Alla olevat 6 ainutlaatuista mallia selittävät meille, kuinka tavallista yksittäistä IC 555 -stabiilia multivibraattoria voidaan käyttää tehokkaasti tehdä invertteri ilman monimutkaisia vaiheita.

Epäilemättä IC 555 on monipuolinen IC, jolla on monia sovelluksia elektronisessa maailmassa. Taajuusmuuttajien osalta IC 555: stä tulee kuitenkin ihanteellisesti sille sopiva.

Tässä viestissä keskustelemme viidestä erinomaisesta IC 555 -taajuusmuuttajapiiristä yksinkertaisesta neliöaaltomuunnelmasta hieman edistyneempiin SPWM-siniaaltomalleihin ja lopuksi täysimittaiseen ferriittisydänpohjaiseen DC-DC-pwm-invertteripiiriin. Aloitetaanpa.

Idean pyysi Ningrat_edan.

Perussuunnittelu

Viitaten esitettyyn kaavioon, yksi IC 555 voidaan nähdä konfiguroituna vakiotilassa , jossa sen tapaa # 3 käytetään oskillaattorilähteenä invertteritoiminnon toteuttamiseksi.

yksinkertainen keskus IC 555 -taajuusmuuttajapiiri

HUOMAUTUS: Vaihda 1 nF kondensaattori 0,47 uF kondensaattoriin optimoidaksesi 50 Hz ulostulossa . Se voi olla polaarinen tai ei-polaarinen .

Kuinka se toimii

Tämän IC 555 -taajuusmuuttajan piirin toiminta voidaan ymmärtää seuraavan vaiheittaisen analyysin avulla:

IC 555 on konfiguroitu hämmentävään multivibraattoritilaan, joka sallii nastansa # 3 vaihtaa jatkuvaa korkeaa / matalaa pulssia tietyllä taajuudella. Tämä taajuusnopeus riippuu vastusten ja kondensaattorin arvoista nastan # 7, nastan nro 6, 2 jne.

IC 555: n nasta # 3 tuottaa vaaditun 50 Hz: n tai 60 Hz: n taajuuden MOSFET-laitteille.

Koska tiedämme, että täällä olevien MOSFET-laitteiden on toimittava vuorotellen, jotta push-pull-värähtely olisi mahdollista liitetyssä muuntajan keskihanakäämityksessä.

Siksi molempia MOSFET-portteja ei voida liittää IC: n napaan # 3. Jos teemme tämän, molemmat MOSFET: t tekisivät samanaikaisesti aiheuttaen molemmat ensiökäämin kytkeytyvän yhteen. Tämä aiheuttaisi kaksi sekundäärissä indusoitua antifaasisignaalia aiheuttaen lähdön AC oikosulun ja lähdössä olisi nollavirta AC ja muuntajan lämpenisi.

Tämän tilanteen välttämiseksi kahta MOSFET-laitetta on käytettävä vuorotellen rinnakkain.

BC547: n toiminta

Sen varmistamiseksi, että MOSFET-kytkimet kytkeytyvät vuorotellen 50 Hz: n taajuudella IC 555: n napasta # 3, otamme käyttöön BC547-vaiheen tapin # 3 ulostulon kääntämiseksi kollektorinsa yli.

Tekemällä tämän mahdollistamme tappi # 3-pulssin luoda vastakkaiset +/- taajuudet, yksi nastassa # 3 ja toinen BC547: n kollektorissa.

Tällä järjestelyllä yksi MOSFET-portti toimii tapista # 3, kun taas toinen MOSFET toimii BC547: n kollektorista.

Tämä tarkoittaa, että kun MOSFET tapissa # 3 on PÄÄLLÄ, BC547-keräimen MOSFET on POIS PÄÄLTÄ ja päinvastoin.

Tämä antaa tehokkaasti MOSFET-laitteille mahdollisuuden vaihtaa vuorotellen tarvittavaa työntövetokytkentää varten.

Kuinka muuntaja toimii

muuntajan toiminta tässä IC 555 -taajuusmuuttajan piirissä voidaan oppia seuraavasta selityksestä:

Kun MOSFETit toimivat vuorotellen, asianomainen puolikäämi toimitetaan suurella virralla akusta.

Vastauksen avulla muuntaja voi tuottaa työntövoiman kytkimen keskihanakäämityksen yli. Tämän seurauksena vaadittu 50 Hz: n vaihtovirta tai 220 V AC indusoituu toissijaisen käämityksen yli

ON-jaksojen aikana vastaava käämitys varastoi energiaa sähkömagneettisena energiana. Kun MOSFETit kytketään pois päältä, asiaankuuluva käämi palauttaa varastoidun energiansa toissijaiseen verkkokäämiin aiheuttaen 220 V: n tai 120 V: n syklin muuntajan lähtöpuolella.

Tämä jatkuu vuorotellen kahden ensiökäämin suhteen, mikä aiheuttaa vaihtuvan 220 V / 120 V: n verkkojännitteen kehittymisen toissijaiselle puolelle.

Käänteisten suojadiodien merkitys

Tämän tyyppisellä keskihana-topologialla on haittapuoli. Kun ensisijainen puolikäämi heittää käänteisen EMF: n, tämä altistuu myös MOSFET-tyhjennys- / lähdeliittimille.

Tällä voi olla tuhoisa vaikutus MOSFET-tiedostoihin, jos käänteiset suojadiodit eivät sisälly muuntajan ensiöpuolelle. Mutta mukaan lukien nämä diodit tarkoittaa myös kallisarvoisen energian siirtämistä maahan, jolloin invertteri toimii pienemmällä hyötysuhteella.

Tekniset tiedot:

Teho : Rajoittamaton, voi olla välillä 100 wattia - 5000 wattia
Muuntaja : Tehtävä on asetusten mukaan lähtökuorman tehovaatimuksen mukainen
Akku : 12 V: n ja Ah-luokituksen tulisi olla 10 kertaa suurempi kuin muuntajalle valittu virta.
Aaltomuoto : Kanttiaalto
Taajuus : 50 Hz tai 60 Hz maakoodin mukaan.
Ulostulojännite : 220V tai 120V maakoodin mukaan

IC 555 -taajuuden laskeminen

Taajuus IC 555 -taulukkooskillaattoripiiri määritetään periaatteessa RC (vastus, kondensaattori) -verkosta, joka on konfiguroitu nastan # 7, nastan # 2/6 ja maan yli.

Kun IC 555 käytetään invertteripiirinä, näiden vastusten ja kondensaattorin arvot lasketaan siten, että IC: n nasta # 3 tuottaa taajuuden, joka on noin 50 Hz tai 60 Hz. 50 Hz on standardiarvo, joka on yhteensopiva 220 V: n AC-lähdön kanssa, kun taas 60 Hz on suositeltava 120 V: n AC-lähdöille.

Kaava lasketaan RC-arvot IC 555 -piirissä näkyy alla:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C

Jossa F on tarkoitettu taajuuslähtö, R1 on vastus, joka on kytketty nastan # 7 ja piirin maadoituksen väliin, kun taas R2 on vastus nastan # 7 ja nastan # 6/2 välissä. C on kondensaattori, joka löytyy tapin # 6/2 ja maan väliltä.

Muista, että F on Faradissa, F on Hertzissä, R on Ohmissa ja C on mikroFaradissa (μF)

“sähkökenttäjohtojen ominaisuudet ”

Videoleike:

Aaltomuodon kuva:

BJT: n käyttäminen MOSFETien sijaan

Yllä olevassa kaaviossa tutkimme MOSFET-pohjaista taajuusmuuttajaa, jossa on keskihana-muuntaja. Suunnittelussa käytettiin kaikkiaan 4 transistoria, mikä näyttää olevan vähän pitkä ja vähemmän kustannustehokas.

Harrastajille, jotka saattavat olla kiinnostuneita rakentamaan IC 555 -taajuusmuuttajaa vain muutamalla teho-BJT: llä, seuraava piiri on erittäin hyödyllinen:

IC 555 -taajuusmuuttajapiiri, jossa on vain kaksi transistoria

HUOMAUTUS: Transistorit näytetään virheellisesti nimellä TIP147, jotka ovat itse asiassa TIP142

PÄIVITTÄÄ : Tiesitkö, että voit tehdä hienon modifioidun siniaaltoinvertterin yksinkertaisesti yhdistämällä IC 555: n ja IC 4017: n, katso toinen kaavio tästä artikkelista : Suositellaan kaikille omistautuneille invertteriharrastajille

2) IC 555 Täyssiltataajuuspiiri

Alla esitettyä ajatusta voidaan pitää yksinkertaisimpana IC 555 -perusteisena täyssilta-invertteripiirinä, joka ei ole vain yksinkertainen ja halpa rakentaa mutta on myös huomattavan voimakas. Taajuusmuuttajan teho voidaan nostaa mihin tahansa kohtuulliseen rajaan y sopivasti modifioimalla mosfettien määrää lähtövaiheessa.

Kuinka se toimii

Yksinkertaisimman selitetyn täyssiltataajuusmuuttajan piiri vaatii yhden IC 555: n, muutaman mosfetin ja tehomuuntajan tärkeimpinä ainesosina.

Kuten kuvassa on esitetty, IC 555 on kytketty tavalliseen tapaan astabiilissa multivibraattorimuodossa. Vastukset R1 ja R2 päättävät taajuusmuuttajan työjakson.

R1 ja R2 on säädettävä ja laskettava tarkasti 50%: n käyttöjakson saamiseksi, muuten taajuusmuuttajan lähtö voi tuottaa epätasaista aaltomuotoa, mikä voi johtaa epätasapainoon vaihtovirtaulostuloon, mikä on vaarallista laitteille ja myös mosfeteillä on taipumus hajota epätasaisesti aiheuttaen useita asioita piirissä.

C1-arvo on valittava siten, että lähtötaajuus on noin 50 Hz 220 V: n ja 60 Hz: n 120 V: n kohdalla.

Mosfetit voivat olla mitä tahansa tehomosfetteja, jotka pystyvät käsittelemään valtavia virtauksia, voivat olla jopa 10 ampeeria tai enemmän.

Täällä toiminta on täysi silta ilman täyttä siltaohjaimen IC: tä, kaksi paristoa asennetaan yhden sijasta muuntajan maapotentiaalin syöttämiseksi ja muuntajan toissijaisen käämityksen saattamiseksi reagoimaan sekä positiivisten että negatiivisten jaksojen kanssa mosfet-operaatioista.

Idean olen suunnitellut, mutta sitä ei ole vielä testattu käytännössä niin ystävällisesti, että otat tämän asian huomioon tehdessäsi sitä.

Oletettavasti taajuusmuuttajan pitäisi pystyä käsittelemään jopa 200 watin teho helposti erittäin tehokkaasti.

Lähtö on neliöaaltotyyppi.

IC 555 täyssilta-invertteri kahdella paristolla

Osaluettelo

R1 ja R2 = Katso teksti,
C1 = Katso teksti,
C2 = 0,01 uF
R3 = 470 ohmia, 1 watti,
R4, R5 = 100 ohmia,
D1, D2 = 1N4148
Mosfets = katso teksti.
Z1 = 5,1 V 1 watin zener-diodi.
Muuntaja = Asper-tehontarve,
B1, B2 = kaksi 12 voltin paristoa, AH on mieltymysten mukainen.
IC1 = 555

3) Pure Sinewave SPWM IC 555 -invertteripiiri

Ehdotettu IC 555 -pohjainen puhdas siniaalto invertteripiiri generoi tarkalleen sijoitetut PWM-pulssit, jotka jäljittelevät siniaaltoa hyvin tarkasti, ja sitä voidaan siten pitää yhtä hyvänä kuin siniaalto-laskurin osan suunnittelu.

Tässä käytämme kahta vaihetta tarvittavien PWM-pulssien luomiseen: vaihe käsittää IC: t 741 ja toinen käsittää IC 555: n. Opitaan koko konsepti yksityiskohtaisesti.

Piirin toiminta - PWM-vaihe

opamp TL072 -pohjainen neliöaalto- ja kolmioaaltomodulaatiogeneraattori IC 555: lle

Kytkentäkaavio voidaan ymmärtää seuraavilla kohdilla:

Nämä kaksi opampia on periaatteessa järjestetty tuottamaan vaaditut näytelähteen jännitteet IC 555: lle.
Pari tämän vaiheen lähtöä ovat vastuussa neliöaaltojen ja kolmion muotoisten aaltojen muodostumisesta.

Toinen vaihe, joka on itse asiassa piiri koostuu IC 555: stä . Tässä IC on kytketty monostabiilissa tilassa, kun neliöaallot opamp-vaiheesta kohdistetaan liipaisintappiinsa # 2 ja kolmiomaiset aallot kohdistetaan sen ohjausjännitetappiin # 5.

Neliöaaltotulo laukaisee monostabiilin generoimaan pulssiketjun lähdössä, jossa kolmion signaali moduloi tämän ulostulon neliöaaltopulssien leveyttä.

IC 555: n lähtö seuraa nyt opamp-vaiheen 'ohjeita' ja optimoi sen lähdön vastauksena kahteen tulosignaaliin tuottaen sinivastaavat PWM-pulssit.

Nyt on kyse vain siitä, että PWM-pulssit syötetään asianmukaisesti taajuusmuuttajan ulostulovaiheisiin, jotka koostuvat lähtölaitteista, muuntajasta ja akusta.

PWM: n integrointi lähtövaiheeseen

Tehotransistori ja muuntajan vaihe siniaalto IC 555 -taajuusmuuttajapiirille

Yllä oleva PWM-lähtö käytetään ulostulovaiheeseen kuvan osoittamalla tavalla.

Transistorit T1 ja T2 vastaanottavat PWM-pulssit tukiasemissaan ja vaihtavat akun jännitteen muuntajan käämiin PWM-optimoidun aaltomuodon toimintajaksojen mukaisesti.

Kaksi muuta transistoria varmistavat, että T1: n ja T2: n johtuminen tapahtuu rinnakkain, toisin sanoen muuntajan ulostulo o tuottaa yhden täydellisen vaihtosyklin PWM-pulssien molempien puoliskojen kanssa.

Aaltomuodon kuvat:

(Kohteliaisuus: herra Robin Peter)

Katso myös tämä 500 VA modifioitu siniaalto , jonka olen kehittänyt.

Osaluettelo yllä olevalle IC 555 -puhtaan siniaaltoinvertteripiirille

R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
R7 = 8K2,
R11, R14, R15, R16 = 1K,
R12, R13 = 33 ohmia 5 wattia,
R4 = 1 M esiasetus,
R5 = 150 K esiasetus,
R6 = 1 K5
C1 = 0,1 uF,
C2 = 100 pF,
IC1 = TL 072,
IC2 = 555,
T1, T2 = BDY29,
T5, T6 = TYYPPI 127,
T3, T4 = TIP122
Muuntaja = 12-0-12 V, 200 wattia,
Akku = 12 volttia, 100 AH.
IC 555 Pinout

IC TL072 Pinout-tiedot

SPWM-aaltomuoto tarkoittaa siniaallon pulssinleveyden modulointiaaltomuotoa, ja tätä käytetään keskustellussa SPWM-invertteripiirissä muutaman 555 IC: n ja yhden opampin avulla.

4) Toinen siniaaltoversio, joka käyttää IC 555: tä

Yhdessä aikaisemmista kirjoituksistani opimme yksityiskohtaisesti kuinka rakentaa SPWM-generaattoripiiri käyttäen opampia ja kaksi kolmion aaltotuloa, tässä viestissä käytämme samaa käsitettä SPWM: ien generoimiseksi ja opimme myös menetelmän sen soveltamiseksi IC 555 -pohjaisessa invertteripiirissä.

IC 555: n käyttö invertterissä

Yllä oleva kaavio esittää ehdotetun SPWM-invertteripiirin koko suunnittelun käyttämällä IC 555: tä, jossa keski-IC 555 ja siihen liittyvät BJT / mosfet-vaiheet muodostavat perusneliötaajuusmuuttajan piirin.

Tavoitteenamme on pilkkoa nämä 50 Hz: n neliöaallot vaadittavaan SPWM-aaltomuotoon käyttämällä opamp-pohjaista piiriä.

Siksi määritämme vastaavasti yksinkertaisen opamp-vertailuvaiheen IC 741: n avulla, kuten kaavion alaosassa on esitetty.

Kuten edellisessä SPWM-artikkelissamme jo keskusteltiin, tämä opamp tarvitsee pari kolmion aaltolähdettä kahden tulonsa yli nopean kolmion aallon muodossa tapissaan # 3 (ei-invertoiva tulo) ja paljon hitaamman kolmion aallon tapissaan # 2 (käänteinen tulo).

ICW 741: n käyttäminen SPWM: lle

Saavutamme yllä mainitun käyttämällä toista IC 555 -stabiilipiiriä, joka voidaan nähdä kaavion vasemmassa reunassa, ja käytä sitä tarvittavien nopeiden kolmioaaltojen luomiseen, joka levitetään sitten IC 741: n tapille # 3.

Hitaiden kolmion aaltojen osalta me yksinkertaisesti poimimme saman keskitetystä IC 555: stä, joka on asetettu 50%: n käyttöjaksolle, ja sen ajastuskondensaattoria C on sovitettu sopivasti 50 Hz: n taajuuden saamiseksi nastalleen # 3.

Hidas kolmion aaltojen johtaminen 50Hz / 50% -lähteestä varmistaa, että SPWM: ien pilkkominen puskuribJT: n yli on täydellisesti synkronoitu mosfet-johto-ionien kanssa, ja tämä puolestaan varmistaa, että kukin neliön aalto on 'veistetty' täydellisesti kohti opamp-lähdön tuottamaa SPWM: ää.

Yllä olevassa kuvauksessa selitetään selvästi, kuinka yksinkertainen SPWM-invertteripiiri tehdään IC 555: n ja IC 741: n avulla, jos sinulla on kysyttävää, voit käyttää alla olevaa kommenttikenttää nopeisiin vastauksiin.

5) Muuntajaton IC 555 -muunnin

Alla oleva malli kuvaa yksinkertaisen mutta erittäin tehokkaan 4 MOSFET n -kanavan täyssillan IC 555 -taajuusmuuttajapiirin.

Akun 12 V DC muunnetaan ensin 310 V DC: ksi valmiiksi valmistetun DC - AC-muunninmoduulin kautta.

Tätä 310 VDC: tä käytetään MOSFET full bridge -ajuriin sen muuntamiseksi 220 V AC -ulostuloksi.

4 N kanavan MOSFET: t käynnistetään asianmukaisesti käyttämällä yksittäistä dide-, kondensaattori- ja BC547-verkkoa.

Koko sillan osan kytkentä suoritetaan IC 555 -oskillaattorivaiheella. Taajuus on noin 50 Hz, joka on asetettu 50 k: n esiasetuksella IC 555: n napaan # 7.

4 n kanavan täyssilta IC 555 -taajuusmuuttajapiiri

6) IC 555 -muunnin automaattisella Arduino-akkulaturilla

Tässä kuudennessa taajuusmuuttajan suunnittelussa käytämme 4017 vuosikymmenen laskuria ja ne555-ajastinta Ic käytetään generoimaan siniaallon pwm-signaali invertterille ja Arduino-pohjainen automaattinen korkean / matalan pariston katkaisu hälytyksellä.

Kirjoittaja: Ainsworth Lynch

Johdanto

Tässä piirissä todellisuudessa tapahtuu, että 4017 antaa pwm-signaalin kahdesta sen 4 ulostulonastasta, joka sitten pilkotaan ja jos oikea ulostulosuodatus on paikallaan muuntajan toisiopuolella, se saa muodon tai tarpeeksi lähelle todellisen siniaaltomuodon muoto.

Ensimmäinen NE555 syöttää signaalin 4017: n nastalle 14, joka on 4 kertaa tarvitsemasi lähtötaajuus, koska 4017 vaihtaa 4 ulostulonsa yli, toisin sanoen jos tarvitset 60 Hz, sinun on toimitettava 4 * 60 Hz nastalle 14 4017 IC: stä, joka on 240 Hz.

Tällä piirillä on ylijännitesammutusominaisuus, jännitteen sammutusominaisuus ja alhainen akun hälytysominaisuus. Kaikki tämä tapahtuu Arduino-nimisellä mikrokontrollerialustalla, joka on ohjelmoitava.

Arduinon ohjelma on suoraviivainen ja se on esitetty artikkelin lopussa.

Jos sinusta tuntuu, että et pysty suorittamaan tätä projektia lisäämällä mikro-ohjaimen, se voidaan jättää pois ja piiri toimii samalla tavalla.

Kuinka piirit toimivat

Tämä IC 555 -invertteri, jossa on Arduino Hi / Low Battery Shutdown -piiri, voi toimia 12v, 24 ja 48v välillä 48v, sopiva version jännitesäädin olisi valittava ja myös muuntaja mitoitettava vastaavasti.

Arduinoa voidaan käyttää 7-12 V: n tai jopa 5 V: n virralla USB: stä, mutta tällaiselle piirille olisi hyvä virtaa 12 V: n jännitteestä, koska digitaalisissa lähtöliittimissä ei ole jännitehäviötä, jota käytetään releen virtalähteeseen käynnistää piirissä olevan Ic: n ja myös summerin matalajännitteiselle hälytykselle.

Arduinoa käytetään akun jännitteiden lukemiseen ja se toimii vain 5 V DC: stä, joten käytetään jännitteenjakajapiiriä. Käytin suunnittelussa 100k ja 10k ja nämä arvot on piirretty koodiin, joka on ohjelmoitu Arduino-sirulle, joten sinä täytyy käyttää samoja arvoja, ellet ole muuttanut koodia tai kirjoittanut erilaista koodia, joka voidaan tehdä, koska Arduino on avoimen lähdekoodin plat-muoto ja sen halpa.

Tämän mallin Arduino-kortti on myös kytketty LCD-näyttöön 16 * 2 akun jännitteen näyttämiseksi.

Alla on piirikaavio.

Akun katkaisuohjelma:

#include LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12) int analogInput = 0 float vout = 0.0 float vin = 0.0 float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text! float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text! int value = 0 int battery = 8 // pin controlling relay int buzzer =7 void setup(){ pinMode(analogInput, INPUT) pinMode(battery, OUTPUT) pinMode(buzzer, OUTPUT) lcd.begin(16, 2) lcd.print('Battery Voltage') } void loop(){ // read the value at analog input value = analogRead(analogInput) vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text vin = vout / (R2/(R1+R2)) if (vin<0.09){ vin=0.0//statement to quash undesired reading ! } if (vin<10.6) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin>14.4) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin<10.9)) { digitalWrite(buzzer, HIGH) else { digitalWrite(buzzer, LOW lcd.setCursor(0, 1) lcd.print('INPUT V= ') lcd.print(vin) delay(500) }