Ремонт автоинвертора своими руками

Ремонт автоинвертора своими руками

Решил посветить  отдельную статью изготовлению DC AC повышающего преобразователя напряжения на 220В. Это конечно отдалённо относится к теме светодиодных прожекторов и ламп, но такой мобильный источник питания широко применяется дома и в автомобиле

Бюджетные модели автомобильных инверторов 12 в 220 Вольт имеют не особо качественную синусоиду на выходе.

Модели помощней на 2000вт, 3000вт, 5000вт с чистой синусоидой стоят уже слишком дорого, хотя отличаются только на 6 транзисторами на выходе.

Делать преобразователь с 12 на 220 своими руками на 300-500вт не особо рационально, а делать мощный выгодно, стоимость в магазине будет от 5000 руб.

Для получения постоянного тока на выходе смотрите повышающие преобразователи напряжение DC DC.

Ремонт автоинвертора своими руками Ремонт автоинвертора своими руками

Содержание

  • 1. Варианты сборки
  • 2. Конструкция преобразователя напряжения
  • 3. Синусоида
  • 4. Пример начинки преобразователя
  • 5. Сборка из ИБП
  • 6. Сборка из готовых блоков
  • 7. Радиоконструкторы
  • 8. Схемы мощных преобразователей

Варианты сборки

Ремонт автоинвертора своими руками

Существует 3  оптимальных способы  изготовления инвертора 12 в 220 своими руками:

  1. сборка из готовых блоков или радиоконструкторов;
  2. изготовление из источника бесперебойного питания;
  3. использование радиолюбительских схем.

У китайцев можно найти хорошие радиоконструкторы и готовые блоки для сборки преобразователей постоянной тока в переменный 220В. По цене этот способ будет самый затратный, но требуется минимум времени.

Второй способ, это апгрейд источника бесперебойного питания (ИБП), который без аккумулятора в больших количествах продаются на Авито и стоят от 100 до 300руб.

Самый сложный вариант это сборка с ноля, без радиолюбительского опыта никак не обойтись. Придется изготавливать печатные платы, подбирать компоненты, работы очень много.

Конструкция преобразователя напряжения

Ремонт автоинвертора своими руками

Рассмотрим конструкцию обычного повышающего преобразователя напряжения с 12 на 220. Принцип работы для всех современных инверторов будет одинаковым. Высокочастотный ШИМ контроллер задаёт режим работы, частоту и амплитуду. Силовая часть выполнена на мощных транзисторах, тепло с которых отводится на корпус устройства.

На входе преобразователя с 12 на 220 установлен предохранитель, защищающий от короткого замыкания автомобильный аккумулятор. Рядом с транзисторами крепится термодатчик, который следит за их нагревом.

В случае перегрева инвертора 12в 220в включается система активного охлаждения состоящая из одного или нескольких вентиляторов.

В бюджетных моделях вентилятор может работать постоянно, а не только при высокой нагрузке.

Ремонт автоинвертора своими руками Силовые транзисторы на выходе

Синусоида

Ремонт автоинвертора своими руками

Форма сигнала на выходе автомобильного инвертора формируется за счёт высокочастотного генератора. Синусоида может быть быть двух видов:

  1. модифицированная синусоида;
  2. чистая синусоида, чистый синус.

Не каждый электрический прибор может работать с модифицированной синусоидой, которая имеет прямоугольную форму. У некоторых компонентов в меняется режим работы, они могут нагреваться и начать шабарчать. Похожее можно получить,если диммировать светодиодную лампу, у которой яркость не регулируется. Начинается треск и мигание.

Дорогие DC AC повышающие преобразователи напряжения 12в 220в имеют на выходе чистый синус. Стоят гораздо дороже, но электрические приборы отлично с ним работают.

Пример начинки преобразователя

Ремонт автоинвертора своими руками

..

Ремонт автоинвертора своими руками

Сборка из ИБП

Ремонт автоинвертора своими руками

Чтобы ничего не изобретать и не покупать готовые модули, можно попробовать компьютерный источник бесперебойного питания, сокращенно ИПБ. Они рассчитаны на 300-600вт.

У меня Ippon на 6 розеток, подключено 2 монитора, 1 системник, 1телевизор, 3 камеры наблюдения, система управления видеонаблюдением.

Периодически перевожу в рабочий режим отключением от сети 220, чтобы батарейка разряжалась, иначе срок службы сильно сократиться.

Коллеги электрики подключали обычный автомобильный кислотный аккумулятор к бесперебойнику, отлично работал непрерывно 6 часов, смотрели футбол на даче. В ИБП обычно встроена система диагностики гелевого аккумулятора, которая определяет его низкую емкость. Как она отнесется к автомобильному неизвестно, хотя основное отличие, это гель вместо кислоты.

Начинка ИБП

Единственная проблема, бесперебойнику могут не понравится скачки в автомобильной сети при заведённом двигателе. Для настоящего радиолюбителя эта проблема решается. Можно использовать только при заглушенном двигателе.

Преимущественно ИБП предназначены для кратковременной работы, когда пропадает  220В в розетке. При длительной постоянной работе очень желательно поставить активное охлаждение. Вентиляция пригодится для стационарного варианта и для автомобильного инвертора.

Как и все приборы, он непредсказуемо себя поведёт при запуске двигателя с подключённой нагрузкой. Стартёр машины сильно просаживает Вольты, в лучшем случае уйдёт в защиту как при выходе батареи из строя. В худшем будут скачки на выходе 220V, синусоида исказится.

Сборка из готовых блоков

Повышатель на 150 Ватт

Для сборки стационарного или автомобильного инвертора 12в 220в своими руками можно использовать готовые блоки, которые продаются на Ебее или у китайцев. Это сэкономит время на изготовление платы, пайку и окончательную настройку. Достаточно добавить к ним корпус и провода с крокодилами.

Приобрести можно и радиоконструктор, который укомплектован всеми радиодеталями, остаётся только спаять.

Примерная цена на осень 2016:

  1. 300вт – 400руб;
  2. 500вт – 700руб;
  3. 1000вт – 1500руб;
  4. 2000вт – 1700руб;
  5. 3000вт — 2500руб.

Для поиска на Aliexpress укажите запрос в поисковой строке «inverter 220 diy». Сокращение «DIY» обозначает для «сборки своими руками».

  • Плата на 500W, выход на 160, 220, 380 вольт
  • 150вт
  • Инвертор 50 Ватт
  • Автоинвертор 300вт

Радиоконструкторы

Радиоконструктор  стоит дешевле, чем готовая плата. Самые сложные элементы могут быть уже находится на плате. После сборки практически не требует настройки, для которой необходим осциллограф. Разброс параметров радиокомпонентов и  номиналы неплохо подобраны. Иногда в пакетик кладут запасные детали, вдруг по неопытности ножку оторвёте.

Радиоконструктор на 1000вт

Радиоконструктор на 2000 вт

Схемы мощных преобразователей

Мощный инвертор в основном используют для подключения строительных электроинструментов при строительстве дачи или фазенды.

Маломощный  преобразователь напряжения на 500вт  от мощного на 5000 — 10000 Ватт отличается количеством трансформаторов и силовых транзисторов на выходе.

Поэтому сложность изготовления и цена практически одинаковые, транзисторы стоят недорого. По мощности оптимально 3000вт, можно подключить дрель, болгарку и другой инструмент.

Покажу несколько схем инверторов  с 12, 24, 36 на 220В. Такие ставить в легковой автомобиль не рекомендуется, можно случайно электрику подпортить. Схемотехника DC AC преобразователей 12 на 220 простая, задающий генератор и силовая часть. Генератор делают на популярной TL494 или аналогах.

Большое количество схем повышателей с 12v на 220v для изготовления своими руками можно найти по ссылке http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4 Всего там около 140 схем, половина из них повышающие преобразователи с 12, 24 на 220В. Мощности от 50 до 5000вт.

После сборки потребуется наладка всей схемы при помощи осциллографа, желательно иметь опыт работы с  высоковольтными схемами.

Для сборки мощного инвертора на 2500 Ватт потребуется 16 транзисторов и 4 подходящих трансформатора. Стоимость изделия будет немалая, сопоставимая со стоимостью похожего радиоконструктора. Плюсом таких затрат будет чистый синус на выходе.

Ремонт инвертора своими руками

Ремонт автоинвертора своими руками

Инверторы, или преобразователи напряжения, используются в различных сферах и устройствах. Они устанавливаются в автомобилях, компьютерной и телевизионной технике, современных сварочных аппаратах. Принцип работы инверторов идентичен. Эти электроустройства преобразуют постоянное напряжение в переменное. Используются инверторы для подключения бытовых приборов к источникам постоянного тока.

Ремонт сварочных, автомобильных инверторов

Преобразователи напряжения предусматривают возможность работы в нескольких режимах:

  • стабильном длительном (с номинальной мощностью);
  • пусковом (с моментальной подачей мощности при максимальной нагрузке);
  • в режиме перегрузки (с максимальной мощностью на единицу времени).

Причиной поломки устройств чаще всего является несоблюдение условий эксплуатации, неверный выбор режима работы.

Ремонт сварочных инверторов своими руками, как и автомобильных, требует наличия специальных знаний в области электрики. Инверторные модули имеют достаточно сложное строение.

Но при этом определить вышедшую из строя деталь нередко удается по внешнему виду (после вскрытия устройства). Самым простым вариантом восстановления работоспособности электрооборудования является замена запчасти новой, исправной.

Сложный ремонт автомобильного инвертора или сварочного преобразователя напряжения рекомендуется доверять специалистам.

Ремонт инвертора бытовой, компьютерной техники

В телевизорах и ноутбуках инверторы, как и в автомобильной, промышленной технике, выполняют ряд важных функций.

Кроме преобразования постоянного напряжения в переменное высоковольтное, они обеспечивают регулировку яркости экрана, стабилизируют ток источников света, обеспечивают надежную защиту от перегрузки и короткого замыкания.

Выход таких устройств из строя является серьезной проблемой, требующей профессионального решения.

Ремонт инвертора своими руками возможен при наличии базовых знаний по электротехнике. Принципы функционирования устройств, устанавливаемых в современных ноутбуках, телевизорах одинаковы. Это существенно упрощает выполнение ремонтных работ.

Ремонт инвертора телевизора, ноутбука начинается с диагностики устройства. Неисправные детали конструкционной схемы (трансформаторы, конденсаторы и т.д.) заменяются новыми. Качественно выполненный ремонт инвертора ноутбука, телевизора позволяет продлить срок эксплуатации техники в целом.

Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Характеристики большинства бюджетных инверторов нельзя назвать выдающимися, в то же время мало кто откажется от удовольствия использовать оборудование со значительным запасом надёжности. Между тем существует немало способов усовершенствовать недорогой сварочный инвертор.

Читайте также:  Габариты и размер в литрах багажника лада ларгус

Типовая схема и принцип работы инвертора

Чем дороже сварочный инвертор, тем больше в его схеме вспомогательных узлов, задействованных в реализации специальных функций.

А вот сама схема силового преобразователя остаётся практически неизменной даже у дорогостоящего оборудования.

Этапы превращения сетевого электрического тока в сварочный достаточно легко проследить — на каждом из основных узлов схемы происходит определённая часть общего процесса.

С сетевого кабеля через защитный выключатель напряжение подаётся на выпрямительный диодный мост, сопряжённый с фильтрами высокой ёмкости.

На схеме этот участок легко заметить, здесь расположены внушительные по размеру «банки» электролитических конденсаторов.

У выпрямителя задача одна — «развернуть» отрицательную часть синусоиды симметрично вверх, конденсаторы же сглаживают пульсации, приводя направление тока практически к чистой «постоянке».

Схема работы сварочного инвертора

Далее по схеме находится непосредственно инвертор. Эта часть также легко поддаётся идентификации, здесь располагается крупнейший алюминиевый радиатор. Инвертор строится на нескольких высокочастотных полевых транзисторах или IGBT-транзисторах.

Довольно часто несколько силовых элементов объединены в общем корпусе. Инвертор снова преобразует постоянный ток в переменный, но при этом частота его существенно выше — порядка 50 кГц.

Такая цепочка преобразований позволяет использовать высокочастотный трансформатор, который в разы меньше и легче обычного.

С понижающего трансформатора напряжение снимает выходной выпрямитель, ведь мы хотим сварку именно на постоянном токе.

Благодаря выходному фильтру природа тока меняется с высокочастотного пульсирующего до практически прямой линии.

Естественно, в рассмотренной цепи преобразований есть множество промежуточных звеньев: датчиков, управляющих и контрольных цепей, но их рассмотрение выходит далеко за рамки любительской радиоэлектроники.

Конструкция сварочного инвертора: 1 — конденсаторы фильтра; 2 — выпрямитель (диодная сборка); 3 — IGBT-транзисторы; 4 — вентилятор; 5 — понижающий трансформатор; 6 — плата управления; 7 — радиаторы; 8 — дроссель

Узлы, пригодные к модернизации

Важнейший параметр любого сварочного аппарата — вольт-амперная характеристика (ВАХ), за счёт неё и обеспечивается стабильное горение дуги при разной её длине.

Правильная ВАХ создаётся микропроцессорным управлением: маленький «мозг» инвертора на ходу меняет режим работы силовых ключей и мгновенно подстраивает параметры сварочного тока.

К сожалению, каким либо образом перепрограммировать бюджетный инвертор нельзя — управляющие микросхемы в нём аналоговые, а замена на цифровую электронику требует незаурядных знаний схемотехники.

Однако «умений» управляющей схемы вполне достаточно, чтобы нивелировать «криворукость» начинающего сварщика, ещё не научившегося стабильно удерживать дугу. Гораздо правильнее сосредоточиться на устранении некоторых «детских» болезней, первая из которых — сильный перегрев электронных компонентов, ведущий к деградации и разрушению силовых ключей.

Вторая проблема — использование радиоэлементов сомнительной надёжности. Устранение этого недостатка сильно снижает вероятность возникновения поломок через 2–3 года эксплуатации аппарата.

Наконец, даже начинающему радиотехнику будет вполне по силам реализовать индикацию фактического сварочного тока для возможности работы со специальными марками электродов, а также провести ряд других мелких доработок.

Улучшение теплоотвода

Первый недостаток, которым грешит подавляющее большинство недорогих инверторных аппаратов — плохая схема отвода тепла с силовых ключей и выпрямительных диодов. Начинать доработку в этом направлении лучше с увеличения интенсивности принудительного обдува.

Как правило, в сварочных аппаратах устанавливают корпусные вентиляторы с питанием от служебных цепей напряжением 12 В. В «компактных» моделях принудительное воздушное охлаждение может вовсе отсутствовать, что для электротехники такого класса, безусловно, нонсенс.

Достаточно просто увеличить воздушный поток путём установки нескольких таких вентиляторов последовательно. Проблема в том, что «родной» кулер скорее всего придётся снять.

Чтобы эффективно работать в последовательной сборке, вентиляторы должны иметь идентичную форму и число лопастей, а также скорость вращения. Собрать одинаковые кулеры в «стопку» крайне просто, достаточно стянуть их парой длинных болтов по диаметрально противоположным угловым отверстиям.

Также не стоит беспокоиться о мощности источника служебного питания, как правило её достаточно для установки 3–4 вентиляторов.

Если внутри корпуса инвертора недостаточно места для установки вентиляторов, можно приладить снаружи один высокопроизводительный «канальник».

Его установка проще по той причине, что не требуется подключение к внутренним цепям, питание снимается с клемм кнопки включения.

Вентилятор, разумеется, должен устанавливаться напротив вентиляционных жалюзеек, часть которых можно вырезать, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Оптимальное направление потока воздуха — на вытяжку из корпуса.

Второй способ улучшить теплоотвод — замена штатных алюминиевых радиаторов на более производительные.

Новый радиатор нужно выбирать с наибольшим количеством как можно более тонких рёбер, то есть с наибольшей площадью контакта с воздухом.

Оптимально в этих целях использовать радиаторы охлаждения компьютерных ЦП. Процесс замены радиаторов довольно прост, достаточно соблюдать несколько простых правил:

  1. Если штатный радиатор изолирован от фланцев радиоэлементов слюдой или резиновыми прокладками, их нужно сохранить при замене.
  2. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.
  3. Если радиатор нужно подрезать, чтобы он поместился в корпус, обрезанные рёбра нужно тщательно обработать надфилем, чтобы снять все заусенцы, иначе на них будет обильно оседать пыль.
  4. Радиатор должен быть плотно прижат к микросхемам, поэтому предварительно на нём нужно разметить и просверлить крепёжные отверстия, возможно, потребуется нарезать резьбу в теле алюминиевой подошвы.

Дополнительно отметим, что нет смысла менять штучные радиаторы отдельно стоящих ключей, замене подвергаются только теплоотводы интегральных схем или нескольких высокомощных транзисторов, установленных в ряд.

Индикация сварочного тока

Даже если на инверторе установлен цифровой индикатор установки тока, он показывает не реальное его значение, а некую служебную величину, масштабированную для наглядного отображения.

Отклонение от фактической величины тока может составлять до 10%, что неприемлемо при использовании специальных марок электродов и работе с тонкими деталями.

Получить реальное значение сварочного тока можно путём установки амперметра.

В пределах 1 тысячи рублей обойдётся цифровой амперметр типа SM3D, его даже можно аккуратно встроить в корпус инвертора. Основная проблема в том, что для измерения столь высоких токов требуется подключение через шунт.

Его стоимость находится в пределах 500–700 рублей для токов в 200–300 А.

Обратите внимание, что тип шунта должен соответствовать рекомендациям производителя амперметра, как правило, это вставки на 75 мВ с собственным сопротивлением порядка 250 мкОм для предела измерения в 300 А.

Установить шунт можно либо на плюсовую, либо на минусовую клемму изнутри корпуса. Обычно размеров соединительной шины достаточно для подключения вставки длиной около 12–14 см. Изгибать шунт нельзя, поэтому если длины соединительной шины недостаточно, её нужно заменить медной пластиной, косичкой из очищенного однопроволочного кабеля или отрезком сварочной жилы.

Амперметр подключается измерительными выходами к противоположным зажимам шунта. Также для работы цифрового прибора требуется подать напряжение питания в диапазоне 5–20 В. Его можно снять с проводов подключения вентиляторов или найти на плате точки с потенциалом для питания управляющих микросхем. Собственное потребление амперметра ничтожно.

Повышение продолжительности включения

Продолжительность включения в контексте сварочных инверторов более разумно называть продолжительностью нагрузки. Это та часть десятиминутного интервала, в которой инвертор непосредственно выполняет работу, оставшееся время он должен пребывать на холостом ходу и охлаждаться.

Для большинства недорогих инверторов реальная ПН составляет 40–45% при 20 °С. Замена радиаторов и устройство интенсивного обдува позволяют увеличить этот показатель до 50–60%, но это далеко не потолок. Добиться ПН порядка 70–75% можно путём замены некоторых радиоэлементов:

  1. Конденсаторы обвязки ключей инвертора нужно поменять на элементы той же ёмкости и типа, но рассчитанные под более высокое напряжение (600–700 В);
  2. Диоды и резисторы из обвязки ключей следует заменить на элементы с большей рассеиваемой мощностью.
  3. Выпрямительные диоды (вентили), а также MOSFET или IGBT-транзисторы можно заменить на аналогичные, но более надёжные.

О замене самих силовых ключей стоит рассказать отдельно. Для начала следует переписать маркировку на корпусе элемента и найти подробный даташит на конкретный элемент. По паспортным данным выбрать элемент для замены достаточно просто, ключевыми параметрами служат пределы частотного диапазона, рабочее напряжение, наличие встроенного диода, тип корпуса и предельный ток при 100 °С.

Последний лучше рассчитать собственноручно (для высоковольтной стороны с учётом потерь на трансформаторе) и приобрести радиоэлементы с запасом предельного тока около 20%. Из производителей такого рода электроники наиболее надёжными считаются International Rectifier (IR) или STMicroelectronics.

Несмотря на довольно высокую цену, крайне рекомендуется приобретать детали именно этих брендов.

Читайте также:  Все для ремонта автокранов

Намотка выходного дросселя

Одним из наиболее простых и в то же время самых полезных дополнений для сварочного инвертора будет намотка индуктивной катушки, сглаживающей пульсации постоянного тока, которые неизбежно остаются при работе импульсного трансформатора. Основная специфика такой затеи в том, что дроссель изготавливается индивидуально для каждого отдельного аппарата, а также может со временем корректироваться по мере деградации электронных компонентов или при изменении порога мощности.

Для изготовления дросселя понадобится всего ничего: изолированный медный проводник сечением до 20 мм2 и сердечник, желательно из феррита.

В качестве магнитопровода оптимально подойдёт либо ферритовое кольцо, либо сердечник броневого трансформатора.

Если магнитопровод набран из листовой стали, его нужно просверлить в двух местах с отступом около 20–25 мм и стянуть заклёпками, чтобы иметь возможность беспроблемно прорезать зазор.

Дроссель начинает работать, начиная от одного полного витка, однако реальный результат виден, начиная с 4–5 витков. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву. Когда варить с отрывом станет затруднительно, нужно скинуть с катушки один виток и подключить параллельно дросселю лампу накаливания на 24 В.

Тонкая настройка дросселя выполняется с помощью сантехнического винтового хомута, которым можно уменьшить зазор в сердечнике, либо деревянного клина, которым этот зазор можно увеличить. Нужно добиваться, чтобы горение лампы при розжиге дуги было максимально ярким. Рекомендуется изготовить несколько дросселей для работы в диапазонах до 100 А, от 100 до 200 А и более 200 А.

Заключение

Все «навесные» дополнения, такие как дроссель или амперметр, лучше монтировать отдельной приставкой, которая включается в разрыв любой из сварочных жил посредством штекера типа байонет. Таким образом внутри корпуса инвертора сохранится достаточно пространства для вентиляции, а дополнительные устройства можно будет легко отключить за ненадобностью.

Нужно помнить, что кардинальной, глубокой модернизации провести не получится, иными словами, «РЕСАНТУ» в KEMPPI разумными силами и средствами не превратить. Однако изготовление приспособлений и мелкая доработка оборудования — отличный способ лучше изучить технологию дуговой сварки и проникнуться профессиональными тонкостями.

Собираем дешевый инвертор с чистой синусоидой (от 12В до 110В/220В)

Немного о том, почему важен инвертор именно с чистой синусоидой для обычного бытового потребителя. Не вдаваясь в дебри электротехники, чисто на бытовом уровне, многие электроприборы будут работать, только если форма выходного сигнала — чистый синус, другие приборы будут работать и на меандре, но со значительной потерей мощности и с потенциальным риском выхода из строя. К рисковым приборам относятся холодильники, насосы, стиральные машинки, котлы отопления и т.д.Форма выходного сигнала не имеет особого значения для большинства современных телевизоров, светодиодных ламп, приборов имеющих собственные блоки питания, например ноутбук. Соответственно цена на инвертор (или бесперебойный источник питания) с чистой синусоидой существенно выше.В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам как сделать недорогой инвертор с чистой синусоидой от 12 В до 220 В (DC-AC) с нуля. Проект основан на недорогом модуле платы драйвера EGS002 SPWM. Плата инвертора может обрабатывать до 1 кВт (в зависимости от размера трансформатора). На создание этого проекта было потрачено около 30 долларов.Инструменты и материалы:- Модуль драйвера инвертора EGS002 SPWM;- МОП-транзисторы IRF3205 или IRLB4132 — 16 шт;- Трансформатор 12 В — 220 В (500 Вт / 1000 Вт);

— Комплект изоляции транзисторов — 16 шт.;

— Транзистор TIP31C NPN;- Стабилизатор напряжения L7805;- Диод 1N4007 (8 шт.);- Термистор NTC 10 кОм;- Многооборотный триммер 10 кОм;- Резистор 10 Ом (4 шт.);- Резистор 2,2 кОм;- Резистор 10 кОм (4 шт.);- Резистор 100 кОм (2 шт.);- Конденсатор 470 нФ 25v;- Конденсатор 2,2 мкФ 350 В;- Конденсатор 2.2 мкФ 25В;- Конденсатор 10 мкФ 25 В;- Конденсатор 100 мкФ 25 В;

-Сенсибилизированная плата;

-Вентилятор 12В;- Проявляющий раствор (гидроксид натрия);- Травитель (Хлорид железа);- Ножовка по металлу;

-Паяльные принадлежности;

-Пластиковый ящик;Шаг первый: о проектеНемного общей информации о проекте.В электростанциях используются генераторы, которые генерируют чистый синусоидальный сигнал. Все наши приборы переменного тока изначально были разработаны для работы с этой формой волны.Несколько лет назад синусоидальные инверторы были чрезвычайно дорогими (200-1000 долларов), и в результате прямоугольная волна и модифицированная прямоугольная волна стали обычным и доступными вариантом.Инверторы с волной прямоугольной формы менее эффективны и могут повредить чувствительные приборы.Помимо того что инверторы прямоугольной формы являются дешевыми они создают неприятные гудящие звуки в двигателях, трансформаторах и т.д. Поэтому мастер и решил изготовить инвертор с чистой синусоидой.

  • Особенности проекта.
  • Текущая защита
  • ЖК-экран
  • Мастер предупреждает:

Трансформатор можно заменить для работы с выходами 110В / 220В / 230В.Устройство имеет обратную связь по выходному напряжению (постоянное выходное напряжение переменного тока)Неискаженный чистый синусоидальный выход (с нагрузкой)Выбираемая выходная частота (60 Гц / 50 Гц)Защита от напряженияТемпературная защитаАктивное охлаждениеМодульная конструкция с возможностью замены комплектующихПроект состоит из двух частей. Сначала мы разбираем первую, часть и по мере выхода второй, она будет представлена на обозрение читателей. Во второй части мастер планирует улучшить проект.Ожидается, что следующая конструкция индуктора с одной катушкой будет иметь меньший форм-фактор, более высокую эффективность преобразования и более низкое энергопотребление в режиме ожидания. Комплектующие будут заменены на SMD-компоненты. Будет произведен еще ряд улучшений.Будьте особенно осторожны с этим проектом, так как он дает на выходе «высокое напряжение — большой ток». Плата была разработана для трансформатора мощностью 1 кВт. Из-за его отсутствия я смог приобрести только лишний трансформатор ИБП мощностью 500 Вт 12 В — 220 В. Насколько мне известно, я смог добиться только 400 Вт с минимальным искажением синусоидальной волны. Во второй части видеоурока будет показан процесс устранения неполадок и подключения к большему трансформатору. В части 3 будет показан процесс разработки инвертора для конкретного пользователя с использованием модуля EGS002, а в части 4 — о создании лучшего инвертора с входом 48 В для моей автономной солнечной панели.Шаг второй: о плате EGS002EGS002 — это универсальное комплексное решение за 3 доллара для создания инверторов с чистой синусоидой. Можно построить из него инверторные блоки малой мощности и высокой мощности. Прямо из коробки, это еще не инвертор. Чтобы превратить его в функциональный инверторный аппарат, нужна обвязка.Хорошие высокомощные коммерческие инверторы с чистой синусоидой очень дороги. и их цена варьируются от 120 до 400 долларов. С EGS002 вы можете проектировать всевозможные инверторы с входным напряжением, выходным напряжением и номинальной мощностью по вашему выбору. Общая стоимость проекта состовляет около 20 долларов, что в десятки раз меньше.Теперь рассмотрим, что есть на плате EGS002.

Микроконтроллер SOIC EG8010 — EGS002 использует микросхему микроконтроллера EG8010 ASIC (специализированная интегральная схема), для вывода логических сигналов SPWM для управления инверторами H-Bridge.

Микросхема также оснащена входами / выходами, специально разработанными для контроля напряжения замкнутого контура, контроля тока отключения, контроля температуры и вывода привода вентилятора.

В отличие от проекта инвертора на базе Arduino, чип предварительно запрограммирован и готов к использованию.

Драйвер MOSFET / IGBT со стороны высокого и низкого уровня — плата также содержит два драйвера MOSFET IR2110S для управления N-канальным H-мостовым MOSFET для SPWM и переключения полярности на трансформатор или катушку индуктивности. OP-AMP для измерения тока — на плате есть OP-AMP LM393 для усиления напряжения от шунтирующего резистора.

Усиленное напряжение возвращается на аналоговый вход EG8010, поскольку микросхема использует его для защиты от перегрузки по току.Выход на ЖК-дисплей — микроконтроллер EG8010 уже был предварительно запрограммирован для работы с собственным ЖК-дисплеем. Вы можете добавить доллар к EGS002 за 3 доллара, чтобы получить дополнительный ЖК-экран.

Отображает выходное напряжение, ток, температуру и частотный режим.Одинарный светодиодный индикатор ошибки — на плате есть один красный светодиод, который будет мигать определенное количество раз, отображая ошибки для устранения неполадок.Ознакомится с документацией по плате EGS002 и аналогичной EG8010 можно скачав pdf ниже.

EG8010 IC Datasheet.pdf

EGS002 SPWM Driver Board Datasheet.pdfШаг третий: настройка EGS002 (выбор 60 Гц и 50 Гц)Сзади платы в верхней левой части есть паяльных площадок для настройки определенных параметров платы. Для установки нужных параметров можно посмотреть таблицу в конце шага или прочесть краткое руководство.

  1. Установка частоты переменного тока.
  2. Подсветка ЖК-дисплея.
  3. Режим плавного пуска.
  4. Deadtime

В зависимости от страны или континента, в котором вы живете, частота переменного тока устройства будет варьироваться. Например: на Филиппинах и в Америке это 60 Гц, в Индии, Китае и Европе (и в России) это 50 Гц. По умолчанию на плате установлено 50 Гц.Для установки на 60 Гц нужно припаять перемычку JP1 и снять JP5.Если у вас есть комбинированный комплект EGS002 + ЖК-дисплей, вы можете отключить светодиодную подсветку ЖК-экрана для экономии энергии. Также можно припаять переключатель к JP9, чтобы иметь возможность включать и выключать его в любое время. По умолчанию он включен.Включение подсветки ЖК-дисплея — перемычка JP9.Режим плавного пуска — полезная функция, позволяющая предотвратить скачок потребляемой мощности после подключения источника постоянного тока к инвертору при подключенной нагрузке. В режиме плавного пуска напряжение будет медленно увеличиваться до установленного вами выходного напряжения в течение 3 секунд (например: 0-220 В за 3 секунды). Это также предотвращает появление искр при подключении инвертора к батарее. Если вы планируете построить схему ИБП, вам придется отключить ее.Для включения режима плавного пуска — установите перемычку JP2 и снимите JP6.Deadtime — это время в секундах, в течение которого полевые МОП-транзисторы должны отключиться перед переключением фаз. Это сделано для предотвращения перекрестной проводимости (быстрого короткого замыкания) через полумостовой МОП-транзистор (пара вертикальных МОП-транзисторов) во время высокоскоростного переключения установки Н-моста. Есть четыре режима . По умолчанию установлено 300 нс, что является наиболее приемлемым для большинства задач.Для изменения настроек на пользовательские: 300 нс — перемычка JP7 и JP8. 500 нс — перемычка JP3 и JP8. 1.0us — перемычка JP4 и JP7. 1,5 мкс — перемычка JP3 и JP4Шаг четвертый: схемыЛевая часть схемы относится к тому, что находится на плате EGS002, а правая — к схеме, которую нужно будет смонтировать, чтобы построить полностью функциональный инвертор. Мастер связал контакты стока MOSFET, охлаждающий вентилятор 12 В и контакт 12 В платы EGS002 как Vcc (источник входного питания). Обратите внимание, что 12-вольтовый вывод EGS002 — это то, что обеспечивает управляемые выходы драйвера IR2110S для затворов полевых МОП-транзисторов. Это означает, что максимальное входное напряжение для инвертора ограничено максимальным напряжением затвора MOSFET (обычно 20 В) и максимальным входным напряжением регулятора 5 В (35 В для 7805). В дальнейшем он планирует еще одно руководство по системам инверторов с более высоким входным напряжением (24 В / 48 В / 72 В).Также он подключил четыре полевых МОП-транзистора параллельно для каждого из 4-х полевых МОП-транзисторов, используемых в монтаже H-моста, что в сумме дает 16 МОП-транзисторов. Это было сделано для уменьшения сопротивления системы в открытом состоянии для установки более мощных трансформаторов (+1 кВт при 12 В). Вы можете оставить некоторые слоты MOSFET пустыми для схем 4/8/12 MOSFET.Шаг пятый: дизайн печатной платыВы можете изготовить свою собственную самодельную печатную плату или выбрать профессиональное изготовление печатных плат на соответствующем сайте. Для этого проекта мастер решил сделать самодельную двустороннюю печатную плату. Вместо переноса тонера он использовал метод изготовления светочувствительной печатной платы, аналогичный тому, что используют фабрики. Способ удобен для струйной печати, в отличие от технологии переноса тонера.Скачать файлы для печати или самостоятельного изготовления плат можно ниже. Файлы gerber также были включены в zip-архив. Можете заказать печатные платы на PCBway без загрузки gerber, просто кликнув на две верхние ссылки ниже.

Читайте также:  Ремонт авто газовой аппаратуры

Основная плата инвертора

Плата для подключения фильтровПакет файлов:схема, печатная плата и файлы документации для загрузки в zip- архивеPDF — файлы:

Коммутационная плата фильтра (нижний слой) .PDF

Основная плата инвертора (нижний слой) .PDFОсновная плата инвертора (верхний слой) .Шаг шестой: изготовление платыДальше мастер приступает к изготовлению плат. Вместо переноса тонера он использовал метод изготовления светочувствительной печатной платы, аналогичный тому, что используют фабрики. Он удобен для струйной печати, в отличие от технологии переноса тонера.

Печатает макет и отрезает плату по размеру.Дальше снимает светозащитную пленку с печатной платы. Если не использовать прозрачную пленку для разводки печатной платы, то можно нанести немного детского крема, чтобы сделать распечатку на бумаге полупрозрачной, это позволит свету проходить сквозь бумагу. Затем помещаем плату с макетом под УФ-лампу на 7 минут или на 10-15 минут под люминесцентную лампу.

После процесса фотоэкспозиции погружает фотоэкспонированную печатную плату в проявочный раствор (поставляемый с пакетами светочувствительных печатных плат). Используемое химическое вещество — щелочь или гидроксид натрия, смешанные с водой. В конечном итоге проявятся следы маски.Далее помещает плату в травильный раствор с хлоридом железа.После травления промывает плату и удаляет остатки краски.

Шаг седьмой: монтажСверлит отверстия в радиаторе.Одним из ограничений самодельных печатных плат является отсутствие проводящих сквозных отверстий и переходных отверстий. Мастер разработал печатную плату для работы со сквозными отверстиями. Просто зачистите сплошной провод и припаяйте его, чтобы соединить сильноточные линии с каждой стороны.

Можно залудить следы припоем, чтобы обеспечить больший ток и предотвратить окисление меди в будущем.Дальше монтирует плату согласно схемы. Как было сказано в предыдущем шаге, домашние печатные платы не имеют сквозных отверстий. Обязательно припаяйте ножки компонентов к верхней и нижней медным площадкам.Отмечает и сверлит отверстия в радиаторе.

Мастер использует полевые МОП-транзисторы в корпусе TO-220. Металлический язычок МОП-транзистора технически привязан к его истоку. Необходимо обеспечить электрическую изоляцию, чтобы избежать проводимости между другими наборами полевых МОП-транзисторов. Добавьте немного термопасты.Нанесите изоляционную прокладку (слюда / стекловолокно).Добавить термопасту.

Добавить пластиковую втулку (винтовая изоляция).Прикрутите болты к радиатору.На печатной плате также отсутствует паяльная маска. Возьмите клейкую ленту и изолируйте нижнюю часть радиатора, чтобы он не закоротил медные дорожки на верхнем слое печатной платы.В цепи используется шунтирующий резистор для измерения тока и защиты от перегрузки по току.

Вместо громоздких резисторов большой мощности можно использовать сплошной медный провод в качестве импровизированного низкопрофильного шунтирующего резистора. Мастер зачистил медный одножильный провод диаметром 2 мм, отрезал его до 60 мм, согнул и припаял к плате.

Между радиаторами устанавливает конденсатор емкостью 3300 мкФ 25 В на землю и вход питания +12 В постоянного тока для повышения стабильности.Датчик NTC 10 кОм должен быть подключен к контактным площадкам на плате для контроля температуры. Если вы не планируете использовать датчик температуры, просто подключите к нему резистор 10 кОм.

С другой стороны, инвертор все равно будет работать с охлаждающим вентилятором 12 В или без него.Плата EGS002 продается отдельно и в комплекте с дисплеем и 7-контактным разъемом. Просто подключите контакты ЖК-дисплея к выходу на ЖК-дисплее EGS002. Как на ЖК-дисплее, так и на плате EGS002 есть надписи о том, где его подключить.Припаивает провода трансформатора к плате и провода к входу питания.

Конденсатор фильтра должен быть добавлен для сглаживания грубого и остроконечного выходного сигнала от трансформатора. Согласно таблице данных, должен работать простой конденсатор 2,2 мкФ + 350 В (неполяризованный). Мастер сделал для него простую коммутационную плату, подключив к ней параллельно три винтовых клеммы.

Пара проводов идет к высоковольтному выходу трансформатора, другая пара — к розетке, а третья пара — обратно к входу обратной связи основной платы инвертора.Вот как выглядят осциллограммы с конденсатором и без него.Шаг восьмой: калибровка выходного напряжения и тестирование устройстваПеред использованием инвертора обязательно откалибруйте выходное напряжение.

В собранном проекте инвертора предусмотрена регулировка с обратной связью по выходному напряжению. Это означает, что пользователь может установить конкретное выходное напряжение, и инвертор будет стараться поддерживать это заданное выходное напряжение, даже когда напряжение падает, когда батарея (источник питания) начинает разряжаться.

У этой настройки есть предел: если ваш инвертор больше не может поддерживать установленное выходное напряжение, светодиод ошибки будет мигать, и инвертор автоматически отключится.Подключите вольтметр к выходу переменного тока.Установите вольтметр на диапазон переменного тока.Включите инвертор.Поворачивая подстроечный резистор выставьте напряжения (220 В / 230 В).

Во время тестирования мастер подключил литий-ионный аккумулятор 3S6P 18650 в качестве источника питания. Для теста он выбрал литий-ионный аккумулятор, так как каждая ячейка может дать 20 А или всего 120 А. Что касается выходного сигнала, то ему удалось получить только около 400 Вт на выходе с чистой формой выходного сигнала. Дальше инвертор просто отключается. Но, как уже говорилось, мастер продолжает работать над улучшением устройства. Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: Печатная плата Инвертор

8.4

Идея

8.7

Описание

9.1

Исполнение

Итоговая оценка: 8.75

Ссылка на основную публикацию