Il Micro-GT power inverter è un minishiel sviluppato per la scheda di controllo a microcontrollore nota come Micro-GT mini, ma può essere interfacciato a qualsiasi sistema a microntrollore.

Lo schema elettrico sotto riportato è facilmente interpretabile dato che si compone di sezioni facilmente individuabili:

• Sezione oscillatore per la generazione del PWM hardware.
• sezione di controllo TTL.
• sezione di controllo di potenza switching
• sezione di inversione di marcia "ponte H" a sicurezza intrinseca
• modulo di ricircolo opzionale (esterno)
• modulo di alimentazione.

Sezione PWM hardware

Questo minishield è ampiamente senzionabile, consente quindi la presa del controllo da parte del Microprocessore a diversi livelli dello schema, ad esempio, se non si è in grado di sviluppare il segnale PWM tramite il firmware lo si può generare hardware dato che questi contiene un Timer NE555, tarato per oscillare a una frequenza di circa 22Khz. Per i motori che normalmente impiego (motoriduttori DC a 24V, oppure a 36VDC), la frequenza ottimale di funzionamento è di 22Khz. Per approfondimenti sul funzionamento del Timer NE555 usato come generatore PWM si rimanda alla pubblicazione fatta sul mio sito web, www.gtronic.it sulla pagina elettronica hobbistica, capitolo ottavo del tutorial "Let's GO PIC!!!".

Alcuni calcoli fondamentali

La frequenza di oscillazione e' data dalla formula f=1/T dove con T si indica il periodo [s]
Il periodo T vale 0,693*(R1+2*R2).
Il tempo in cui l'uscita e' attiva vale Ton= 0,693*(R1+R2)*C1
Il tempo in cui l'uscita e spenta vale Toff=0,693*(R2)*C1
Il rapporto tra il tempo in cui l'uscita e' alta e quello totale del periodo e' il ciclo utile pari a D=T1/T Online e' possibile trovare degli abachi che permettono il calcolo della frequenza di oscillazione del multivibratore astabile eseguito nella modalita' che ho descritto, ovvero che suggeriscono il corretto valore di R1,R2, C1 in base alla frequenza che si desidera ottenere. Consiglio ai volenterosi di inserire le formule soprascritte in un foglio excell e auto costruirsi questo abaco..

La generazione del segnale PWM, utile come regolatore della potenza trasmessa, e' ottenibile come variante di questa soluzione circuitale. Si tratta di mantenere costante il periodo T (inverso del frequenza) e dare la possibilità a un controllo manuale di variare il latch alto rispetto a quello basso, ovvero quello normalmente conosciuto come ciclo utile (D.C. duty cycle). Il trucco consiste nel costringere le correnti di carica e scarica del condensatore C1 a transitare in porzioni di resistenza variabile diversa e manualmente regolata. Tale trucco si attua inserendo due diodi 1N4148 .
Ecco come diversificare i percorsi di carica e scarica della capacità:

La fase di carica, internamente soggetta alle comparazioni con le due soglie 1/3Vcc e 2/3 Vcc, avviene nella maglia R1+R2 a cui si aggiunge la porzione di trimmer inserita. Si giunge al condensatore C1 tramite il diodo D2, l'altro ramo risulta interdetto a causa del diodo D1 in contro polarizzazione. Nella fase di scarica si interdice D2 e va in conduzione diretta D1 che permette la scarica tramite la porzione inserita del trimmer (anche nulla) attraverso il pin 7 dietro a cui abbiamo visto esserci il BHT, npn interno al chip comunemente chiamato discharge. Anche se non e' proprio vero il periodo e' pressoché costante (all'oscilloscopio noterete delle piccole variazioni).
Rimane il problema della frequenza di risonanza dell'eventuale motore DC collegato, questa e' specifica del motore in uso e andrebbe chiesta al costruttore perché le misure i i calcoli da farsi non sono semplici. Tipicamente tra i 12 e i 22 Khz si ha una buona resa.
Empiricamente si ha una frequenza accettabile quando il motore non emette strani rozii e fischi. Quasi certamente si cade in errore nelle frequenze foniche attorno al chiloHertz.

NOTA BENE: Le difficoltà incontrate al caricamento di schemi ed immagini mi impongono di rinunciare alla pubblicazione dell'articolo completo su questo sito. potete comunque trovare l'articolo in copia all'indirizzo:

http://www.gtronic.it/energiaingioco/it/scienza/cap15_power_inverter.htm

ad.noctis as Marco Gottardo