Inversor 12-220 volts em seno puro Arduino com código completo do programa.

Teoria
Conseguir uma saída de onda senoidal é bastante difícil e não pode ser recomendado para inversores, porque eletrônico os dispositivos geralmente não gostam de aumentar ou aumentar exponencialmente as correntes ou tensões. Como os inversores são fabricados principalmente usando dispositivos eletrônicos de estado sólido, uma forma de onda senoidal é geralmente eliminada.

Os dispositivos eletrônicos de potência ao trabalhar com ondas sinusoidais produzem resultados ineficazes, uma vez que os dispositivos são geralmente aquecidos em comparação com pulsos retangulares.

Portanto, a melhor opção para implementar uma onda senoidal em um inversor é o PWM, o que significa modulação por largura de pulso ou PWM.

PWM é uma maneira melhorada (versão digital) de exposição da forma de onda exponencial através de larguras de pulso quadradas proporcionalmente variáveis, cujo valor líquido é calculado exatamente de acordo com o valor líquido da forma de onda exponencial selecionada, aqui o valor "puro" refere-se ao valor RMS. Portanto, o PWM calculado com referência a uma determinada onda senoidal pode ser usado como um equivalente ideal para a replicação de uma dada onda senoidal. Além disso, os PWMs serão idealmente compatíveis com dispositivos de energia eletrônicos (mosfets, BJTs, IGBTS) e permitirão seu uso com o mínimo de calor.

O que é SPWM?
O método mais comum é produzir uma onda senoidal PWM (onda senoidal) ou SPWM, aplicando vários sinais exponencialmente variáveis ​​à entrada de um amplificador operacional para o processamento necessário. Entre os dois sinais de entrada, um deve ter uma frequência muito maior que o outro.

Usando dois sinais de entrada
Conforme mencionado na seção anterior, o procedimento envolve o fornecimento de dois sinais de variação exponencial às entradas do amplificador operacional.
Aqui, o amplificador operacional é configurado como um comparador típico, para que possamos assumir que o amplificador operacional começará imediatamente a comparar os níveis instantâneos de tensão desses dois sinais sobrepostos no momento em que aparecem ou são aplicados às suas entradas.

Para que o amplificador operacional implemente corretamente o PWM sinusoidal necessário em sua saída, é necessário que um dos sinais tenha uma frequência muito mais alta que o outro. A frequência mais lenta aqui é aquela que deve ser a onda senoidal da amostra, que deve ser simulada (replicada) pelos PWMs.

Idealmente, ambos os sinais devem ser sinusoidais (um com uma frequência mais alta que o outro), no entanto, o mesmo pode ser realizado incluindo uma onda triangular (alta frequência) e uma onda senoidal (onda seletiva com baixa frequência). Como pode ser visto nas imagens a seguir, o sinal de alta frequência é invariavelmente alimentado à entrada inversora (-) do amplificador operacional, enquanto outro sinal sinusoidal mais lento é fornecido à entrada não inversora (+) do amplificador operacional. Na pior das hipóteses, ambos os sinais podem ser ondas triangulares com níveis de frequência recomendados, como descrito acima. No entanto, isso ajudará a obter um equivalente razoavelmente bom da onda senoidal PWM.

Um sinal com uma frequência mais alta é chamado de sinal portador, enquanto um sinal de amostra mais lento é chamado de entrada moduladora.

Crie SPWM com uma onda triangular e tendínea
Referindo-se à figura acima, é possível visualizar claramente através dos pontos plotados os vários pontos de tensão coincidentes ou sobrepostos dos dois sinais por um determinado período de tempo. O eixo horizontal mostra o período de tempo da forma de onda, enquanto o eixo vertical mostra os níveis de tensão de 2 em execução simultânea, a forma de onda sobreposta. A figura nos informa como o amplificador operacional responderá aos níveis de tensão instantâneos coincidentes mostrados dos dois sinais e produzirá um PWM sinusoidal de mudança correspondente em sua saída. Um amplificador operacional (op-amp) simplesmente compara, os níveis de tensão de uma onda triangular rápida alteram instantaneamente uma onda senoidal (também pode ser uma onda triangular) e verifica se há casos em que a tensão da forma de onda triangular pode ser menor que a tensão da onda senoidal e responde crie imediatamente alta lógica em suas saídas.

Isso é mantido enquanto a onda potencial do triângulo continuar sendo menor que o potencial da onda senoidal e, no momento em que o potencial da onda senoidal for detectado ser menor que o potencial instantâneo da onda do triângulo, as saídas retornarão com um mínimo e resistirão até que a situação se repita.

Essa comparação contínua dos níveis de potencial instantâneo de duas formas de onda sobrepostas nas duas entradas dos amplificadores operacionais leva à criação de PWMs correspondentes, que podem repetir com precisão a forma senoidal aplicada à entrada não inversora do amplificador operacional.

Amplificador operacional e SPWM
A figura a seguir mostra modelagem a operação acima:

Aqui podemos observar como ele é implementado na prática, e é assim que o amplificador operacional fará o mesmo (embora a uma velocidade muito maior, no MS).

A operação é bastante óbvia e mostra claramente como o amplificador operacional deve processar a onda senoidal do PWM comparando dois sinais que mudam simultaneamente em suas entradas, conforme descrito nas seções anteriores.

De fato, o amplificador operacional processará o PWM sinusoidal com muito mais precisão do que a simulação mostrada acima; ele pode ser 100 vezes melhor, criando um PWM extremamente uniforme e bem medido que corresponde à amostra fornecida. Onda senoidal.

Inversor Arduino dois circuitos

lista de peças
Todos os resistores de 1/4 Watt, 5% CFR
• 10K = 4
• 1K = 2
• BC547 = 4pcs
• MOSFETs IRF540 = 2pcs
• Arduino UNO = 1
• Transformador = 9-0-9V / 220V / 120V.
• Bateria = 12V

O design é realmente muito simples, como mostra a figura a seguir.

Os pinos 8 e 9 criam o PWM alternadamente e alternam os Mosfets com o mesmo PWM.
Mosfet, por sua vez, induz uma forma de onda SPWM de alta corrente no transformador, usando a energia da bateria, forçando o secundário do transformador a produzir uma forma de onda idêntica.

O circuito inversor proposto para o Arduino pode ser atualizado para qualquer nível de potência mais alto preferido, simplesmente substituindo os Mosfets e o transformador, respectivamente. Como alternativa, você também pode convertê-lo em um inversor de ponte senoidal completa ou ponte H
Arduino Board Power

Imagens de forma de onda para Arduino SPWM

Como o Arduino produzirá uma saída de 5V, isso pode não ser o ideal para controlar diretamente os transistores MOS.

Portanto, é necessário aumentar o nível do estroboscópio para 12V para que os Mosfets funcionem corretamente sem aquecer os dispositivos.

Para garantir que o Mosfety não seja iniciado quando o Arduino for iniciado ou iniciado, é necessário adicionar o seguinte gerador de atraso e conectá-lo à base dos transistores BC547. Isso protegerá os Mosfets e evitará que eles queimem durante um interruptor de energia e quando o Arduino inicializar.

Adicionando um regulador de tensão automático
Assim como em qualquer outro inversor, na saída deste projeto, a corrente pode subir para limites inseguros quando a bateria está totalmente carregada.

Para controlar isso, adicione um regulador de tensão automático.
Os coletores BC547 devem ser conectados às bases do par esquerdo BC547, que são conectados ao Arduino através de resistores de 10K.

A segunda versão do inversor usando o chip sn7404 / k155ln1

Importante:
Para evitar a ativação acidental antes de carregar o Arduino, um simples atraso no circuito do timer pode ser incluído no design acima, como mostrado abaixo:

Código do programa:

/ *
Este código foi baseado no código Swagatam SPWM com as alterações feitas para remover erros. Use esse código como usaria qualquer outra obra de Swagatam.
Atton risk 2017
* /
const int sPWMArray [] = {500.500.750.500,1250.500,2000.500,1250.500.750.500.500}; // Esta é a matriz com os valores SPWM, altere-os à vontade
const int sPWMArrayValues ​​= 13; // Você precisa disso, pois C não fornece o comprimento de uma matriz
// Os pinos
const int sPWMpin1 = 10;
const int sPWMpin2 = 9;
// O pino muda
bool sPWMpin1Status = true;
bool sPWMpin2Status = true;
configuração nula ()
{
pinMode (sPWMpin1, OUTPUT);
pinMode (sPWMpin2, OUTPUT);
}
loop vazio ()
{
// Loop para o pino 1
for (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin1Status)
{
digitalWrite (sPWMpin1, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = false;
}
mais
{
digitalWrite (sPWMpin1, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = true;
}
}
// Loop para o pino 2
for (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin2Status)
{
digitalWrite (sPWMpin2, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = false;
}
mais
{
digitalWrite (sPWMpin2, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = true;
}
}
}

Boa sorte