Все мы, время от времени, сталкиваемся с перебоями электроэнергии в наших домах или офисах. Во время отключения мы, обычно, используем в качестве резервного источника питания переходник с 12 вольт на 220 или инвентор. Для работы генератора нужен бензин или дизельное топливо, а еще он очень шумный. Мы не будем здесь рассматривать использование генератора. Сейчас мы поговорим об инверторе (автомобильном преобразователе напряжения с 12 на 220 В).

Источником питания в инверторе с 12 в 220 служат аккумуляторы с постоянным напряжением. Такой тип инвертора является самым распространенным. Простой преобразователь напряжения с 12 на 220В, сделанный своими руками может использоваться для питания приборов средней мощности. Для потребителей электроэнергии большой мощности предпочтительнее использовать генераторы электрической энергии.

Наиболее распространенным типом инвертора, который часто встречается в повседневной жизни, является ИБП (источник бесперебойного питания). Обычно ИБП используется для поддержания работы компьютера в случае отключения электроэнергии. ИБП обеспечивает питание до тех пор, пока не разрядится его аккумулятор.

ИБП – это система, которая преобразует постоянный ток в переменный. Таким образом, ИБП потребляет электроэнергию постоянного тока от аккумулятора, и выдает напряжение переменного тока. Сейчас мы, с помощью приложения EasyEDA, спроектируем инвертор переменного тока напряжением 12 – 220 В мощностью 100 Вт. Схема этого инвертора очень проста.

Прежде чем идти дальше, давайте познакомимся с EasyEDA – программным обеспечением, используемым для проектирования схем и их моделирования, а также для разработки схем печатных плат. EasyEDA является онлайн-приложением, поэтому вам не придется загружать и устанавливать на компьютер какую-либо программу, вы можете просто зарегистрироваться, войти на сайт и работать там. Так как это онлайн-инструмент, то он не зависит от операционной системы, и с ним можно работать из любой среды (Windows / Linux / Mac) и браузере (Internet Explorer / Firefox / Chrom / Safari).

Поскольку на компьютер ничего загружать не нужно, то и вирусы или вредоносные программы к вам не попадут. После того, как вы создадите проект, вам не нужно беспокоится о его местонахождении, поскольку он будет хранится на веб-сайте EasyEDA. Таким образом, вы сможете получить доступ к файлу в любое время и с любого устройства. Веб-сайт EasyEDA является многообещающим инструментом для любителей электроники и инженеров, так как он постоянно развивается и получает новые функции.

Шаг 1: Необходимые компоненты

• Аккумулятор на 12 вольт.
• Резистор номиналом 47 кОм.
• Два конденсатора емкостью 1000 мкФ.
• Конденсатор емкостью 4700 мкФ.
• Потенциометр номиналом 10 кОм.
• Два резистора номиналом 1 кОм.
• Два резистора номиналом 10 кОм.
• Два диода 1N5408.
• Микросхема CD4047.
• Конденсатор емкостью 4,7 мкФ.
• Понижающий трансформатор с центральным отводом во вторичной обмотке (220 В – 12В-0-12В) (10 А).
• Два полевых транзистора IRF540N.
• Провода.

Шаг 2: Понижающий трансформатор на 10 ампер 12В-0-12В

Полевые транзисторы IRF540N следует устанавливать на радиатор. Без радиатора, транзисторы перегреются. IRF540N – это MOSFET-транзистор с n-каналом.

Также для повышающего трансформатора с 12 на 220 используйте хороший провод. Если вы будете использовать провода малого сечения, то в них будут возникать значительные потери энергии, а при больших токах, они станут нагреваться и даже могут сгореть.

Шаг 3: Разрабатываем принципиальную схему 100-ваттного преобразователя напряжения в EasyEDA

Для начала, перейдите на сайт EasyEDA: ссылка. Изображение веб-сайта показано на рисунке.

Нажмите кнопку LOGIN, чтобы создать учетную запись. Если у вас есть учетная запись Google или QQ, то вы можете войти с ее помощью.

Шаг 4: Рисуем схему с помощью EasyEDA

После создания учетной записи, нажмите New Project (Новый проект). Для создания схемы, используйте необходимые компоненты из библиотек. Если вы не можете найти какого-либо компонента, выберите пункт меню More Libraries (Еще библиотеки), а затем найдите нужный вам компонент, как показано на рисунке.

Выбирайте компоненты на левой панели и чертите схему. Чтобы вставить нужный компонент, нажмите на него, а затем щелкните на свободном месте на холсте. Щелкните правой кнопкой мыши или нажмите кнопку «Esc» на клавиатуре, чтобы отвязать компонент. Соединения компонентов выполняются перетаскиванием точек их контактов от одного до другого, как это обычно делается в программах для рисования схем. Чтобы изменить свойства или атрибуты компонента, щелкните на нем и измените параметры на правой боковой панели.

Некоторые параметры можно отредактировать с помощью кнопки с изображением синей шестерни, расположенной на верхней панели. Можете попробовать поработать с этими примерами: Примеры EasyEDA.

После завершения работы, сохраните схему под каким-нибудь именем, и далее перейдем к имитации работы схемы.

Шаг 5: Имитация работы схемы в EasyEDA

После сохранения проекта, нажмите зеленую кнопку на верхней панели и выберите Run the document (Запустить документ).

Затем нужно провести настройку моделирования. На рисунке вы можете видеть, что имеется возможность использования пяти типов имитации.

К выходу инвертора будут подключаться бытовые приборы, которые должны работать при частоте переменного тока 50 Гц. Поэтому, настроим время пуска и останова моделирующего графика.

После завершения моделирования, вы увидите в окне терминала поучившийся у вас график. Перетащите датчик в точку на схеме, в которой желаете увидеть форму сигнала, и она отобразится в окне терминала.

У вас должен получится график, показанный на фото выше. Изображение графика может быть сохранено и экспортировано в различные форматы (JPG, PDF, PNG и др.).

Шаг 6: Проектируем макет печатной платы с использованием EasyEDA

:

Для проектирования печатной платы, нажмите кнопку с ее изображением на верхней панели (см. фото выше). После нажатия кнопки, вы попадете в конструктор плат, где вам будет предложено выбрать подходящий вариант платы. Выберите наиболее подходящий для вас.

После этого компоненты будут распределены на макете плате, как показано на рисунке.

Расставьте все компоненты по порядку, как вы расставляете книги на полке. Вам нужно организовать расстановку деталей на макете так, чтобы ввод напряжения был с одной стороны платы, а вывод – с другой.

Следите за тем, чтобы голубые линии на макете не пересекали друг друга и не находились слишком близко друг к другу.
После завершения проектирования макета, у вас получится что-то похожее на изображенное на рисунке.

Шаг 7: Экспортируем файл проекта и распечатываем его

Выберите в меню File (Файл) пункт Print (Печать). Распечатайте проект печатной платы, выбрав необходимые слои. Так как слой у вас один, оставьте конфигурацию как есть.

Шаг 8: Как изготовить печатную плату?

Для самостоятельного травления платы, распечатайте рисунок на прозрачной пленке для принтера или закажите травление специализированной фирме.

Многие не знают, как и где можно заказать изготовление печатной платы, и проводят много времени в интернете в поисках компаний-производителей печатных плат. EasyEDA избавит вас от этой проблемы. Вы сможете заказать изготовление сразу после окончания проектирования. Более того, если вы столкнетесь с трудностями, вы можете обратиться к руководству по заказу печатных плат, которое все вам разъяснит. EasyEDA также предоставляет пользователям возможность загружать файлы Gerber, которые вы можете бесплатно скачать и заказать плату в любой компании-производителе.

Шаг 9: Принцип работы схемы

Ядром схемы является микросхема CD4047. Эта микросхема представляет собой экономичный мультивибратор-автогенератор, управляемый логическими цепями. CD4047 генерирует тактовые импульсы с частотой 50 Гц. Частота задается конденсатором C2 и резистором R1. Период времени сигнала равен:

T = 4,71*R1*C2.

Чтобы получить частоту 50 Гц (1/T), нужно подобрать параметры R1 и C2. Примите емкость постоянной, и меняйте сопротивление потенциометра. В этом случае вам нужен осциллограф для точной настройки потенциометра. Если осциллографа у вас нет, выберите конденсатор емкостью 4,7 мкФ и резистор номиналом 1 кОм. Вы получите частоту 47 Гц, что подойдет для питания несложных устройств. Для получения более точной частоты, вам нужно подобрать сопротивление точнее.

Микросхема самодельного инвертора с 12 в 220 генерирует тактовые импульсы, которые передаются на n-канал MOSFET-транзисторов, которые, в свою очередь, подают усиленные сигналы на трансформатор. Трансформатор увеличивает напряжение с 12 до 230 В. Каждый раз, когда импульс поступает на затвор транзистора, на выходе получается полупериод величиной 220 В. Следующий импульс поступает на второй транзистор, генерируя второй полупериод 220 В. Таким образом, при включении и выключении двух полевых транзисторов с частотой 50 Гц, мы получим на выходе трансформатора сигнал частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

Итак, мы построили схему преобразователя напряжения с 12 В постоянного тока в 220 В переменного.

Для получения дополнительной информации посетите сайт: ссылка.