Генерация синуса 50 Гц на AVR. Макетирование.

Начало здесь.

Руки чесались проверить идею, поэтому решил быстро собрать макет из подручных материалов. Генератор импульсов прошил в старую макетку с ATMega168PA:



Исходник и вспомогательная таблица есть в первой части статьи.

UPD: Осциллограммы!


Выходы OCR1A и OCR1B подключены к импровизированному драйверу на IR2110, собранному на беспаечной макетке. На этой же макетке стабилизатор 7805 и пару фильтрующих конденсаторов.



Драйвер верхнего плеча включен между питанием и землей и стал, по сути, драйвером нижнего плеча. Измерения показали, что работает по такой схеме нормально. От каждого из выходов отходит по два 10-Омных резистора, отдельно на каждый затвор силового полевика.

Силовую часть взял от старого UPS. Освободил затворы полевиков и отключил остальную часть схемы, оставив только ключи и предохранитель.



Подключил трансформатор от того же UPS. На питание дополнительно повесил конденсатор 4700 мкФ. Вот как все это стало выглядеть.



Вместо батареи пока взял мощный блок питания, вот такой:



В качестве нагрузки подключил лампочку на 50Вт.

Вначале проверил осциллографом форму импульсов на выходе драйвера. Хорошо, что проверил, оказалось, что один резистор вместо 10 Ом поставил 1 МОм. С емкостью щупа получились красивые полусинусоиды ))). Поменял, конечно.

Потом подключил с трансформатором. Без нагрузки цифровой вольтметр показал 368В. 8-0! Я сразу подумал, что это 20 КГц попадает на выход и сносит прибору крышу. Но на всякий случай выбрал не самую нужную лампочку 50Вт 220В. Работает!



Напряжение под нагрузкой порядка 180 В.



На трансформаторе есть еще несколько обмоток, можно их покомбинировать, чтобы добиться 220 В.
Работает совершенно бесшумно, за время тестирования, минут 10-15, полевики нагрелись не более, чем до 30 градусов, а может, это я их пальцами нагрел, в общем, не греется ничего.
На выход хорошо бы фильтр впихнуть, все же 20 КГц проникает через этот транс. Или частоту повысить.

В целом, идея проверена и признана годной.

Осталось продумать остальные функции, байпасс, синхронизацию, влезет ли все это по быстродействию в AVR…

P.S. Учитывая простоту решения, странно, что UPSы сразу так не делают.

Спасибо за внимание )))

UPD:
Собрал схему еще раз, дополнив на выходе фильтром от стиральной машинки. Вот таким:



Соорудил быстренько делитель из двух мегаомных резисторов и подключил на выход вместе с вентилятором 40Вт в качестве реактивной нагрузки. Вентилятор крутится хорошо, ничего не зудит, не звенит и не пищит.



Напряжение на вентиляторе:



Второй канал осциллографа подключил между стоками полевиков и настроил на нем ФНЧ от 250 Гц.
Вот снимок:



Желтый луч — выход, только не 50, а 100 В/дел. Синий луч — на первичной обмотке.
На активной нагрузке картина идентичная.

Форма скорее треугольник, чем синус, я ожидал лучшего результата, надо почитать-подумать, какие могут быть причины и попытаться их устранить.

Немного подумал, поигрался с протеусом и понял, что все закономерно. Протеус выдает очень похожие результаты при параметрах трансформатора, близких к реальным. Видимо, дело в реакции индуктивности на импульсы разной длительности.

Подумал еще немного и решил, что все дело в болтающейся в воздухе первичной обмотке в момент, когда оба ключа закрыты. То есть, низкое выходное сопротивление генератора, состоящего из двух ключей. Нужно, чтобы обмотка была подключена к источнику питания всегда. Нужно обеспечить протекание тока через обмотку всегда, даже когда ключи закрыты. Нужно еще подумать.

Дополнительно снял сигнал с затвора полевика:



И поближе:



Почему-то не сохранился снимок стока ключа по отношению к земле, но выбросы довольно большие и достигают почти 50В. Нужно добавить снабберную цепочку.

В этот раз время непрерывной работы составило почти полчаса. Ключи все-таки греются, температура дошла до 50 градусов примерно. Хотя эти радиаторы тоже не сказать чтобы сильно большие.

Спасибо за внимание.)))

P.S. Решение придумалось. Нужно на среднюю точку обмоток посредством полумоста подавать модулировнные по синусоидальному закону импульсы, а пуш-пульными ключами коммутировать полуволны. Протеус подтверждает.

Комментарии (28)

RSS свернуть / развернуть
делают апсы. online называются. Тут наверное вся фишка в ограничении аккума на кол-во операций «заряд-разряд».
0
На выход хорошо бы фильтр впихнуть, все же 20 КГц проникает через этот транс. Или частоту повысить.
Это слабо сказано!
На выход будет поступать ШИМ с максимальной амплитудой! ТО, что на входе — появляется и на выходе, с учетом коэффициента трансформации. Поэтому LC фильтр ставить обязательно!
0
А разве трансформатор на 50Гц не ослабляет существенно столь высокие частоты?..
Я думал — именно по этой причине ИИП и делаются не на железе, а на феррите.
0
не стоит особо на это надеяться. Притухать конечно будет, но это лишь по причине его собственных потерь. поскольку 20кГц — на грани звука — давайте вспомним выходные согласующие трансформаторы в старых усилителях. Стояли себе железные, и даже звук выдавали на высоких.
0
Осциллограммы будут?
0
А нужно? )))

По выходу делитель нужно сварганить, а то как-то опасаюсь я туда щупами…
А по входу практически все так, как на модели.

Я сообразил, что не снял осциллограммы, только когда уже разобрал все.

Сниму, когда буду следующий раз собирать, наверное, уже со схемой синхронизации с сетью. Или с зарядным и батареей.
0
А нужно?
Интересно же. Никогда, знаете ли, не видел синуса. ;-)
Во всяком случае, сгенерированного этаким способом.
разобрал все
Ну тогда ладно.
+1
разобрал все
Ну тогда ладно.
Я просто старую мастерскую свою разобрал и строю новую, все оборудование, инструмент, детали рассованы по коробкам, чтобы что-то сделать, надо в джедайском стиле быстро разложить все на столе, включить и добиться результата, да еще чтобы дети не перевернули, не обожглись и не влезли под напряжение, а потом в таком же стиле рассовать обратно по коробкам… ))) Да еще не забыть, где что лежит.
Как-то так. Но мастерскую к лету надо построить.
0
Мастерская — это хорошо… да…
0
А ещё меня гложет любопытство, как оно будет работать на компле́ксную нагрузку. Например, на электромотор или на газоразрядную лампу с обычным дроссельным балластом.
0
С мотором обязательно проверю. Вообще думаю котел запитать от этого девайса. Там насос и трансформатор железный. А еще хитрая схема контроля пламени.

Лампа с дросселем есть, но отключать ее неудобно, чтобы проверить.
0
на комплексную работать не будет, поскольку для такой нагрузки ИБП должен уметь не только отдавать энергию, но ее и принимать. Боюсь, но: 1)вся реактивная составляющая будет уходить в тепло; 2)про синус можно будет забыть
0
Хммм. Для того надо драйвер полумоста и 2 силовых транзистора.
На драйвер меандр 50Гц. На выходе дроссель и получаем переменку.

Так построены инверторы для машин и эпры ламп энергосберегаек, днатов и индукционных.

Трансформатор у тебя какой-то шибко здоровый.
Даже в инверторе на 3КВт имеет 3 паралельных канала с транзисторвми irfp460a в обоих плечах и дросселями поменьше раза в три.

Я правда из всех инверторов делал только на 100Вт свой и 3000Вт из комплекта автовышки.
В эпрах индукционных ламп на 300Вт дроссель на выходе около 220мГн. (Насколько я помню).
0
Хммм. Для того надо драйвер полумоста и 2 силовых транзистора.
На драйвер меандр 50Гц. На выходе дроссель и получаем переменку.

Прочитайте предыдущую статью antonluba . Он хочет получить честный синус, а не просто «переменку 50 Гц»
0
Он хочет получить честный синус
После 2-3 поделки каждому любителю уже нужно что-то по настоящему крутое, например, пресисионный sin с точностью до 9-го члена в ряде Тейлора!
+1
Схемы контроля автономных котлов очень капризные бывают. Не знаю почему, ничего особо крутого там в них нет, но факт остаётся фактом — часто не работают от дешёвых UPS'ов.
0
Они это делают как правило намеренно, изза особенностей применяемых циркуляционных насосов, которые от модифицированного синуса или вообще не работают или перегреваются. Да и жужжат при этом громко.
0
я несколько раз включал клотлы через ибп проблем не было. видимо мне повезло. первый раз был ippon 800Вт смарт про второй раз вот такой www.42unita.ru/catalog/ibp_sibkontakt/Istochnik_bespereboyn_IBPS_12_350K_OnLine_b6f он тогда был подешевле прилично — около 6.5К.
0
Прошу прощения. был невнимателен.
0
Добавил осциллограммы!
0
Ага, так уже интересней.
0
А реально кто нибудь ФАПЧ на микроконтроллере программно делал? Как стабильность, точность, какая макс. частота захвата достижима?
0
Я не делал пока, но по расчетам, это будет несложно.
Нужно сделать детектор нуля с опторазвязкой, завети его на вход внешнего прерывания. По прерыванию смотреть, сколько периодов не дошло или перешло по сравнению с формируемым синусом и прибавляем или отнимаем полученное значение к/от длительности каждого периода шим.
На следующем периоде синуса получаем уточненный период.
0
Я как раз и хочу сделать с точностью наоборот — чтобы zero cross или начало фазы определять, а не наоборот с кучей провалов в нашей загаженной сети. :(
0
Под детектором нуля я и имел в виду пересечение с нулем, то есть zero cross. Только вот надо еще фазировку определить, я над этим не думал еще.
0
есть схемы достаточно простые, которые срабатывают от перехода только в одном из двух случаев
0
0
Вот что-то такое и нужно.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.