Шим генератор синусоиды

Резонансный фильтр, преобразователь меандр — синус, синусоида. Отзыв, опыт изготовления

Практический опыт повторения конструкции преобразователя меандра в синусоиду на основе резонансного фильтра. (10+)

Опыт повторения конструкции фильтра

1 2

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Получаем синусоиду от инвертора
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы запитать бытовые и специальные электроприборы. Применяем инвертор и оригинальную схему фильтра.

Хотел бы поблагодарить автора статьи за замечательную реализацию идеи резонансных LC фильтров. Моя ситуация заключалась в следующем: я приобрел небольшой инверторный генератор на 6кВА. Большим его преимуществом стало для меня то, что он весьма легковесный (58кг), соответственно, его не нужно устанавливать стационарно на улице или в отдельном помещении. Можно выкатывать на улицу и закатывать обратно в гараж по мере необходимости. Также он обеспечивает стабильное напряжение и частоту. Недостаток был один и весьма существенный — на выходе генератора не синусоида, а модифицированный меандр.

Осциллограмма напряжения на выходе генератора

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Подобный тип выходного напряжения очень пагубно сказывается на реактивных нагрузках. Блоки питания телевизоров жужжат, трансформаторы, электродвигатели и насосы греются, и вполне вероятен выход их из строя. Сигнал содержит большое количество высокочастотных составляющих.

Решения проблемы было два: первое мне не подходило по определению. Это приобретение генератора с чистой синусоидой на выходе. Во-первых, потому что такие генераторы требуют уличной стационарной установки, либо установки в специальном помещении, которого у меня нет. Во, вторых, они тяжелы. Устанавливать на улице я не очень хотел, потому что зимняя эксплуатация сразу доставит много проблем, учитывая то, что это аварийное питание и включается нечасто. В-третьих, они дороже минимум в 2.5 раза, чем мой. Второе решение заключалось в поиске схемы, которая уберет высокочастотные составляющие из спектра тока и, в идеале, приблизит подаваемый на вход сигнал к чистой синусоиде 50 Гц.

После изучения всех вариантов я остановился на описанном в статье решении на базе силовых резонансных фильтров. Автор статьи любезно отвечал мне на все возникавшие вопросы и благодаря ему я быстро смог продвинуться в создании своего собственного фильтра. Рассчитывал я его на ток 18А. С запасом, чтобы предотвратить насыщение сердечника на больших токах — до 16А. Параллельный контур я оставил как в статье — на 10А. Там большие токи не проходят.

Смотри онлайн расчет фильтра

Медь для обмотки я нашел достаточно быстро. Конденсаторы тоже. Сразу на 100мкФ — пусковые. Определенные проблемы возникли только с поиском трансформаторного железа. Но и это было преодолено, и я приступил к сборке.

Настраивал я контуры не последовательно, а параллельно. Мне так было удобнее. В нагрузку включал также лампу накаливания. После намотки первого дросселя (10А) — для параллельного фильтра, я замерил индуктивность катушки без прокладки. Прибор показал 120мГн. Чему я был очень рад. Дальше я начал настраивать контур в резонанс, увеличивая толщину прокладки.

Второй контур с дросселем на 18А я также настраивал в резонанс на параллельном включении. Тут уже катушка без прокладки показала мне 420мГн.

В результате тонкой настройки я получил на выходе обоих контуров вот такой сигнал (порядка 20В действующего). Спираль лампы накаливания была еле красноватой:

Выход параллельного LC фильтра. 20В/деление.

Это минимальное напряжение, которое мне удалось получить на фильтре.

Затем я собрал схему уже как положено. На стенде.

Стенд

Трансформаторные пластины были стянуты, залиты. Дроссели были стянуты диэлектрическими бандажами и помещены в корпус.

В корпусе

На вход фильтра я подал напряжение сети 220В. С нагрузкой в виде лампы накаливания 100Вт на выходе получилось падение 13В. Это составило 207В.

Самое приятное меня ожидало впереди. Я подал напряжение с генератора на фильтр и получил на выходе: о чудо! Только первую гармонику! Сигнал с фильтра опередил по качеству сигнал с трансформаторной подстанции.

Выход с резонансного LC — фильтра. 100В/деление.

Под нагрузкой я получил некоторое весьма незначительное искажение синусоиды по верхнему фронту, но график все равно остался лучше, чем с подстанции. Также получил падение напряжения, которое зависит от нагрузки. Но в среднем рабочем режиме я имею порядка 205В. Меня и мои домашние приборы это вполне устроило. Но тем, кто будет собирать эти фильтры после меня, могу порекомендовать: делайте все возможное, чтобы сократить количество витков на дросселях и наматывайте их проводом максимально возможного сечения. Это уменьшит падение напряжения под нагрузкой!

Сегодня я все же провел небольшой апгрейд. На дроссель параллельного фильтра намотал еще около 25 витков изолированным проводом и сделал вольтодобавку. Вот по этой схеме:

Схема фильтра с вольтодобавочным трансформатором

Получил +8 Вольт к напряжению источника. Теперь на холостом ходу при входном напряжении 222В у меня не 212, как раньше, а 230В.

Осциллограмма с выхода фильтра с вольтодобавочным трансформатором. На входе — генератор. Частота по входу — 50.0Гц +/- 0.3Гц. 100В/деление.

Теперь у меня спокойно работают от генератора через фильтр: холодильники, насосы (глубинный и циркуляционные), газовый котел, трансформаторы и прочее, чувствительное к синусоиде, оборудование. И самое главное — я нашел на самом деле реальное практическое решение для преобразования меандра в синусоиду. В единственном, на просторах Интернет, месте. Да, и еще я получил очень хороший экономический эффект. Выражаю еще раз благодарность команде hw4.ru и автору статьи!

:: (в начало статьи)

1 2

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Ребята! Было бы очень круто если бы Вы пояснили. Хочу тоже сделать, но на ток 6 ампер (1200W). Для двухтактного дросселя какое значение индуктивности? (для каждой обмотки, которые потом соединены последовательно). Кондеры по 100 мкф? Второй дроссель (однотактный) какой индуктивности? Читать ответ…

меняются значения напряжения). У меня при расчетном зазоре напряжение на дросселе равно сетевому напряжению. При уменьшении зазора напряжение начинает занижаться относительно входного. Читать ответ…

Реактивный ток через конденсатор, по моему, не должен его греть, все, по моему, зависит от материала конденсатора и максимально возможного тока через него — на 50гц и 300в и 100мкф максимальный ток составит около 10а это при прямом включении в сеть и нагрузку (он греться не должен), но в резонансе сопротивление LC контура ничтожно и ток превышает рабочий — тут вот при 16 А Читать ответ…

Совершенно верно, что параллельный контур на резонансе имеет очень большое сопротивление току — это верно равноценно обрыву цепи, Вопрос: так может быть его вообще убрать (с последовательным все понятно -максимальный ток в резонансе и превращение меандра в синусоиду)? Читать ответ…

Требуются услуги по расчету высокоэффективного резонансного LC фильтра 50 Гц мощностью 20-30 кВт, преобразования меандра в синус. Читать ответ…

Уважаемый автор, можно ли вместо двух дросселей, используемых в резонансном фильтре, использовать один ЛАТР подходящей мощности с движком, установленным посредине? Заранее благодарен за любой ответ. Читать ответ…

Отписываюсь по итогам сборки, наладки и испытания фильтра. Фильтр собран подобный вашему, только у вас Г-образный, а у меня Т-образный. Но главное отличие в том, что в вашем фильтре параллельный колебательный контур настроен на частоту 50 Гц, что совершенно недопустимо, т.к. при таком режиме он имеет минимальное сопротивление, равное активному сопротивлению катушки — а это пра Читать ответ…

Всё очень красиво смотрится, особенно синусоида на выходе фильтра. Только вызывает сомнение, что неполярные конденсаторы (изображённые на фото) будут достаточно долго работать на токах порядка 15А. На взгляд умудрённого опытом электрика маловат их габарит и сечение выводов. Подобный фильтр я изготовлю, только на рабочий ток 1А (для циркуляционного насоса и лампочки аварий Читать ответ…

А автор статьи не думал делать такие фильтры на заказа? У провайдеров есть довольно таки существенный спрос на такие вещи. Мы бы вот купили себе тоже такой фильтр именно для того что бы во время отключения электроэнергии на генераторе висеть без проблем. Реально не могли бы такой один фильтр собрать за деньги на заказ? Думаю после нас еще подтянутся провайдеры. Читать ответ…

Еще статьи

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида…
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Опыт повторения, сборки, наладки резонансного фильтра для получения си…
Расчет, сборка и наладка фильтра высших гармоник для получения мощного синусоида…

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. …
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное….

Изготовление дросселя, катушки индуктивности своими руками, самому, са…
Расчет и изготовление катушки индуктивности, дросселя. Типовые электронные схемы…

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко…
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема….

устройство для резервного, аварийного, запасного питания котла, циркул…
У меня установлен газовый отопительный турбо котел, требующий электропитания. Кр…

Лабораторный импульсный автотрансформатор, латр. Схема, конструкция, у…
Схема импульсного ЛАТРа для самостоятельной сборки….

Силовой импульсный преобразователь, источник синуса, синусоиды, синусо…
Принцип работы, самостоятельное изготовление и наладка импульсного силового прео…

Урок 11. Получение синусоидального сигнала при помощи ШИМ

В одном из ранних уроков мы узнали, что при помощи ШИМ можно изменять скважность сигнала. Тем самым регулировали яркость свечения светодиода. Однако есть более интересный способ, использования широтно-импульсной модуляции.

Итак… Если пропустить генерируемый сигнал через фильтр низких частот, то получится постоянное напряжение.

Так как скважность изменяется от 0 до 0xFF(255), значит у нас будет 255 уровней постоянного напряжения. Проще говоря, есть диапазон напряжения, допустим от 0 до 5В, этот диапазон разбивается на 255 значений. С шагом 5/255=0,0196В можно выставить любое напряжение.

Используя в определенном порядке эти значения, можно получить практически любую форму сигнала. Например, увеличивая заполнение от 0 до 255, а потом уменьшая от 255 до 0 получим пилообразный сигнал.

Теперь перейдем к конкретной цели: получить синусоиду с частотой 50Гц с помощью микроконтроллера Atmega8. Глобальная задача — выставлять через определенные промежутки времени напряжение на выходе ШИМ, по синусоидальному закону.

Разберемся с первой частью задачи. Для того, получить определенные промежутки времени воспользуемся таймером. Допустим таймер настроен на частоту 8МГц, т.е. он будет тикать 8000000 раз в секунду. Синусоида колеблется 50 раз в секунду, значит на один период может приходиться 8000000/50=160000 тиков максимум. Раз у нас 256 уровней напряжения, то и максимальное разрешение синусоиды будет равняться 256.

Что же такое разрешение синуса? В данном случае это количество точек за период по которым построена синусоида. Для примера я построил в Excel, то как будет выглядеть синусоида для разного разрешения.

Для синуса с разрешением 4:

Для синуса с разрешением 8 точек:

Для синуса с разрешением 16 точек:

Думаю «эволюция» синуса наглядно видна — чем больше точек(разрешение), тем меньше угловатостей и тем больше он похож на нормальную синусоиду. В итоге я решил остановиться на разрешении синуса в 128 точек.

Теперь объединяем все сказанное ранее, 160000 тиков делим на разрешение 128 получаем 1250 — через столько тиков должно сработать прерывание, чтобы выставить следующий уровень напряжения. Значение 1250 нужно пихать в регистр сравнения OCR1A

OCR1AH=0x04;
OCR1AL=0xE2;

Вторая часть глобальной задачи — как построить синусоиду. Вспомним математику :D… Синус изменяется от -1 до 1. ШИМом сгенерить отрицательное напряжение не получится. Поэтому нужно сместить график над осью Х — sin(x)+1. Теперь он будет изменяться от 0 до 2, тоже не вариант, т.к. у нас 256 значений напряжения, поэтому умножим на 127, чтобы максимальным было значение 256. В итоге откопал такую формулу:

128 — разрешение синуса, х — номер точки по (от 0 до 128). Сосчитал в Excel, получился массив sin из 128 значений, которые по очереди подставляются в OCR2.

Последнее о чем стоит упомянуть — фильтр низких частот, возможно в ближайшее время появится урок по фильтрам. В данный момент, формулы для его расчета не имеет смысла приводить, т.к. есть сайты с возможностью онлайн расчетов, достаточно набрать «фнч» в гугле.

Файл прошивки и протеуса

Радиоконструктор — генератор сигналов (меандр, пила, синус) — ICL8038 Function signal generator

Купил простенький и дешевый генератор сигналов, чтобы проверить адекватность своего восстановленного осциллографа С1-94.
В принципе, работает, паять легко и весело.
Единственный минус — я не понял описания, сигналы у нас только до 5-6кГц, а я-то рассчитывал на 50.
Приводит всё это дело в пакетике.

Делали в отдельном пакете, микросхема воткнута в пенопласт. Ну, нормально, ничего особо повредиться не должно.

Инструкция только на китайском. Печаль. Хотя запутаться нереально, всё подписано на плате.

Да и принципиальную схему дали:

Плата симпатична. Текстолит нормальной жесткости.

Плата не залужена, но паяется очень легко. Маска нормальная, при пайке не вредничает.

Все детальки россыпью. Номиналы подписаны.

Схема дико простая, потому промежуточных фото даже и не делал. Порядок монтажа может быть любым, места навалом и ничто ничему не мешает. Вышло как-то так:
Сзади:
Сложность монтажа 2/10, можно рекомендовать и совсем начинающим.
А вот отсутствие инструкции огорчило. За что отвечает какая крутилка?
Я не растерялся, и перевел фото с китайского на английский. :3
Как оказалось, мучился зря: в соседнем магазине можно было утащить подписанные картинки.
Большой потенциометр устанавливает частоту, верхний триммер скважность прямоугольного сигнала, нижний — искажение синуса.
Переключатель выбирает диапазон частот.
Ну, пора проверить сабж в деле.
Подключаем питание 12в, цепляемся к выходу щупом.
Минимальная частота примерно 50Гц.
На аналоговом осциллографе выглядит не очень, да и для фото не хватает выдержки.
Так что переключаемся на максимальную. Это всего 5кГц. =(
Амплитуда сигнала равна входному напряжению.
Синус простой:
Искажение «туды»:
Искажение «сюды»:
Пила:
Меандр:
Импульсный сигнал с минимальной скважностью:
И с максимальной (частота куда-то поплыла, к слову):
В общем, набор не сильно полезнее встроенного в осциллограф калибратора.
Но по даташиту, микросхема способна работать до 300-400кГц, так что буду переделывать.
Вот интересный проект с этой микросхемой: mdiy.pl/generator-funkcyjny-400khz-na-icl8038/?lang=en
Благодарю за внимание.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *