Krug neprekidnog napajanja "uradi sam". Domaći besprekidni izvor napajanja Šal, dijagram i kratki opis procesa

UPS-i služe za zaštitu raznih vrsta električne opreme, prvenstveno računalne opreme, od strujnih udara, a mogu podržati i njihov rad nekoliko minuta, sati ili čak dana tijekom potpunog nestanka struje

Neprekidni izvor napajanja može se nositi sa sljedećim električnim problemima: potpuno isključenje elektroenergetske mreže, visokonaponski impulsni šum, dugotrajni i kratkotrajni udari napona; visokofrekventni šum ili smetnje koje se javljaju u električnoj mreži, odstupanje frekvencije veće od 3 Hz.

Važni parametri UPS-a su vrijeme potrebno za prebacivanje opterećenja na napajanje iz baterija i trajanje baterije.

Neprekidno napajanje je osnova konstrukcijskog kruga

Dizajn rezervnog UPS-a u načinu rada, trošilo se napaja iz električne mreže, koju besprekidni izvor napajanja pasivnim filtrima filtrira za visokonaponske impulse i elektromagnetske smetnje.

Ako mrežni napon odstupa iznad normaliziranih vrijednosti, opterećenje se automatski spaja na baterijsko napajanje pomoću inverterskog kruga, koji je uključen u svaki UPS. Čim se mrežni napon vrati u normalu, besprekidni izvor napajanja će prebaciti opterećenje na napajanje iz mreže.

Interaktivni UPS dijagram sličan rezervnom krugu, ali dodatno je na ulazu ugrađen stabilizator koraka napona temeljen na autotransformatoru, koji vam omogućuje regulaciju izlaznog napona. Tijekom normalnog rada, UPS-ovi koji rade prema interaktivnom krugu ne reguliraju frekvenciju, ali u nedostatku napona počinje se napajati iz pretvarača s baterijom. Prednost ove sheme je kraće vrijeme prebacivanja. Osim toga, pretvarač je sinkroniziran s ulaznim naponom.

Dvostruka konverzija UPS kruga radi na sljedeći način: ulazni izmjenični napon se pretvara u istosmjerni, zatim natrag u izmjenični pomoću pretvarača. U nedostatku ulaznog napona, prebacivanje opterećenja na baterijsko napajanje događa se trenutno, budući da su baterije stalno spojene na krug.

Glavni blokovi i komponente koje mogu biti uključene u UPS:

Preklopni uređaj
Mrežni filter
Punjač
Akumulatorska baterija
Pretvarač: AC-DC pretvarač, DC stabilizator napona, DC-AC pretvarač
Uređaj za premošćivanje
Trenutni senzor
Filter izvora
senzor temperature
Sučelje
Uređaj za prikaz

Ulazni mrežni napon 220V, 50Hz dovodi se preko sklopnog uređaja i prenaponskog filtra do punjača. Zaštita od prenapona je neophodna kako bi se spriječile smetnje od ulaska u mrežno napajanje; punjač puni bateriju ako je mrežni napon dostupan.

Inverter je uključen u svaki UPS. Izgrađen je na temelju poluvodičkog pretvarača istosmjernog napona iz baterije u izmjenični napon koji se dovodi do opterećenja. Često inverter kombinira funkcije i samog pretvarača i punjača. Ovisno o vrsti UPS-a, pretvarač proizvodi napon različitih oblika

Premosnica je sklopni uređaj. Ovaj uređaj se koristi za izravno povezivanje ulaza i izlaza UPS-a, eliminirajući strujni krug redundantnosti.

Premosnica obavlja sljedeće funkcije:

uključivanje ili isključivanje UPS-a

prijenos opterećenja s pretvarača na premosnicu u slučaju preopterećenja i kratkih spojeva na izlazu

prijenos opterećenja s pretvarača na premosnicu kako bi se smanjili gubici električne energije

Statička premosnica sastavljena je na temelju tiristorskog prekidača od paralelno spojenih tiristora natrag u leđa. Ključ kontrolira upravljački sustav UPS-a

Uklopno napajanje je uzeto spremno za 28 V, 50 A, ali možete ga sami sastaviti i ima jako puno krugova. Dva serijski spojena automobilska akumulatora od 12 V spojena su na sklopno napajanje. Inverter je također korišten gotov, budući da je cijena njegovih komponenti gotovo dvostruko veća od gotovog uređaja. Ovaj UPS je dovoljan za gotovo jedan dan potrošnje energije u maloj privatnoj kući. U slučaju dužeg prekida rada, a u našim sibirskim prostranstvima to se često događa, uključim dizel generator na 6 sati.

UPS dijagram

Naš UPS dizajniran je za sljedeće mogućnosti: izravna pretvorba iz izravnog napona od 12 volti u izmjenični napon od 220 V s frekvencijom od 50 Hz. Maksimalna snaga ovog UPS kruga je 220 W. Obrnuta pretvorba koristi se za punjenje baterije. Struja punjenja 6 A. Krug omogućuje brzo prebacivanje iz izravne pretvorbe u obrnuti način rada.

Na radio komponentama VT3, VT4, R3...R6, C5, C6 napravljen je generator takta koji generira impulse s frekvencijom ponavljanja od 50 Hz. Generator postavlja način rada bipolarnih tranzistora VT1, VT6. Namoti IIa, IIb transformatora spojeni su na njihov kolektorski krug. Mrežni filtar je sastavljen na pasivnim komponentama C1, C2, L1, a filtar generatora takta baziran je na radio elementima VD1, SZ, C4.

UPS je vrlo isplativ uređaj. Sve dok radi, korisnik nema problema s napajanjem. No, funkcionalnost ovog uređaja ne završava tu. Najjednostavnija modifikacija besprekidnog napajanja omogućuje stvaranje uređaja kao što su pretvarač, napajanje i punjenje na njegovoj osnovi.

Kako pretvoriti besprekidni izvor napajanja u pretvarač napona 12/220 V

Pretvarač napona (inverter) pretvara 12-voltnu istosmjernu struju u izmjeničnu struju, istovremeno povećavajući napon na 220 volti. Prosječna cijena takvog uređaja je 60-70 američkih dolara. Međutim, čak i vlasnici istrošenih izvora neprekidnog napajanja s funkcijom pokretanja baterije imaju vrlo realne šanse dobiti ispravan pretvarač za gotovo ništa. Da biste to učinili, trebate učiniti sljedeće:

Otvorite kućište UPS-a.

Rastavite bateriju uklanjanjem dvije žice s terminala za pohranu - crvene (na plus) i crne (na negativ).

Uklonite zvučnik - uređaj za zvučnu signalizaciju sličan centimetarskom podlošku.

Zalemite osigurač na crvenu žicu. Većina dizajnera preporučuje korištenje osigurača od 5 A.

Spojite osigurač na “ulazni” kontakt UPS-a - utičnicu u koju je umetnut kabel za spajanje neprekidnog napajanja na utičnicu.

Spojite crnu žicu na slobodni kontakt "ulazne" utičnice.

Uzmite standardni kabel za spajanje UPS-a na utičnicu i odrežite utikač. Spojite konektor na ulaznu utičnicu i odredite boje žica koje odgovaraju crvenim i crnim kontaktima.

Spojite žicu od crvenog kontakta na pozitivni pol baterije, a od crnog na negativni.

Uključite UPS.

Unutarnji dijelovi Eaton 5P 1150i UPS-a

Ovu transformaciju dopuštaju samo besprekidni izvori napajanja s funkcijom pokretanja baterijom. To jest, UPS se u početku mora moći uključiti iz, bez spajanja na utičnicu.

Ako UPS ima standardnu ​​utičnicu, 220 volti se može ukloniti iz njegovih kontakata. Ako nema takve utičnice, zamijenit će je produžni kabel spojen na "izlaznu" utičnicu neprekidnog napajanja. Produžni utikač se uklanja, nakon čega se žice zalemljuju na kontakte "izlazne" utičnice.

Glavni nedostaci takvih pretvarača:

• Preporučeno vrijeme rada za takav pretvarač je do 20 minuta, budući da UPS-ovi nisu dizajnirani za dugotrajni rad na baterije. Međutim, ovaj se nedostatak može ukloniti ugradnjom računalnog ventilatora koji radi od 12 V u kućište UPS-a.
• Nedostatak regulatora punjenja baterije. Korisnik će morati povremeno provjeravati napon na stezaljkama pogona. Da biste uklonili ovaj nedostatak, možete ugraditi obični automobilski relej u dizajn pretvarača lemljenjem crvene žice iza osigurača na pin 87. Ako je pravilno spojen, takav relej će isključiti napajanje kada napon baterije padne ispod 12 volti.

Kako napraviti napajanje iz neprekidnog napajanja

U ovom slučaju, od cjelokupnog dizajna besprekidnog napajanja, samo . Stoga će korisnik koji odluči preraditi UPS na ovaj način morati ili uništiti cijeli UPS, ostavljajući samo kućište i transformator, ili ukloniti ovaj dio i pripremiti zasebno kućište za njega. Zatim nastavite prema sljedećem planu:

Ohmmetrom se određuje namot s najvećim otporom. Tipične boje su crna i bijela. Ove žice će biti ulaz u napajanje. Ako transformator ostane u UPS-u, tada se ovaj korak može preskočiti - ulaz u domaće napajanje u ovom slučaju bit će "ulazna" utičnica na kraju UPS-a, spajajući uređaj na utičnicu.

Zatim se na transformator dovodi izmjenična struja od 220 volti. Nakon toga, napon se uklanja s preostalih kontakata, tražeći par s potencijalnom razlikom do 15 volti. Tipične boje su bijela i žuta. Ove žice će biti izlaz iz napajanja.

Ulaz u napajanje je formiran od žica na jednoj strani jezgre. Izlaz iz bloka formiran je od žica koje se nalaze na suprotnoj strani.

Na izlazu napajanja ugrađen je diodni most.

Potrošači su spojeni na kontakte diodnog mosta.

Transformator

Tipični napon na izlazu transformatora je do 15 V, ali će pasti nakon spajanja na izvor napajanja za opterećenje domaće izrade. Dizajner takvog uređaja morat će eksperimentalno odabrati izlazni napon. Stoga je praksa korištenja UPS transformatora kao osnove napajanja za računalo daleko od najbolje ideje.

Pretvaranje besprekidnog napajanja za punjenje

U ovom slučaju nije potrebna minimalna transformacija slična onoj opisanoj u gornjem odlomku. Uostalom, besprekidno napajanje ima svoju bateriju, koja se puni po potrebi. Kao rezultat toga, da biste UPS pretvorili u punjač, ​​morate učiniti sljedeće:

Pronađite primarni i sekundarni krug transformatora. Ovaj proces je opisan u gornjem odlomku.

Napajanje od 220 volti u primarni krug umetanjem regulatora napona u krug - kao takav, možete koristiti reostat za žarulje, zamjenjujući tradicionalni prekidač.

Regulator će pomoći u kalibraciji napona na izlaznom namotu u rasponu od 0 do 14-15 volti. Mjesto umetanja regulatora nalazi se ispred primarnog namota.

Spojite diodni most od 40-50 ampera na sekundarni namot transformatora.

Spojite priključke diodnog mosta na odgovarajuće polove baterije.

Razinu napunjenosti baterije prati njezin indikator ili voltmetar.

Napisati pismo

Za sva pitanja možete koristiti ovaj obrazac.

Općenito, ovaj je članak izvorno napisan davno, prije više od dvije godine. Ali u ovom slučaju, odlučio sam da informacije iz njega mogu biti korisne i iskorištene za dobrobit majstora 3D printanja.

Poanta ovog članka je pretvoriti obično napajanje u malo neprekinuto napajanje s izlazom od približno 11-13,5 volti.

Kao primjer, tu će biti napajanje sa snagom od 36 Watta, ali praktički bez izmjena sklop je primjenjiv na snažnija napajanja i s izmjenama na.

Ali prvo, samo mini-recenzija samog napajanja, ispričavam se na kvaliteti fotografije, slikana je lemilom.

Tehničke specifikacije navedene su na kraju.

Karakteristike su me malo zbunile, obično ili označavaju cijeli raspon, ili ako postoji izbor od 110/220, onda u skladu s tim postoji prekidač i unutar mrežnog ispravljačkog kruga s prebacivanjem na udvostručenje. Ovdje nije bilo prekidača. Kasnije ćemo pobliže pogledati što je unutra.

Veličine su relativno male.

Na kraju se nalaze priključni terminali za 220 volti, terminal za uzemljenje i izlazni terminali za 12 volti. Tu je i LED dioda koja pokazuje prisutnost izlaznog napona i otpornik za podešavanje za podešavanje izlaznog napona.

Nakon otvaranja vidio sam tiskanu pločicu ovog napajanja.

Ploča sadrži punopravni ulazni filter, kondenzator od 33uF 400V (sasvim normalno za deklariranu snagu), visokonaponski dio napravljen prema dizajnu kruga autooscilatora (kada sam ga naručio, nadao sam se da će biti standardni UC3842), izlazni filtar koji se sastoji od dva kondenzatora od 470uF 25V i prigušnice. Kapacitet izlaznog filtera je premalen, stavio bih ga 2 puta više.

Tranzistor snage 5N60D - samo u pakiranju TO-220.

Izlazna dioda - stps20h100ct - slična je u paketu TO-220.

Stabilizacijski i povratni krug napravljen je na TL431.

Stražnja strana ploče.

Ništa neobično, lemljenje je prosječne kvalitete, fluks je ispran, prilično uredno.

No, iznenadile su me oznake na ploči (također su s gornje strane).

SM-24W, možda je u početku napajanje bilo 24 vata, a onda su odlučili da to neće biti dovoljno i napisali su 36?

Eksperimenti će pokazati.

Prvo uključivanje, ništa nije pošlo po zlu, nije loše.

Napajanje sam napunio klasičnim neuništivim sovjetskim otpornicima od 10 Ohma, 2 komada paralelno.

Struja je oko 2,5 ampera.

Mjerio sam napon nakon žica do otpornika pa je malo pao.

Ostavio sam ga tako, otišao popiti čaj i popušiti i čekao da eksplodira.

Nije eksplodirao, nije se ni zagrijao, bilo je 40 stupnjeva, možda 45, nisam mjerio posebno, malo mi je bilo toplo.

Napunio sam ga još 0,22 A (nisam našao ništa prikladno u blizini), ništa se nije promijenilo.

Odlučio sam ne stati na tome i instalirao još jedan otpornik od 10 Ohma na izlazu.

Napon je pao na 10,05 volti, ali napajanje je nastavilo raditi.

Inače, bio sam skeptičan prema ovom napajanju, ponajviše zbog dizajna sklopa, jer sam navikao raditi sa skupljim napajanjima koja imaju PWM kontroler, kontrolu struje itd. Praksa je pokazala da je i ova opcija prilično održiva.

Zatim sam odlučio prijeći na nestandardni dio testa i pokušati ga natjerati da radi ono za što sam želio. Zapravo, redoviti čitatelji mojih recenzija navikli su da proizvod volim ne samo pokazati u recenziji, već ga i koristiti, pa vas ni ovoga puta neću ljutiti.

Doping

Sve je počelo kada je prijatelj nazvao i pitao je li moguće napraviti mali besprekidni izvor za napajanje elektromagnetske brave i kontrolera. Živi u privatnom sektoru, ponekad svjetlo ne traje dugo i onda se ugasi. Već je imao bateriju, zaostalu od kompjutorskog besprekidnog napajanja, više ne vuče veliku struju, ali se sasvim normalno nosi s bravom.

Općenito, bacio sam mali dodatni šal na ovo napajanje.

Šal, dijagram i kratki opis procesa.

Shema.

I ploča iscrtana na njemu.

Krug omogućuje ograničenje struje punjenja (u mom slučaju postavljeno na 400 mA), zaštitu od prekomjernog pražnjenja baterije (postavljeno na 10 volti), jednostavnu zaštitu od preokreta baterije (osim ako obrnete polaritet dok ste u pokretu) i stvarna funkcija opskrbe naponom od baterije do izlaznog napajanja.

Prebacio sam šal na PCB i prekrio ga lemom.

Odabrao sam detalje.

Zalemio sam ploču, relej je drugačiji, jer u početku nisam primijetio da je 5 volti, morao sam tražiti 12.

Objašnjenja za dijagram.

U principu, C2 se može izostaviti, a zatim se R5 i R6 zamijene jednim na 9,1-10 kOhm.

Potrebno je smanjiti lažne alarme tijekom naglih promjena opterećenja.

U idealnom slučaju, naravno, bilo bi bolje dodati nekoliko zavoja uz sekundarni namot, budući da napajanje radi s prenaponom od 20%. Testovi su pokazali da sve radi dobro, ali bolje je ili malo namotati sekundarni namot, ili još bolje - modificirati napajanje 15 Volt, nije uključen 12 . U mom slučaju, također sam morao promijeniti vrijednost otpornika u povratnom razdjelniku napajanja, na dijagramu je R7, to je 4,7 kOhm, postavio sam ga na 4,3 kOhm, ako koristim napajanje od 15 volti , to se najvjerojatnije neće morati učiniti.

Nakon sklapanja ploče ugradio sam je u napajanje.

Na ploči su označene spojne točke i vidi se mjesto gdje je presječena negativna staza (iznad broja 3).

Ploču sam omotao trakom i postavio na koliko-toliko slobodno mjesto.

Nakon (zapravo, bolje je prije nego što ga izoliramo trakom), postavio sam izlazni napon napajanja na 13,8 volti (ovaj napon koji će održavati baterija obično je postavljen u rasponu od 13,8-13,85).

Ovdje je pogled na sklopljeni i konfigurirani uređaj.

Spojio malo opterećenje i bateriju. Struja punjenja 0,39 A (može lagano pasti kako se zagrijava).

Isključio sam napajanje iz mreže, opterećenje nastavlja raditi, na multimetru struja opterećenja + potrošnja struje releja + potrošnja struje mjernih krugova.

Prijatelj je trebao neprekidno napajanje za struju od 0,8-1 ampera, opteretio sam ga malo više.

Nakon toga sam spojio napajanje od 220 V, na jednom multimetru napon opterećenja (i dalje će rasti, baterija nije napunjena), na drugom struja punjenja (malo je pala zbog zagrijavanja).

Općenito, po mom mišljenju, modifikacija je bila uspješna; takvo napajanje može napajati mala opterećenja, do 1-1,5 ampera. Ne bih to ponovio jer je napajanje u nenormalnom načinu rada. Ako koristite napajanje od 15 V, tada se struja može povećati, ali uvijek morate uzeti u obzir struju punjenja baterije (određuje je otpornik R1. 1,6 Ohma daje struju punjenja od oko 0,4 A, manji je otpor , veća je struja i obrnuto.

Ako se netko ne slaže s konfiguriranom strujom punjenja, naponom na kraju punjenja i automatskim isključivanjem, onda se to sve može lako promijeniti; ako je potrebno, objasnit ću kako to učiniti.

Naravno, možete se zapitati kakve veze imaju 3D pisači i ovo malo napajanje.

Sve je jednostavno, kao što sam napisao na samom početku, možete uzeti moćno napajanje, koristiti jače komponente u ploči koju sam napravio i dobiti neprekidno napajanje koje nema nešto poput "uklopnog vremena", tj. zapravo "online". A budući da ispis traje jako dugo, ovo može biti vrlo korisno u smislu nesmetanog rada. Osim toga, učinkovitost takvog sustava je osjetno veća od one tradicionalnih UPS sustava.

Za korištenje s visokim strujama, moram zamijeniti VD1 diodu na svojoj ploči bilo kojom Schottkyjevom strujom većom od 30 A (na primjer, zalemljenom iz napajanja računala) i instalirati je na radijator, relej s bilo kojim s kontaktnom strujom većom od 20 A i namotom sa strujom ne većom od 100 mA (ili još bolje do 80). Osim toga, možda će biti potrebno povećati struju punjenja; to se postiže smanjenjem vrijednosti otpornika R1 na 0,6-1 Ohm.

Postoje i industrijska napajanja s ovom funkcijom, barem ja znam par njih koje proizvodi Meanwell, ali:

1. Jako su skupi

2. Dostupan u snagama od 55 i 150 W, što i nije puno.

Čini se da je to sve, ako imate pitanja, rado ću razgovarati.

Sva elektronička oprema zahtijeva napajanje, a najčešće koristimo industrijsku strujnu mrežu od 220V, 50 Hz.
Ali ponekad se mogu pojaviti situacije "više sile" kada se električna energija iznenada "isključi". Ako iznenadni prekid struje nije jako zastrašujući za kućnu opremu, onda za, na primjer, računala može dovesti do nepovratnih posljedica: deinstaliranih programa, gubitka informacija i tako dalje.

Ako je u velikim gradovima opskrba strujom koliko-toliko stabilna, ali u ruralnim područjima to je prilično česta pojava...
Kako biste izbjegli dosadne nesporazume povezane s iznenadnim nestankom struje, mnogi proizvođači preporučuju korištenje neprekidni izvori napajanja(ili kako god se jednostavno zovu UPS). Njih, naravno, proizvodi industrija, ali takav se izvor može prikupiti na svome.

Osim što pruža zaštitu u slučaju nestanka struje, neprekidni izvor napajanja također mogu biti korisni u "terenskim" uvjetima kada se ukaže potreba dobiti 220 volti iz baterije od 12 volti.

Već smo na našoj web stranici raspravljali o sličnom krugu koji vam omogućuje da dobijete 220 volti od 12, evo ga, ovdje je još jedan krug preuzet iz časopisa Radio Amateur, br. 2, 1999.

Domaći krug neprekidnog napajanja

Neprekidni izvor napajanja pruža:

U izravnom načinu rada, pretvorba istosmjernog napona 12 V u izmjenični napon 220 V/50 Hz s maksimalnom potrošnjom struje ne većom od 6 A. Izlazna snaga - do 220 W (1 A):

Obrnuti način rada (način punjenja baterije). Istodobno, struja punjenja je do 6 A; .

Brzo prebacivanje iz načina rada naprijed unatrag.

Dijagram UPS-a prikazan je na slici. Elementi VT3, VT4, R3...R6, C5, C6 sadrže generator takta koji generira impulse frekvencije oko 50 Hz. On, pak, kontrolira rad tranzistora VT1, VT6, čiji kolektorski krugovi uključuju namote IIa, IIb transformatora T1. Diode VD2, VD3 su zaštitni elementi za tranzistore VT1, VT6 u naprijed i ispravljače u obrnutom načinu. Elementi C1, C2, L1 tvore mrežni filtar, VD1, SZ, C4 - filtar generatora takta. Pogledajmo kako krug radi u oba načina.

Izravni način rada (=12 V / -220 V). Na namote IIa ili IIb naizmjenično se dovodi napon od +12 V, a transformator T1 ga pretvara u napon od 220 V/50 Hz. Ovaj napon je prisutan na utičnici XS1, a na njega se spajaju sve vrste potrošača (žarulje sa žarnom niti, TV, itd.)

Indikator normalnog rada je osvjetljenje LED VD4, VD5. Struja opterećenja može doseći 1 A (220 W).

Obrnuti način rada (-220 V / = 12 V). Za rad u obrnutom načinu rada potrebno je spojiti napajanje na konektor XP1 i na njega staviti -220 V. Nakon toga se uključuje prekidač SB1. U tom slučaju mrežni napon ulazi u primarni namot transformatora T1, a generator takta se isključuje. Zahvaljujući tome, na sekundarnim namotima T1 dobivaju se dva izmjenična napona od 10 V, koji se ispravljaju diodama VD2, VD3. Indikator normalnog rada u obrnutom načinu rada je paljenje LED VD5. Kuhanje u posudama za baterije GB1 označava proces punjenja.

Detalji i dizajn, T1 je svaki transformator koji daje dva napona od 10V pri struji do 10 A. Najbolje je koristiti jezgre tipa ShL i PL, koje je lakše rastaviti. Zavojnica L1 izrađena je na feritnom prstenu K28x16x9 M2000NM i sadrži dva namota od 10 zavoja žice promjera 0,5...0,71 mm.

Tranzistori VT1, VT6 i diode VD2, VD3 pričvršćeni su kroz odstojnike od liskuna, podmazane pastom koja provodi toplinu, na jedan zajednički radijator s površinom od najmanje 200 cm2.

U dalekoj prošlosti postojala je potreba za nesmetanim radom male mrežne opreme: ADSL modema i par rutera.

Na ruter je bila spojena antena koja gleda na selo. Tamo se normalan internet činio kao daleki san. Stoga je organizirana bežična “link” koja prenosi internet do ureda.

Ova oprema je bila smještena na mjestu gdje se redovno gasila struja, zbog čega je internet nestajao, a nakon pojave struje ADSL modem se mogao smrzavati. Općenito, neugodna situacija.

Kupljen je Powercom UPS model bnt-600ap. ADSL modem i par rutera ukupno nisu trošili više od 1,5A pri naponu napajanja od 12V. UPS ima bateriju od 12V 7Ah, teoretski je naše opterećenje trebalo raditi najmanje tri sata. Ali u praksi se pokazalo da vrijeme rada nije duže od sat vremena. To nas je jako uzrujalo, jer je predviđeni posao električara mogao početi u 9 sati, a završiti u 17 sati. Kao rezultat toga, vitalni Internet je izgubljen cijeli dan. Što je bilo? Naš UPS je imao teški transformator koji je zujao dok je radio na baterijsko napajanje.

Mjerenja su pokazala da u praznom hodu krug "jede" 10A iz baterije, a s opterećenjem od oko 10-60W potrošnja struje pala je na 8A. Općenito, koliko ja razumijem, bilo koji UPS s "željeznim" transformatorom nije dizajniran za dugotrajan rad - isključite računalo i idite na čaj. Proveo sam mjerenja i eksperimente na tri ili četiri UPS uređaja različitih modela (jedna ili dvije baterije) - rezultat je bio isti.

Kao eksperiment, iznajmio sam UPS bez transformatora koji radi na frekvenciji od 50 Hz. Tko ne zna, takvi izvori sadrže inverter koji povećava napon baterije na efektivnu vrijednost napona, te 4 tranzistora s efektom polja (mosfeta) koji crtaju "sinusni val". Učinkovitost takvog UPS-a je mnogo veća. Sve bi bilo u redu, ali nakon pola sata rada se sam ugasio, iako baterija nije bila potpuno ispražnjena. Iz dokumentacije je bilo vidljivo da je to bilo potrebno kako ne bi došlo do “požarno ugrožene situacije”. Očito je proizvođač uštedio novac na radijatorima i odlučio jednostavno isključiti opterećenje nakon pola sata.

Nažalost, ni ovaj UPS nije bio prikladan za ovaj zadatak.

Čovjek koji zna držati lemilicu predložio je kupnju akumulatora, sastavljanje punjača i izradu UPS-a. Općenito, jedan UPS od 24 volta (dvije baterije) je "uništen" i sve je završilo činjenicom da je tijekom mjesec dana "eksperimenata" uništen i akumulator automobila. Koliko sam shvatio, bateriju je trebalo puniti strujom od 10-15 Ampera, ili više, što nije učinjeno na početku rada, a punjenje malim strujama od 2-3A ga je uništilo. Od 12V 55Ah baterije nismo ostvarili barem 10 sati rada pri opterećenju od 1A. Oko 5 sati i to je to.

Svi ovi eksperimenti koštaju prilično novac, s nula rezultata.

Hitno nam je trebao UPS koji bi mogao napajati mrežnu opremu najmanje 8 sati, po mogućnosti 10.

Sastavio sam verziju neprekidnog napajanja od 12 volti. Opterećenje se napajalo s dvije paralelno spojene baterije. Uređaj je u potpunosti riješio problem “planiranog rada električara”. Koliko se sjećam, baterije su izdržale cijeli dan rada.

Strujni krug je prilično jednostavan i ne sadrži oskudne dijelove.

Uređaj se sastoji od sljedećih komponenti:

1. Industrijsko napajanje. Koristi se napajanje iz MeanWell RS-35-12 -12V 3A. Ili nije bilo 13,5V 3A napajanja u dućanu, ili su bila puno skuplja, ukratko, kupio sam ovaj s nadom da ga “mogu dignuti na 15 volti”. Nada nije bila osobito opravdana - nisam uspio postići napon od 15 volti pomoću standardnog promjenjivog otpornika. Morao sam promijeniti vrijednosti nekih otpornika. Vrijedno je imati na umu da jedinica ima zaštitu od prenapona, tako da ćete morati petljati. Napajanje je jednostavno - mosfet, i NCP1203P60.Dosta pouzdano, radilo je 5 godina.
2. Ograničivač struje punjenja na LD1085, koji postavlja struju punjenja baterije na prihvatljivu razinu. Za dvije baterije postavljen je 1,47A.
3. Jedinica za odspajanje opterećenja. Najodgovorniji, dizajniran da spriječi pražnjenje baterija ispod kritičnog napona. Jedinica je redizajnirana kako bi osigurala najnižu moguću potrošnju struje iz baterije u načinu rada "load off".

RS okidač je sastavljen na dva logička elementa mikro kruga CD4011 (analogno K561LA7). Kada je uređaj uključen, zapisnik se postavlja na pin 10. 1, što dovodi do otvaranja tranzistora BC546 i IRF9540. Ako nestane mrežnog napajanja, opterećenje nastavlja raditi pomoću baterija. Da bi se povećala učinkovitost uređaja, normalno zatvoreni kontakti releja spojeni su paralelno s diodom sklopa MBR2045. Dakle, kada nestane napon napajanja, dioda je zatvorena.

Ako se tranzistor BC817 zatvori, tada će se log 1 pojaviti na pinovima 1,2 CD4011 čipa, što će dovesti do zatvaranja IRF9540 i odspajanja opterećenja od baterije.

Mikrokontroler Attiny13A prati napon baterije, a ako se dosegne kritični prag, isključuje opterećenje.

U prethodnoj verziji umjesto mikrokontrolera i BC817 korišten je NE555 čip koji je generirao log. 0 kada je baterija slaba. Nije bilo posebnih pritužbi na njegov rad, osim teškog podešavanja napona praga i velike potrošnje u "off" načinu rada. Stoga je odlučeno da se ugradi mikrokontroler.

S tim u vezi, neki elementi su uklonjeni s tiskane ploče.

Firmware za mikrokontroler je napisan u žurbi.

Kada se pojavi napon u mreži, zelena i crvena LED dioda počinju treptati. Nakon otprilike 5 sekundi, krug prelazi u način rada za mjerenje napona, a zelena LED lampica odmah svijetli, signalizirajući "potpuno napunjenu bateriju"; ako je u autonomnom načinu rada napon baterije ispod 12 volti, zelena LED lampica će se ugasiti, a crveni LED će zasvijetliti ako napon padne ispod 10,8 – opterećenje će se isključiti.

Kao što se može vidjeti iz dijagrama, kada je opterećenje isključeno, isključuje se i ploča mikrokontrolera; to je potrebno za minimalnu potrošnju energije u isključenom načinu rada. Bilo bi dobro diodu 1n4007 odvojiti od sorsa tranzistora IRF9540 i spojiti je na napojnu točku mikrokontrolerske pločice - tada bi potrošnja bila minimalna, sada 20 μA.

U prethodnoj verziji potrošnja u isključenom stanju je bila oko 5-10mA. To je zapravo potrošnja NE555.

Zamislite - Vaš UPS je bio isključen mjesec dana. Koliko će se baterija isprazniti?

Tijekom mjesec dana neaktivnosti napon na baterijama je pao na 7 volti.

Kako se pokazalo, gel baterije su vrlo osjetljive i nakon takvog zlostavljanja potpuno umru. Nakon dubokog pražnjenja nisam ih uspio oživjeti nikakvim radnjama. Čini se da je potrošnja nekih 5-10mA, ali u roku od mjesec dana baterije su skroz crkle. Kako se takve situacije više ne bi ponavljale, NE555 je uklonjen i umjesto njega je dodana mikrokontrolerska ploča.

Zaštita od kratkog spoja osigurana je samoresetirajućim osiguračem od 4 A spojenim ispred konektora opterećenja.

Sastavljena su tri slična UPS-a. Jedan od njih je napajao bežičnu opremu u višekatnici. Dvaput je umro od grmljavine.

Prvi put se nešto dogodilo kondenzatoru od 0,1 µF u napajanju, probio je IRF9540 i MBR2045. Kako bi se spriječilo ponavljanje ove situacije, zener dioda je dodana u krug vrata, P6KE20 supresor.

Sljedeći put je optocoupler PC123 i TL431 eksplodirao u napajanju (odletio komad kućišta). CD4011 na UPS ploči je izgorio - očito je zener dioda u njegovom krugu napajanja uzalud uklonjena.

Čini se da teret nije bio uzemljen, a tijekom grmljavinske oluje na njemu se nakupio naboj koji je prošao kroz napajanje do neutralne žice opskrbne mreže.

Sve u svemu, UPS se pokazao prilično pouzdanim.

Gledajući njegov sklop, izbacio bih CD4011 i logiku rada prebacio na jači mikrokontroler (npr. atmega8), umjesto LD1085 ugradio bih PWM strujni limitator.

UPS se nalazi u kućištu pokvarenog industrijskog UPS-a s dvije baterije. Pod opterećenjem od 1,5 A tranzistor i dioda počinju se zagrijavati, radi pouzdanosti ugrađeni su radijatori od aluminijskih limova debljine 3 mm. Iako je sklop radio godinu dana bez njih, sve dok grmljavinska oluja nije ubila mosfet.

Firmware je napisan u okruženju AVR Studio u C-u, ploče su razvijene u Sprint-Layoutu.

Projektne datoteke.