Neste post vamos construir um inversor de onda senoidal modificado usando Arduino. Exploraremos a metodologia do inversor de onda senoidal proposto e, por fim, daremos uma olhada na saída simulada deste inversor.
De
Diferença entre o inversor de onda quadrada e o inversor de onda quadrada modificado
Os inversores nos salvaram de cortes de energia de curto prazo em residências, indústrias e salas de emergência. A qualidade da energia fornecida pelos inversores varia dependendo do tipo de inversor usado. Os inversores são classificados em três tipos: inversores de onda quadrada, onda senoidal modificada e inversores de onda senoidal pura.
Um inversor de onda quadrada tem saída de baixa qualidade e contém muito ruído harmônico que pode não ser adequado para muitos aparelhos eletrônicos. Sua forma de onda sobe e desce o pico. Porém, cargas resistivas como lâmpadas incandescentes, aquecedores e alguns dispositivos que funcionários da SMPS não apresentam problema com inversores de onda quadrada.
Uma onda senoidal modificada ou uma onda quadrada modificada para ser preciso pode executar a maioria dos aparelhos eletrônicos sem muitos problemas.
A forma de onda atinge o pico e desce para zero volt e permanece por algum intervalo e atinge o pico negativo e volta a zero volt e o ciclo se repete. Tem ruído harmônico, mas não tão ruim quanto a onda quadrada e pode ser filtrada facilmente. Este projeto é usado na maioria dos inversores de baixo custo.
Um inversor de onda senoidal pura tem o design mais sofisticado e caro. Ele pode executar todos os dispositivos eletrônicos, incluindo cargas indutivas, como motores que apresentam problemas de operação com outros projetos mencionados. Não possui harmônicos e a forma de onda é senoidal suave.
Até agora você sabe a diferença básica entre inversores de onda senoidal, senoidal modificada e onda quadrada.
Neste projeto estamos construindo um inversor que pode fornecer saída equivalente ao inversor de onda senoidal.
O circuito pode ser melhor entendido pelo diagrama de blocos abaixo:
O projeto proposto consiste em um Arduino que gera onda quadrada constante de 50Hz. Um circuito chopper IC 555 gera pulso de alta frequência.
O corte real desses dois sinais é feito pelo IC 7408, que é a porta AND. O sinal misto é alimentado à porta do MOSFET. A frequência do IC 555 pode ser variada para ajustar a tensão de saída ajustando o resistor variável.
Diagrama de circuito:
A onda quadrada constante de 50Hz é gerada no pino 7 e no pino 8 do Arduino. Este sinal de flip-flop é alimentado ao pino #1 e pino #4 do IC 7408. Esses dois pinos são de duas portas AND diferentes.
O sinal de corte de alta frequência é alimentado nos pinos #2 e #5. A porta AND permite apenas quando duas entradas são altas, uma vez que a frequência de saída do Arduino é menor e o IC555 maior, obtemos sinal picado na saída da porta correspondente.
A saída cortada é alimentada ao MOSFET com um resistor limitador de corrente para limitar a taxa de carregamento do capacitor de porta. Um transformador nominal de 12V 15A ou superior pode ser usado se você precisar de uma saída de potência mais alta.
Um varistor de óxido metálico de 400 V é utilizado na saída para suprimir o pico inicial de alta tensão ao ligar o inversor; pode ter várias centenas de volts em magnitude.
Um regulador de 9V é usado para arduino como fonte de tensão constante. Uma capacitância de 1000uF ou superior pode ser usada na entrada da bateria para uma partida suave e para proteger o inversor de flutuações repentinas de tensão.
Circuito picador:
O circuito chopper é um gerador de frequência variável simples, e o circuito é autoexplicativo.
Agora vamos ver quão bem a frequência do Arduino é cortada pelo circuito gerador de alta frequência para alcançar o equivalente de onda senoidal.
A simulação acima descreve a saída do arduino. É um sinal de 50Hz simples e estável.
A simulação acima mostra a forma de onda após cortar o sinal constante de 50Hz. A largura da relação de corte pode ser ajustada ajustando o resistor variável e que também determina a tensão de saída.
O sinal cortado acima pode não parecer uma onda senoidal. A forma de onda cortada de um inversor de onda senoidal real aumenta e diminui exponencialmente no eixo x. Mas comece um projeto simples, a frequência de corte permanece constante e boa o suficiente para executar a maioria dos aparelhos eletrônicos.
Programa para Arduino:
//-------------Program developed by R.Girish-----------//
int out1 = 8;
int out2 = 7;
void setup()
{
pinMode(out1,OUTPUT);
pinMode(out2,OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(out2,LOW);
digitalWrite(out1,HIGH);
delay(10);
digitalWrite(out1,LOW);
digitalWrite(out2,HIGH);
delay(10);
}
//-------------Program developed by R.Girish----------//
Para uma versão Full Bridge, você pode consultar este design: https://www.homemade-circuits.com/arduino-full-bridge-h-bridge-sinewave-inverter-circuit/
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FONTE
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