Convierta el amplificador de audio en inversor de onda sinusoidal pura

Si no está muy interesado en comprender los aspectos técnicos profundos de un verdadero inversor de potencia de onda sinusoidal, pero desea construirlo en un par de horas, este artículo lo ayudará a lograrlo utilizando un amplificador de potencia de audio y algunos motores de CC. Aquí veremos cómo convertir amplificadores de audio en inversores de onda sinusoidal pura

Consideraremos 3 diseños independientes de inversor de onda sinusoidal verdadera utilizando amplificadores de audio con las dimensiones adecuadas y circuitos generadores de onda sinusoidal digital

Diseño # 1

Comencemos por comprender cómo se pueden usar un par de pequeños motores de CC para generar señales de onda sinusoidal pura y luego proceda con los detalles del acoplamiento de los motores con un amplificador de potencia listo para usar para adquirir la salida de potencia de onda sinusoidal verdadera de la red de CA deseada. El artículo explica una idea innovadora de configurar algunas unidades listas para usar como un amplificador de potencia, un par de motores de CC y una batería en un inversor de potencia de onda sinusoidal.

Hay personas cuyas vidas dependen de la energía a la que se accede desde los inversores y para ellos estos dispositivos son realmente invaluables y cruciales. También hay personas que tienen la intención de poseer inversores pero que están demasiado mal informados sobre sus especificaciones técnicas, etc. y, por lo tanto, se resisten a traerlos a casa.

Otro factor con los inversores es que pueden ser inmensamente caros, especialmente los que pueden funcionar universalmente con todo tipo de aparatos eléctricos o simplemente los verdaderos inversores de onda sinusoidal. Ya he discutido muchos diagramas de circuitos de inversores aquí que van desde el idea de tipo pasatiempo más común a la onda sinusoidal modificada muy sofisticada y la verdadera tipos de inversores de onda sinusoidal . Sin embargo, estos diseños son demasiado técnicos y definitivamente no están pensados ​​para el profano.

Las ideas explicadas no son simples y requieren experiencia previa con la electrónica para comprenderlas, y también un conocimiento profundo sobre la electrónica práctica para construirlas. Entonces, ¿significa eso que un lego no podría entender estas magníficas casas de energía? ¿Y significa que un lego no tiene derecho a disfrutar de los beneficios de un inversor de potencia de onda sinusoidal hecho en casa, que no solo puede ser muy divertido de construir sino también muy barato y confiable en comparación con sus contrapartes comerciales?

La siguiente sección mostrará claramente cómo sofisticado inversor de onda sinusoidal verdadera puede ser construido por prácticamente cualquier persona que tenga habilidades y conocimientos técnicos ordinarios.

La idea que se explica a continuación no es una unidad basada en circuitos que necesite ensamblarse con PCB, componentes electrónicos, etc., sino que aquí compramos unidades listas para usar como amplificadores, motores, baterías, transformadores, etc. e integramos todos estos para construir la pieza final. Aprendamos cómo se puede hacer en una hora.

ADVERTENCIA: EL CONCEPTO ES ASUMIDO ÚNICAMENTE POR EL AUTOR Y NUNCA HA SIDO COMPROBADO O VERIFICADO PRÁCTICAMENTE, CONSTRUYA BAJO SU PROPIO RIESGO Y SI TIENE SUFICIENTE FE EN LA VIABILIDAD DEL CONTENIDO EXPLICADO.

Principio de funcionamiento básico de los inversores

El concepto: los inversores, como todos sabemos, no son más que amplificadores de voltaje o paso a paso. El método más conocido para aumentar los voltajes es mediante transformadores donde se utilizan devanados aislados para lograr multiplicaciones asombrosas del nivel de voltaje. Básicamente, el proceso se lleva a cabo a través de inducciones magnéticas para transformar flujos de alta corriente en salidas de alta tensión.

Para cumplir con el proceso anterior, se requiere una entrada de CA alta que se puede introducir en el devanado correspondiente del transformador para obtener la potencia de CA de 230 o 120 voltios deseada.

Sin embargo, dado que todo el propósito es convertir una fuente de CC a niveles de red, primero tenemos que convertir la CC de bajo nivel en la entrada de CA baja. En los inversores de onda cuadrada, esto se logra fácilmente mediante el uso de circuitos asestables ordinarios, pero una salida de onda cuadrada es lo que no estamos buscando en absoluto, entonces, ¿cómo 'fabricamos' realmente una entrada de onda sinusoidal pura o verdadera para nuestro prototipo?

Uso de motores de CC para generar señal sinusoidal en lugar de circuitos PWM

Por supuesto que podemos hacerlo usando complejos circuitos opamp como un Circuito 'bubba' , pero como aquí no queremos involucrar gran parte de la electrónica, una solución más simple sería utilizar un pequeño motor de CC para este propósito. Un motor como todos sabemos se puede rotar aplicándole energía, las rotaciones son causadas por interacción de torsión constante del imán permanente y el efecto electromagnético inducido.

Si invertimos el proceso, es decir, si giramos un motor aplicando fuerza mecánica externa, podemos inducir una cantidad considerable de potencial variable a través de sus terminales de bobinado y el voltaje recibido tendrá una forma de onda sinusoidal. La forma de onda será perfectamente natural y una verdadera onda sinusoidal.

Si esta entrada de onda sinusoidal se amplifica a los niveles deseados, entonces quizás nuestra misión pueda simplemente lograrse. En lugar de embarcarme en complejos circuitos mosfet destinados a aplicaciones de inversores, pensé que era una mejor idea alimentar la entrada sinusoidal anterior a un amplificador de audio de alta potencia adquirido listo para usar en el mercado.

Aquí se muestra uno de esos modelos de amplificador de muestra. Las salidas que están destinadas a unirse a los altavoces deben unirse con nuestros transformadores de potencia.

Si el amplificador es estéreo, entonces podemos usar un par de transformadores y terminar las salidas de CA de los transformadores para separar las salidas de CA para que se puedan conectar diferentes aparatos.

El motor que en realidad fabrica las ondas sinusoidales es impulsado por otro motor conectado con un mecanismo de polea / correa. El motor impulsor funciona con la energía disponible de la batería.

Piezas necesarias

Necesitará las siguientes piezas y unidades para hacer este verdadero inversor de onda sinusoidal:

Un amplificador de audio de alta potencia listo para usar

Transformador: la clasificación debe coincidir con la potencia del amplificador. Si el amplificador puede entregar 500 vatios a 50 voltios, significa que el devanado de entrada del transformador debe tener una potencia nominal de 50 voltios y 10 amperios.

Alternativamente, el transformador de la fuente de alimentación del amplificador de potencia se puede quitar y utilizar para este propósito.

Motores: las RPM deben estar por encima de 3000 y deben ajustarse exactamente a 3000 RPM para que se pueda alcanzar una frecuencia de 50 z.

Armario apto para alojar todo el conjunto.

Tuerca, pernos, arandelas, cables, batería, etc.

Disposición del cableado para el inversor de onda sinusoidal propuesto utilizando un amplificador de audio

Cómo ensamblar el amplificador de audio con batería y entrada sinusoidal

Es bastante simple y se trata de integrar las unidades adquiridas según el diagrama dado. Todo el sistema junto con el amplificador, el transformador y los motores se pueden alojar dentro de un gabinete de metal más grande y fijarse adecuadamente.

Especialmente los motores deben sujetarse firmemente con la base del armario del inversor para evitar vibraciones y ruidos. El armario también debe incluir todos los terminales especificados con la unidad, fijados externamente para la conexión de la batería y las tomas de CA.

A través de un concepto simple, se ha explicado en el artículo la idea de construir un inversor de onda sinusoidal pura. Siga leyendo para conocer todos los detalles de la construcción.

Diseño n. ° 2: uso de un módulo amplificador de 100 vatios

Es comprensible que los inversores de onda sinusoidal no sean fáciles de construir, debido a muchas razones diferentes. Pero es probablemente el circuito más ordenado y también bastante difícil de encontrar. Para las personas que buscan desesperadamente un circuito de este tipo, tal vez este artículo pueda ayudar.

Después de pensarlo mucho, probablemente parece que he diseñado un concepto más sencillo (aunque no del todo eficiente) de un circuito inversor de onda sinusoidal pura. Dado que el circuito no ha sido probado por mí, no podré decir mucho sobre las especificaciones exactas del circuito y me gustaría dejar que los lectores decidan la viabilidad del circuito actual.

La idea se me ocurrió mientras leía la descripción del circuito de un Amplificador de audio MOSFET . Todos sabemos que cuando una señal de audio se alimenta a la entrada de un amplificador, produce una potencia de salida amplificada que tiene exactamente las mismas propiedades que la entrada.

Eso simplemente implica que, en lugar de una señal de audio, si se aplica una señal de CA pura, por ejemplo, de un circuito de puente de Viena a la entrada de un amplificador de potencia y un transformador inversor conectado a su salida (donde normalmente se conectaría un altavoz), sería ciertamente producirá una réplica amplificada de la entrada. Y el devanado secundario del transformador inversor conectado definitivamente produciría una potencia de CA de onda sinusoidal (mi suposición).

El único gran problema es la pérdida de una cantidad significativa de energía de la batería en forma de calor a través de los dispositivos de potencia, lo que reduce la eficiencia general del inversor.

Sigamos adelante y veamos cómo funcionan las diferentes etapas del circuito propuesto.

El circuito del oscilador

El circuito generador de onda sinusoidal simple que se muestra al lado se puede usar para producir las ondas sinusoidales requeridas en la entrada del amplificador de potencia; estudiemos su funcionamiento a través de los siguientes pasos:

El amplificador operacional A1 está básicamente cableado como un multivibrador estable,

La resistencia R1 y el condensador C1 definen la frecuencia de oscilación del astable.

La onda cuadrada de A1 se alimenta a A2, que está configurado como un filtro de paso bajo bipolar y se utiliza para filtrar los armónicos de A1.

La salida de A2 será casi una onda sinusoidal pura, el pico obviamente dependerá de la tensión de alimentación y del tipo de amplificador utilizado.

La frecuencia del circuito actual se ha fijado en aproximadamente 50 Hz. Si se seleccionan los valores de las partes que se muestran entre paréntesis, la frecuencia será de alrededor de 60 Hz.

Lista de partes

Todas las resistencias son 1/8 vatios, 1%, MFR

R1 = 14K3 (12K1),

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

R5, R6 = 2K2 (1K9),

R9 = 20K

C1, C2 = 1 µF, TANT.

C3 = 2µF, TANT (DOS 1µF EN PARALELO)

C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,

C5 = 100µ / 50v,

C8 = 22 µF / 25 V

A1, A2 = TL 072

IC2 = LM3886 (National Semiconductor),

DISIPADOR DE CALOR PARA IC2 COMO SE MUESTRA EN LA IMAGEN,

TRANSFORMADOR = 0 - 24 V / 8 AMPERIOS. SALIDA - 120/230 V CA

PCB = FINALIDAD GENERAL

El circuito amplificador de corriente

En vista de mantener las especificaciones de diseño muy simples, y el conteo de componentes lo mínimo posible, un amplificador de chip único era el requisito básico. Finalmente, seleccioné un amplificador razonablemente potente con IC LM3886 (National Semiconductor) para este propósito. Las características más destacadas de este chip amplificador de potencia son las siguientes:

IC verdaderamente versátil y de alto rendimiento en comparación con los otros tipos de dispositivos híbridos y discretos.

Totalmente protegido internamente de las temperaturas máximas instantáneas,

Tiene un área de operación segura protegida dinámicamente,

La salida está perfectamente apantallada contra un cortocircuito a tierra o la alimentación positiva a través de una red de circuito interno limitador de corriente.

La salida también está protegida contra sobretensiones de salida debido a transitorios de carga inductiva,

Se puede operar con voltajes tan bajos como 20 voltios hasta asombrosos 94 voltios.

Sus especificaciones técnicas son las siguientes:

La sensibilidad de entrada es 1 Vrms

La potencia de salida será cercana a los 100 vatios si la resistencia primaria del transformador es de alrededor de 4 ohmios.

El ancho de banda de potencia es de 10 Hz a 100 KHz.

Consejos de construcción

El circuito consta básicamente de solo dos circuitos integrados como componentes activos principales y un puñado de otros componentes pasivos, por lo que el procedimiento de construcción debería ser muy fácil. Todo el montaje se puede hacer simplemente sobre una tabla de uso general (aproximadamente 4 por 4 pulgadas).

IC2 debe colocarse en el borde de la PCB para facilitar la instalación del disipador de calor. El presente utiliza dos grandes baterías de camión de 24 voltios. Conéctelos como se muestra en el diagrama.

Se requiere un cargador de batería separado para cargar las baterías.

Diseño n. ° 3: inversor de onda sinusoidal pura de 500 W

La publicación explica cómo hacer un inversor de onda sinusoidal pura de 500 vatios utilizando un amplificador de audio de 500 vatios para obtener resultados razonablemente sobresalientes.

El circuito básicamente utiliza una topología push-pull a través de un par de baterías de 24V. El uso de dos baterías de 24V permite incorporar baterías de AH más bajas con mayor eficiencia y potencia.

También se pueden probar baterías de 12V, sin embargo, la potencia de salida se reduciría a la mitad.

Dado que se utiliza un suministro doble, el transformador conectado no necesita ser del tipo con toma central, sino que un transformador ordinario de dos cables resulta adecuado aquí.

Los dos diseños que se muestran a continuación son todo lo que se necesitaría para implementar este circuito inversor de onda sinusoidal pura simple.

El generador de onda sinusoidal

El primer circuito es el generador de onda sinusoidal básica que se convierte en la entrada de alimentación al amplificador de onda sinusoidal principal o la etapa de salida.

El generador de onda sinusoidal produce una salida de onda sinusoidal pura con los componentes mostrados a aproximadamente 50Hz, para otras frecuencias, la resistencia de 2.5K se puede alterar y probar en un simulador para fijar los resultados deseados.

El circuito del generador de seno debe ser alimentado con +/- 12V, y no directamente del suministro de batería de 24V ya que eso podría dañar el IC permanentemente.

Los amplificadores operacionales utilizados en este generador de seno son del IC TL072

Uso de un circuito amplificador de potencia como inversor

El siguiente diagrama muestra la etapa de salida del circuito inversor de onda sinusoidal pura simple propuesto, que en realidad es un diseño de amplificador de potencia de 500 vatios. Como puede verse el diseño no es nada complicado.

Todos los componentes involucrados son estándar y fácilmente disponibles.

Los mosfets son IRF540n e IRF9540n que se complementan entre sí para producir el efecto push-pull requerido sobre el transformador adjunto.

Con un transformador de 0-24 V / 25 amperios y un par de baterías de 24 V, el circuito podría generar hasta 600 vatios de salida de onda sinusoidal pura al voltaje relevante.

La salida a través del amplificador operacional del lado derecho del generador de seno debe conectarse a través de la entrada del segundo circuito para inicializar las operaciones propuestas.

Detalles del cableado de la batería para el circuito inversor de onda sinusoidal simple anterior