Wandeln Sie den Audioverstärker in einen reinen Sinus-Wechselrichter um

Wenn Sie die tiefgreifenden technischen Aspekte eines echten Sinus-Wechselrichters nicht genau kennen und ihn dennoch innerhalb weniger Stunden bauen möchten, hilft Ihnen dieser Artikel, dies mit einem Audio-Leistungsverstärker und einigen Gleichstrommotoren zu erreichen. Hier erfahren Sie, wie Sie konvertieren Audioverstärker in reine Sinus-Wechselrichter

Wir werden 3 separate Designs für echte Sinus-Wechselrichter betrachten, die entsprechend dimensionierte Audioverstärker und digitale Sinuswellengeneratorschaltungen verwenden

Design # 1

Beginnen wir mit dem Verständnis, wie ein paar kleine Gleichstrommotoren zur Erzeugung verwendet werden können reine Sinuswellensignale und fahren Sie dann mit den Details der Kopplung der Motoren mit einem vorgefertigten Leistungsverstärker fort, um die gewünschte wahre Sinuswellenleistung des Wechselstromnetzes zu erhalten. Der Artikel erklärt eine innovative Idee, einige fertige Einheiten wie einen Leistungsverstärker, einige Gleichstrommotoren und eine Batterie in einem Sinus-Wechselrichter zu konfigurieren.

Es gibt Leute, deren Leben von der Leistung abhängt, auf die Wechselrichter zugreifen, und für sie sind diese Geräte wirklich unbezahlbar und entscheidend. Es gibt auch Personen, die beabsichtigen, Wechselrichter zu besitzen, aber über ihre technischen Daten usw. zu schlecht informiert sind und sie daher nur ungern nach Hause bringen.

Ein weiterer Faktor bei Wechselrichtern ist, dass sie immens teuer sein können, insbesondere solche, die universell mit allen Arten von Elektrogeräten oder einfach den echten Sinus-Wechselrichtern betrieben werden können. Ich habe hier bereits viele Wechselrichter-Schaltpläne besprochen, die von der die gewöhnlichste Hobby-Idee auf die sehr raffinierte modifizierte Sinuswelle und die wahre Sinus-Wechselrichtertypen . Diese Entwürfe sind jedoch allzu technisch und definitiv nicht für Laien gedacht.

Die erläuterten Ideen sind nicht einfach und erfordern Vorkenntnisse in Elektronik, um sie zu verstehen, sowie gründliche Kenntnisse in Bezug auf praktische Elektronik, um sie zu bauen. Bedeutet dies, dass ein Laie diese großartigen Kraftwerke nicht verstehen kann? Und bedeutet dies, dass ein Laie nicht berechtigt ist, die Vorteile eines hausgemachten Sinus-Wechselrichters zu nutzen, dessen Bau nicht nur viel Spaß macht, sondern im Vergleich zu kommerziellen Gegenstücken auch sehr billig und zuverlässig ist.

Der folgende Abschnitt zeigt deutlich, wie a anspruchsvoller echter Sinus-Wechselrichter kann von praktisch jedem gebaut werden, der über gewöhnliche technische Fähigkeiten und Kenntnisse verfügt.

Die unten erläuterte Idee ist keine schaltungsbasierte Einheit, die unter Verwendung von Leiterplatten, elektronischen Bauteilen usw. zusammengebaut werden muss. Hier kaufen wir fertige Einheiten wie Verstärker, Motoren, Batterien, Transformatoren usw. und integrieren all diese für die Konstruktion des endgültigen Teils. Lassen Sie uns lernen, wie es innerhalb einer Stunde geht.

WARNUNG: DAS KONZEPT WIRD NUR VOM AUTOR ÜBERNIMMT UND WURDE NIE PRAKTISCH ÜBERPRÜFT ODER ÜBERPRÜFT. BAUEN SIE ES AUF EIGENES RISIKO AUF, UND WENN SIE AUSREICHEND AUF DIE MÖGLICHKEIT DES ERKLÄRTEN INHALTS HABEN.

Grundlegendes Arbeitsprinzip von Wechselrichtern

Das Konzept: Wechselrichter sind bekanntlich nichts anderes als Spannungsverstärker oder Stepper. Die bekannteste Methode zum Erhöhen der Spannungen ist durch Transformer wo isolierte Wicklungen verwendet werden, um Staffelungsspannungsmultiplikationen zu erzielen. Grundsätzlich erfolgt der Prozess durch magnetische Induktionen zur Umwandlung von Hochstromflüssen in Hochspannungsausgänge.

Um dem obigen Prozess zu entsprechen, ist ein hoher Wechselstromeingang erforderlich, der in die entsprechende Wicklung des Transformators gestopft werden kann, um die gewünschte Wechselstromleistung von 230 oder 120 Volt zu erhalten.

Da der gesamte Zweck darin besteht, eine Gleichstromquelle in Netzpegel umzuwandeln, müssen wir zuerst den Gleichstrom mit niedrigem Pegel in den Eingang mit niedrigem Wechselstrom umwandeln. In Rechteckwechselrichtern wird dies leicht durch die Verwendung gewöhnlicher astabiler Schaltungen erreicht, aber ein Rechteckwellenausgang ist das, wonach wir absolut nicht suchen. Wie können wir also tatsächlich einen echten oder reinen Sinuswelleneingang für unseren Prototyp „herstellen“?

Verwendung von Gleichstrommotoren zur Erzeugung eines Sinussignals anstelle von PWM-Schaltkreisen

Natürlich können wir dies mit komplexen Operationsverstärkerschaltungen wie a tun 'Bubba' -Schaltung , aber da wir hier nicht viel Elektronik einbeziehen wollen, wäre eine einfachere Lösung, einen kleinen Gleichstrommotor für diesen Zweck zu verwenden. Ein Motor, wie wir alle wissen, kann durch Anlegen von Strom an ihn gedreht werden, die Drehungen werden durch verursacht ständige Verdrehung des Permanentmagneten und der induzierte elektromagnetische Effekt.

Wenn wir den Prozess umkehren, d. H. Wenn wir einen Motor durch Aufbringen einer externen mechanischen Kraft drehen, können wir eine angemessene Menge variierenden Potentials über seine Wicklungsanschlüsse induzieren, und die empfangene Spannung hat eine sinusförmige Wellenform. Die Wellenform ist vollkommen natürlich und eine echte Sinuswelle.

Wenn dieser Sinuswelleneingang auf die gewünschten Werte verstärkt wird, kann unsere Mission möglicherweise einfach erfüllt werden. Anstatt komplexe Mosfet-Schaltungen für Wechselrichteranwendungen zu verwenden, hielt ich es für eine bessere Idee, den oben genannten Sinus-Eingang einem vom Markt hergestellten Hochleistungs-Audioverstärker zuzuführen.

Ein solches Beispielverstärkermodell ist hier gezeigt. Die Ausgänge, die mit Lautsprechern verbunden werden sollen, müssen mit unseren Leistungstransformatoren verbunden werden.

Wenn der Verstärker eine Stereoanlage ist, können wir ein Transformatorpaar verwenden und die Wechselstromausgänge der Transformatoren abschließen, um die Wechselstromsteckdosen zu trennen, sodass verschiedene Geräte an sie angeschlossen werden können.

Der Motor, der tatsächlich die Sinuswellen erzeugt, wird von einem anderen Motor angetrieben, der mit einem Riemenscheiben- / Riemenmechanismus verbunden ist. Der Antriebsmotor wird mit der verfügbaren Batterieleistung betrieben.

Erforderliche Teile

Für die Herstellung dieses echten Sinus-Wechselrichters benötigen Sie die folgenden Teile und Einheiten:

Ein fertiger Hochleistungs-Audioverstärker

Transformator - Die Nennleistung sollte mit der Leistung des Verstärkers übereinstimmen. Wenn der Verstärker 500 Watt bei 50 Volt liefern kann, bedeutet dies, dass die Eingangswicklung des Transformators auf 50 Volt und 10 Ampere ausgelegt sein muss.

Alternativ kann der Netzteiltransformator des Leistungsverstärkers entfernt und für diesen Zweck verwendet werden.

Motoren - Die Drehzahl muss über 3000 U / min liegen und sollte auf genau 3000 U / min eingestellt werden, damit eine Frequenz von 50 z erreicht werden kann.

Geeigneter Schrank zur Aufnahme der gesamten Baugruppe.

Mutter, Schrauben, Unterlegscheiben, Drähte, Batterie usw.

Verdrahtungslayout für den vorgeschlagenen Sinus-Wechselrichter mit einem Audioverstärker

So montieren Sie den Audioverstärker mit Batterie- und Sinus-Eingang

Es ist ganz einfach und es geht darum, die beschafften Einheiten gemäß dem angegebenen Diagramm zu integrieren. Das gesamte System kann zusammen mit dem Verstärker, dem Transformator und den Motoren in einem größeren Metallgehäuse untergebracht und entsprechend befestigt werden.

Insbesondere die Motoren müssen fest mit dem Boden des Wechselrichtergehäuses verbunden sein, um Vibrationen und Geräusche zu vermeiden. Der Schrank muss auch alle mit dem Gerät angegebenen Klemmen enthalten, die extern für den Batterieanschluss und die Wechselstromsteckdosen befestigt sind.

Durch ein einfaches Konzept wurde die Idee, einen reinen Sinus-Wechselrichter zu bauen, im Artikel erklärt. Lesen Sie weiter, um die gesamten Konstruktionsdetails zu erfahren.

Design Nr. 2: Verwenden eines 100-Watt-Verstärkermoduls

Es ist verständlich, dass Sinus-Wechselrichter aus vielen verschiedenen Gründen nicht einfach zu bauen sind. Aber es ist wahrscheinlich die sortierteste nach der Schaltung und auch ziemlich schwer zu finden. Für die Leute, die verzweifelt nach einer solchen Schaltung suchen, kann dieser Artikel vielleicht helfen.

Nach langem Überlegen habe ich wahrscheinlich ein einfacheres (wenn auch nicht ganz effizientes) Konzept einer reinen Sinus-Wechselrichterschaltung entworfen. Da die Schaltung nicht von mir getestet wurde, kann ich nicht viel über die genauen Spezifikationen der Schaltung sagen und möchte es den Lesern überlassen, über die Machbarkeit der vorliegenden Schaltung zu entscheiden.

Die Idee kam mir beim Lesen der Schaltungsbeschreibung von a MOSFET-Audioverstärker . Wir alle wissen, dass ein Audiosignal, das am Eingang eines Verstärkers eingespeist wird, eine verstärkte Ausgangsleistung mit genau den gleichen Eigenschaften wie der Eingang erzeugt.

Dies impliziert einfach, dass anstelle eines Audiosignals ein reines Wechselstromsignal, beispielsweise von einer Wien-Brückenschaltung, an den Eingang eines Leistungsverstärkers und eines an seinen Ausgang angeschlossenen Wechselrichtertransformators angelegt wird (wo normalerweise ein Lautsprecher angeschlossen wäre) sicherlich eine verstärkte Nachbildung des Eingangs erzeugen. Und die Sekundärwicklung des angeschlossenen Wechselrichtertransformators würde definitiv eine Sinuswechselspannung erzeugen (meine Annahme).

Das einzige große Problem ist der Verlust einer erheblichen Menge an Batterieleistung in Form von Wärme durch die Leistungsvorrichtungen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Wechselrichters verringert wird.

Lassen Sie uns fortfahren und sehen, wie die verschiedenen Phasen des vorgeschlagenen Schaltkreises funktionieren.

Die Oszillatorschaltung

Die nebenstehende einfache Sinuswellengeneratorschaltung kann verwendet werden, um die erforderlichen Sinuswellen am Eingang des Leistungsverstärkers zu erzeugen. Lassen Sie uns die Funktionsweise anhand der folgenden Schritte untersuchen:

Der Operationsverstärker A1 ist grundsätzlich als astabiler Multivibrator verdrahtet.

Der Widerstand R1 und der Kondensator C1 definieren die Schwingungsfrequenz des Astables.

Die Rechteckwelle von A1 wird A2 zugeführt, das als zweipoliges Tiefpassfilter konfiguriert ist und zum Herausfiltern der Harmonischen von A1 verwendet wird.

Der Ausgang von A2 ist fast eine reine Sinuswelle, die Spitze hängt offensichtlich von der Versorgungsspannung und der Art des verwendeten Operationsverstärkers ab.

Die Frequenz der vorliegenden Schaltung wurde auf ungefähr 50 Hz festgelegt. Wenn die Werte der in Klammern angegebenen Teile ausgewählt sind, liegt die Frequenz bei etwa 60 Hz.

Liste der Einzelteile

Alle Widerstände sind 1/8 Watt, 1% MFR

R1 = 14K3 (12K1),

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

R5, R6 = 2K2 (1K9),

R9 = 20K

C1, C2 = 1 uF, TANT.

C3 = 2µF, TANT (ZWEI 1µF IN PARALLEL)

C4, C6, C7 = 2 & mgr; 2/25 V,

C5 = 100 u / 50 V,

C8 = 22 uF / 25 V.

A1, A2 = TL 072

IC2 = LM3886 (National Semiconductor),

HEATSINK FÜR IC2 WIE IM BILD GEZEIGT,

TRANSFORMATOR = 0 - 24 V / 8 AMPS. AUSGANG - 120/230 V AC

PCB = ALLGEMEINER ZWECK

Die Stromverstärkerschaltung

Um die Designspezifikationen sehr einfach zu halten und die Anzahl der Komponenten so gering wie möglich zu halten, war ein Einzelchip-Verstärker die Grundvoraussetzung. Ein einigermaßen leistungsfähiger Verstärker mit IC LM3886 (National Semiconductor) wurde letztendlich von mir für diesen Zweck ausgewählt. Die hervorstechenden Merkmale dieses Leistungsverstärkerchips sind wie folgt:

Wirklich vielseitig und ein Hochleistungs-IC im Vergleich zu anderen Arten von Hybrid- und diskreten Geräten.

Völlig intern vor augenblicklichen Spitzentemperaturen geschützt,

Hat einen dynamisch geschützten sicheren Betriebsbereich,

Der Ausgang ist durch ein internes Strombegrenzungsnetzwerk perfekt gegen einen Kurzschluss mit der Masse oder der positiven Versorgung abgeschirmt.

Der Ausgang ist auch gegen Ausgangsspannungen durch induktive Lasttransienten geschützt.

Kann mit Spannungen von nur 20 Volt bis zu erstaunlichen 94 Volt betrieben werden.

Die technischen Daten lauten wie folgt:

Die Eingangsempfindlichkeit beträgt 1 Veff

Die Ausgangsleistung liegt in der Nähe von 100 Watt, wenn der Primärwiderstand des Transformators etwa 4 Ohm beträgt.

Die Leistungsbandbreite beträgt massive 10 Hz bis 100 kHz.

Konstruktionshinweise

Die Schaltung besteht im Wesentlichen aus nur zwei ICs als aktiven Hauptkomponenten und einer Handvoll anderer passiver Komponenten, daher sollte das Konstruktionsverfahren sehr einfach sein. Die gesamte Montage kann einfach über ein Stück Universalplatte (ca. 4 x 4 Zoll) erfolgen.

IC2 sollte am Rand der Leiterplatte positioniert werden, um eine einfache Montage des Kühlkörpers zu ermöglichen. In der Gegenwart werden zwei große 24-Volt-LKW-Batterien verwendet. Schließen Sie sie wie in der Abbildung gezeigt an.

Zum Laden der Batterien ist ein separates Ladegerät erforderlich.

Design Nr. 3: 500 W reiner Sinus-Wechselrichter

In diesem Beitrag wird erläutert, wie Sie mit einem 500-Watt-Audioverstärker einen reinen 500-Watt-Wechselrichter mit reinem Sinus herstellen, um einigermaßen hervorragende Ergebnisse zu erzielen.

Die Schaltung verwendet grundsätzlich eine Push-Pull-Topologie durch ein paar 24-V-Batterien. Durch die Verwendung von zwei 24-V-Batterien können Batterien mit niedrigerem AH mit höherer Effizienz und Leistung eingebaut werden.

Es können auch 12-V-Batterien ausprobiert werden, die Leistung würde jedoch auf die Hälfte reduziert.

Da eine Doppelversorgung verwendet wird, muss der angeschlossene Transformator kein Typ mit Mittelabgriff sein, sondern hier wird ein gewöhnlicher Zweidrahttransformator geeignet.

Die unten gezeigten Konstruktionen sind alles, was für die Implementierung dieser einfachen reinen Sinus-Wechselrichterschaltung erforderlich wäre.

Der Sinusgenerator

Die erste Schaltung ist der grundlegende Sinuswellengenerator, der zum Speisungseingang des Hauptsinuswellenverstärkers oder der Ausgangsstufe wird.

Der Sinusgenerator erzeugt einen reinen Sinuswellenausgang mit den gezeigten Komponenten bei etwa 50 Hz. Für andere Frequenzen kann der 2,5-K-Widerstand geändert und in einem Simulator getestet werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Der Sinusgeneratorstromkreis sollte mit +/- 12 V und nicht direkt von der 24-V-Batterie versorgt werden, da dies den IC dauerhaft beschädigen könnte.

Die in diesem Sinusgenerator verwendeten Operationsverstärker stammen vom IC TL072

Verwendung einer Leistungsverstärkerschaltung als Wechselrichter

Das nächste Diagramm zeigt die Ausgangsstufe der vorgeschlagenen einfachen reinen Sinus-Wechselrichterschaltung, die tatsächlich ein 500-Watt-Leistungsverstärkerdesign ist. Wie zu sehen ist, ist das Design überhaupt nicht kompliziert.

Alle beteiligten Komponenten sind Standard und leicht verfügbar.

Die Mosfets sind IRF540n und IRF9540n, die sich ergänzen, um den erforderlichen Push-Pull-Effekt über dem angeschlossenen Transformator zu erzielen.

Mit einem 0-24V / 25amp-Transformator und einigen 24V-Batterien könnte die Schaltung bis zu 600 Watt reine Sinuswellenleistung bei der entsprechenden Spannung erzeugen.

Der Ausgang über dem rechten Operationsverstärker des Sinusgenerators ist zum Initialisieren der vorgeschlagenen Operationen über den Eingang der zweiten Schaltung zu verbinden.

Details zur Batterieverkabelung für die oben beschriebene einfache Sinus-Wechselrichterschaltung