja calidad y contiene mucho ruido armónico que puede no ser adecuado para muchos dispositivos electrónicos. Su forma de onda sube y baja pico. Pero, cargas resistivas como bombillas incandescentes, calentadores y algunos dispositivos que los empleados SMPS no presentan problemas con los inversores de onda cuadrada.
A onda sinusoidal modificada o la onda cuadrada modificada para ser precisos puede ejecutar la mayoría de los dispositivos electrónicos sin mucho problema.
La forma de onda sube y baja a cero voltios y permanece durante algún intervalo y se vuelve pico negativo y vuelve a cero voltios y el ciclo se repite. Tiene ruido armónico pero no tan malo como la onda cuadrada y se puede filtrar fácilmente. Este diseño se utiliza en la mayoría de inversores económicos.
Un inversor de onda sinusoidal pura tiene el diseño más sofisticado y caro. Puede hacer funcionar todos los dispositivos electrónicos, incluidas las cargas inductivas, como los motores que tienen problemas de funcionamiento con otros diseños mencionados. No tiene armónicos y la forma de onda es sinusoidal suave.
A estas alturas ya conoce la diferencia básica entre los inversores de onda sinusoidal, sinusoidal modificada y de onda cuadrada.
En este proyecto, estamos construyendo un inversor que puede entregar una salida equivalente a un inversor de onda sinusoidal.
El circuito se puede entender mejor con el diagrama de bloques que se muestra a continuación:
El diseño propuesto consiste en un Arduino que genera una onda cuadrada constante de 50Hz. Un circuito chopper IC 555 genera pulsos de alta frecuencia.
El corte real de estas dos señales se realiza mediante IC 7408, que es la puerta AND. La señal mixta se envía a la puerta del MOSFET. La frecuencia del IC 555 se puede variar para ajustar el voltaje de salida sintonizando la resistencia variable.
Diagrama de circuito:
La onda cuadrada constante de 50 Hz se genera a través del pin # 7 y el pin # 8 de Arduino. Esta señal de flip-flop se alimenta al pin # 1 y al pin # 4 del IC 7408. Estos dos pines son de dos puertas AND diferentes.
La señal de corte de alta frecuencia se envía a los pines # 2 y # 5. La puerta AND permite solo cuando dos entradas son altas, ya que la salida de frecuencia de Arduino es más baja e IC555 más alta, obtenemos una señal cortada en la salida de la puerta correspondiente.
La salida cortada se alimenta al MOSFET con una resistencia limitadora de corriente para limitar la tasa de carga del condensador de la puerta. Se puede usar un transformador de 12 V 15 A o más nominal si necesita una potencia de salida más alta.
Se utiliza un varistor de óxido metálico de 400 V a través de la salida para suprimir la sobretensión inicial de alto voltaje mientras se enciende el inversor; podría tener varios cientos de voltios de magnitud.
Se utiliza un regulador de 9V para arduino como fuente de voltaje constante. Se puede usar una capacitancia de 1000 uF o más en la entrada de la batería para un arranque suave y para proteger el inversor de fluctuaciones repentinas de voltaje.
Circuito chopper:
El circuito chopper es un generador de frecuencia variable simple, y el circuito se explica por sí mismo.
Ahora veamos qué tan bien se corta la frecuencia de Arduino por el circuito generador de alta frecuencia para lograr el equivalente de onda sinusoidal.
La simulación anterior describe la salida de arduino. Es una señal de 50Hz simple y estable.
La simulación anterior muestra la forma de onda después de cortar la señal constante de 50 Hz. El ancho de la relación de corte se puede ajustar sintonizando la resistencia variable y que también determina el voltaje de salida.
La señal cortada anterior puede no parecer una onda sinusoidal. La forma de onda cortada de un inversor de onda sinusoidal real aumenta y disminuye exponencialmente en el eje x. Pero comience con un diseño simple, la frecuencia de corte se mantiene constante y lo suficientemente buena como para ejecutar la mayoría de los dispositivos electrónicos.
Programa para Arduino:
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Para una versión Full Bridge, puede consultar este diseño: https://www.elprocus.com/arduino-full-bridge-h-bridge-sinewave-inverter-circuit/
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