Uuritud on 4 lihtsat katkematu toiteallika (UPS) vooluahelat

Selle postituse all uurime nelja lihtsat 220V võrgu katkematu toiteallika (UPS) disaini, kasutades 12 V akut, millest iga uus harrastaja saab aru ja mida saab konstrueerida. Neid vooluahelaid saab kasutada sobivalt valitud seadme või koormuse käitamiseks, uurime vooluringe.

Kujundus nr 1: Lihtne UPS, kasutades ühte IC

Siin esitatud lihtne idee saab kodus ehitada mõistlike väljundite saamiseks enamiku tavaliste komponentide kasutamine. Seda saab kasutada lisaks tavalistele elektriseadmetele ka keerukate vidinate, näiteks arvutite, toiteallikaks. Selle inverterahel kasutab modifitseeritud siinuslaine kujundust.

Keerukate funktsioonidega katkematu toiteallikas ei pruugi isegi keerukate vidinate tööks kriitiliselt vajalik olla. Siin esitatud UPS-süsteemi ohustatud disain võib vajadustele piisata. See sisaldab ka sisseehitatud universaalset nutikat akulaadijat.

Erinevus UPS-i ja inverteri vahel

Mis vahe on katkematu toiteallikas (UPS) ja inverter? Noh, laias laastus on mõlemad mõeldud põhiülesande täitmiseks, muutes aku pinge vahelduvvooluks, mida saab kasutada mitmesuguste elektriseadmete käitamiseks meie koduse vahelduvvoolu puudumisel.

Kuid enamasti ei pruugi inverter olla varustatud paljud automaatsed ümberlülitusfunktsioonid ja tavaliselt UPSiga seotud turvameetmed.

Pealegi ei ole inverteritel enamasti sisseehitatud akulaadijat, samas kui kõigil UPS-idel on sisseehitatud automaatne akulaadija, et hõlbustada asjaomase aku kiiret laadimist, kui vooluvõrk on olemas, ja pöörata akutoit inverterirežiimis hetkel, kui sisendvõimsus ebaõnnestub.

Ka UPS-id on kõik loodud vahelduvvoolu tekitamiseks siinuselainega või vähemalt modifitseeritud ruudukujulise lainega, mis sarnaneb siinuslaine analoogiga. Sellest võib saada UPSide kõige olulisem funktsioon.

Kui nii palju funktsioone on käes, peaksid need hämmastavad seadmed kahtlemata kalliks minema ja seetõttu ei suuda paljud meist keskklassi kategoorias neile käsi peale panna.

Olen proovinud teha a UPSi disain kuigi see pole võrreldav professionaalsete omadega, kuid kui see on ehitatud, suudab see kindlasti võrguhäired üsna usaldusväärselt asendada ja kuna väljundiks on muudetud ruutlaine, sobib see kõigi keerukate elektrooniliste vidinate, isegi arvutite kasutamiseks.

Kõik siin olevad kujundused on võrguühenduseta tüübid, võite proovida ka seda lihtne UPS-i vooluring

Vooluahela kujunduse mõistmine

Kõrval oleval joonisel on kujutatud lihtsat muudetud ruudukujulise muunduri kujundust, mis on hõlpsasti arusaadav, kuid sisaldab olulisi funktsioone.

IC SN74LVC1G132-l on a üks NAND-värav (Schmitt Trigger) kapseldatud väikesesse pakendisse. Põhimõtteliselt moodustab see ostsillaatori astme südame ja nõuab vajalike võnkumiste jaoks ainult ühte kondensaatorit ja takistit. Nende kahe passiivkomponendi väärtus määrab ostsillaatori sageduse. Siin on selle suurus umbes 250 Hz.

Ülaltoodud sagedust rakendatakse järgmisele etapile, mis koosneb ühest Johnsoni kümnendi loenduri / jaguri IC 4017-st. IC on konfigureeritud nii, et selle väljundid toodaksid ja kordaksid viie järjestikuse kõrge loogikaga väljundi komplekti. Kuna sisend on ruutlaine, genereeritakse väljundid ka ruutlainetena.

UPS-inverteri osade loend

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 oomi
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 või üksik värav IC4093-st
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRAFOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Aku laadija sektsioon

Kahe Darlingtoni ühendatud suure võimendusega suure võimsusega transistoride aluse juhtmed on IC-le konfigureeritud nii, et see võtab vastu alternatiivsed väljundid ja juhib neid.

Transistorid juhivad (vahetades) neid lülitusi ja vastava suure vooluga vahelduvpotentsiaal tõmmatakse ühendatud trafo mähiste kahest poolest läbi.

Kuna IC-st pärinevate transistoride baaspinged jäetakse vaheldumisi vahele, siis saadud ruuduimpulss trafo kannab ainult poole keskmisest väärtusest võrreldes teiste tavaliste muunduritega. See genereeritud ruudulainete mõõdetud RMS keskmine väärtus sarnaneb väga palju voolu vahelduvvoolu keskmise väärtusega, mis on tavaliselt saadaval meie kodustes pistikupesades ja muutub seetõttu kõige keerukamate elektrooniliste vidinate jaoks sobivaks ja soodsaks.

Praegune katkematu toiteallika disain on täisautomaatne ja tahetakse naaske inverterirežiimi hetkel, kui sisendvõimsus ebaõnnestub. Seda tehakse paari relee RL1 ja RL2 kaudu. RL2-l on kahekordne kontaktide komplekt mõlema väljundliini tagurdamiseks.

Nagu eespool selgitatud, peaks UPS sisaldama ka sisseehitatud universaalset nutikat akulaadijat, mis peaks olema ka pinge ja voolu reguleeritav.

Järgmine joonis, mis on süsteemi lahutamatu osa, näitab arukat väikest automaatne akulaadija ahel. Vooluahelat ei kontrollita mitte ainult pinge, vaid see sisaldab ka ülevoolukaitse konfiguratsiooni.

Transistorid T1 ja T2 moodustavad põhimõtteliselt täpse pingeanduri ega võimalda kunagi laadimispinge ülemist piiri ületada seatud piiri. See piir fikseeritakse, seadistades eelseadistatud P1 sobivalt.

Transistor T3 ja T4 hoiavad koos silma peal aku suureneva voolutarve üle ega lase sellel kunagi jõuda tasemele, mida võib pidada aku elueale ohtlikuks. Juhul kui vool hakkab triivima üle seatud taseme, ületab pinge R6 üle - 0,6 volti, mis on piisav T3 käivitamiseks, mis omakorda lämmatab T4 baaspinge, piirates seeläbi tõmmatud voolu edasist tõusu. R6 väärtuse võib leida järgmise valemi abil:

R = 0,6 / I, kus I on laadimisvoolu kiirus.

Transistor T5 täidab pingemonitori funktsiooni ja lülitab releed tööle (deaktiveerib), hetkel, kui vooluvõrk ebaõnnestub.

Laadija osade loend

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 EELISTUD, LINEAARNE
R6 = VAATA TEKSTI
T1, T2 = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12 V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12 V / 400 OHM, SPDT, D1-D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, PRAEGU 1/10 AKU AH-st
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Kujundus nr 2: ühe trafo UPS inverteri ja aku laadimiseks

Järgmises artiklis kirjeldatakse lihtsat transistoripõhist UPS-i vooluahelat koos sisseehitatud akulaadija ahelaga, mida saab kasutada katkematu vooluvõrgu väljund odavalt oma kodus, kontoris, kauplustes jne. Vooluahelat saab uuendada soovitud kõrgema võimsustasemeni. Idee töötas välja Syed Xaidi.

Selle vooluringi peamine eelis on see, et see kasutab a üks trafo nii aku laadimiseks kui ka muunduri kasutamiseks . See tähendab, et selles vooluahelas ei pea aku laadimiseks olema eraldi trafot

Järgmised andmed esitas hr Syed e-posti teel:

Nägin, et inimesed saavad teie postituse abil haridust. Nii et ma arvan, et peaksite inimestele seda skeemi selgitama.

Sellel vooluringil on transistoridel põhinev astab mutivibraator nagu teiegi. Kondensaatorid c1 ja c2 on 0,47 väljundsageduse saamiseks umbes 51, xx Hz, nagu ma mõõtsin, kuid see pole kõigil juhtudel konstantne.

MOSFETil on vastupidine suure võimsusega diood, mida kasutatakse aku laadimiseks, pole vaja vooluringile spetsiaalset dioodi lisada. Olen skeemil näidanud releedega lülituspõhimõtet. RL3 tuleb kasutada väljalülitusahelaga.

See vooluring on väga lihtne ja olen seda juba katsetanud. Testin veel ühte minu kavandit, mida jagan teiega kohe, kui test on tehtud. See kontrollib väljundpinget ja stabiliseerib selle, kasutades PWM-i. Ka selles kujunduses kasutan laadimiseks trafot 140v ja amprite juhtimiseks BTA16. Laseb loota headele.

Sul läheb kõige paremini. Ära kunagi lahku, head päeva.

Kujundus nr 3: IC 555-põhine UPS-ahel

Allpool selgitatud kolmas disain on lihtne UPS-vooluring, kasutades PWM-i, ja seetõttu muutub see keerukate elektroonikaseadmete, näiteks arvutite, muusikasüsteemi jms käitamiseks täiesti ohutuks. Kogu seade maksab teile umbes 3 dollarit. Disain sisaldab ka sisseehitatud laadijat, mis hoiab akut alati täiendavas olekus ja ooterežiimis. Uurime kogu kontseptsiooni ja vooluringi.

Vooluahela kontseptsioon on üsna elementaarne, see seisneb selles, et väljundseadmed lülitatakse vastavalt rakendatud hästi optimeeritud PWM-impulssidele, mis omakorda lülitab trafo tekitama samaväärse indutseeritud vahelduvvooluvõrgu pinge, millel on identsed parameetrid tavalise vahelduvvoolu siinusvormiga.

Ahela töö:

Elektriskeemi saab mõista järgmiste punktide abil:

PWM-ahel kasutab PWM-impulsside nõutava genereerimise jaoks väga populaarset IC 555.

Eelseadistusi P1 ja P2 saab seadistada täpselt nii, nagu väljundseadmete söötmiseks vaja on.

Väljundseadmed reageerivad täpselt 555 vooluringi rakendatud PWM-impulssidele, seetõttu peaks eelseadistuste hoolimatu optimeerimise tulemuseks olema peaaegu ideaalne PWM-suhe, mida võib pidada tavalise vahelduvvoolu lainekujuga üsna samaväärseks.

Kuid kuna ülalnimetatud pWM-impulsse rakendatakse mõlema transistori alustele, mis on paigutatud kahe eraldi kabeli vahetamiseks, tähendaks see täielikku segadust, kuna me ei soovi kunagi trafo mõlemat mähist koos ümber lülitada.

EI väravate kasutamine 50Hz ümberlülitamise esilekutsumiseks

Seetõttu on sisse viidud veel üks etapp, mis koosneb vähestest väravatest IC 4049-st, mis tagab seadme juhtimise või lülitumise vaheldumisi ja mitte kunagi korraga.

N1-st ja N2-st valmistatud ostsillaator täidab täiuslikke nelinurkseid impulsse, mis on veelgi kaugemal puhverdatud N3 --- N6 poolt . Samuti mängivad olulist rolli dioodid D3 ja D4, pannes seadmed reageerima ainult NOT-väravate negatiivsetele impulssidele.

Need impulsid lülitavad seadmed vaheldumisi välja, võimaldades igal konkreetsel hetkel juhtida ainult ühte kanalit.

N1 ja N2-ga seotud eelseadistust kasutatakse UPS-i väljund-vahelduvvoolu sageduse määramiseks. 220 volti jaoks tuleb see seada 50 Hz ja 120 volti jaoks 60 Hz.

UPSi osade loend

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = vastavalt valemile,
P3 = 100K eelseadistatud
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zenerdiood
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, nööpnõelte numbrite saamiseks vaadake andmelehte.
Trafo = 12-0-12V, 15 amprit

Aku laadija vooluring:

Kui see on UPS, on akulaadija vooluahela kaasamine hädavajalik.

Pidades silmas disaini madalat hinda ja lihtsust, on sellesse katkematu toiteallikasse lülitatud väga lihtne, kuid piisavalt täpne akulaadija disain.

Joonist vaadates saame lihtsalt tunnistada, kui lihtne konfiguratsioon on.

Siit saate kogu selgituse akulaadija vooluring artikkel Kaks releed RL1 ja RL2 on paigutatud nii, et vooluring oleks täiesti automaatne. Kui võrgutoit on saadaval, lülituvad releed sisse ja lülitavad vahelduvvooluvõrgu otse N / O-kontaktide kaudu koormusele. Vahepeal laetakse aku ka laadija vooluringi kaudu. Kui vahelduvvoolu toiteallikas katkeb, pöörduvad releed vooluvõrku tagasi ja ühendavad need lahti ning asendavad selle invertertrafoga, nii et nüüd võtab inverter võrgupinge koormusse toomise. millisekundite jooksul.

Veel üks relee RL4 on sisse lülitatud, et voolukatkestuse ajal oma kontakte nihutada, nii et laadimisrežiimis hoitud aku nihutatakse inverterrežiimi, et varundada vajaminevat vahelduvvoolu.

Laadija osade loend

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Kõik releed = 12 volti, 400 oomi, SPDT

Trafo = 0-12 V, 3 amprit

Kujundus nr 4: 1kva UPS-i disain

Viimane disain, kuid ülekaalukalt kõige võimsam käsitleb 1000-vatist UPS-i vooluahelat, mille toiteallikaks on +/- 220 V, kasutades järjestikku 40 nina 12V / 4 AH patareisid. Kõrgepinge toimimine muudab süsteemi suhteliselt vähem keerukaks ja trafotuks. Idee soovis Veevalaja.

Tehnilised kirjeldused

Olen teie fänn ja olen edukalt loonud palju projekte isiklikuks kasutamiseks ja mul oli palju rõõmu. Jumal õnnistagu sind. Nüüd kavatsen ehitada erineva kontseptsiooniga 1000-vatise UPSi (kõrgepinge sisend-alalisvoolu muundur).

Ma kasutan trafoteta inverteri sisendiks 220 + voldist salvestusruumi, mis sisaldab 18 kuni 20 suletud patareid järjestikku, iga 12 volti / 7 Ah.

Kas oskate soovitada selle kontseptsiooni jaoks võimalikult lihtsat vooluringi, mis peaks sisaldama akulaadijat + kaitset ja automaatset lülitamist võrgutõrke tõttu. Hiljem lisan ka päikeseenergia sisendi.

Kujundus

Kavandatava 1000-vatise UPS-ahela saab ehitada, kasutades kahte järgmist vooluahelat, kus esimene on inverterosa koos vajalike automaatse ümberlülitusreleega. Teine disain pakub automaatset akulaadija etappi.

Esimene 1000-vatist inverterit kujutav vooluring koosneb kolmest põhietapist.

T1, T2 koos seotud komponentidega moodustavad sisenddiferentsiaalvõimendi astme, mis võimendab PWM-generaatori sisend-PWM-signaale, mis võiks olla siinusgeneraator.

R5 muutub vooluallikaks optimaalse voolu andmiseks diferentsiaalastmele ja sellele järgnevale juhi etapile.

Diferentsiaalastme järgne sektsioon on juhi staadium, mis tõstab võimendatud PWM-i diferentsiaaltasandilt järgmise taseme järgmise mosfet-etapi käivitamiseks.

Mosfetid on joondatud tõukejõuliselt üle kahe 220V akupanga ja seetõttu lülitavad pinge nende äravoolu / allika klemmide vahel, et toota vajalik 220 V vahelduvvoolu väljund ilma trafot lisamata.

Ülaltoodud väljund lõpetatakse koormusele relee ümberlülitusastme kaudu, mis koosneb 12V 10amp DPDT releest, mille käivitav sisend pärineb elektrivõrgust 12V AC / DC adapteri kaudu. See käivitav pinge rakendatakse kõigi 12 V releede mähistele, mida vooluringis kasutatakse muunduri ümberlülitamiseks ettenähtud võrgu jaoks.

Ülaltoodud 1000-vatise UPS-ahela osade loend

Kõik takisti CFR on 2 vatti, kui pole märgitud.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 oomi 2 vatti
R12, R15 = 1K, 5 vatti
C1 = 470 pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0,1 uF / 100 V
C4, C5 = 100 pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relee = DPDT, 12V / 10amp kontaktid, 400 oomi mähis

Akulaadija ahel 220 V alalisvoolu akupankade laadimiseks.

Ehkki ideaalis tuleks kaasatud 12 V akusid laadida eraldi 14 V toiteallika kaudu, leiti lõpuks, et universaalset ühe 220 V laadijat soovitavam ja hõlpsam ehitada.

Nagu allpool toodud skeemil on näidatud, kuna vajalik laadimispinge jääb 260 V lähedusse, võib võrgu 220 V väljundit näha otse selleks otstarbeks.

Kuid vooluvõrgu otseühendus võib akude jaoks olla ohtlik tohutu vooluhulga tõttu, kuid disaini kuulub lihtne lahendus, kasutades 200-vatise seeria pirni.

Võrgusisend sisestatakse ühe 1N4007 dioodi ja 200-vatise hõõglambi kaudu, mis läbib lülitusrelee kontakte.

Esialgu ei pääse poollainega alaldatud pinge patareideni, kuna relee on väljalülitatud režiimis.

PB1 vajutamisel lastakse toitel hetkeks patareideni jõuda.

See nõuab 200-vatise pirni tekitamiseks vastavat pingetaset ja opto-LED tuvastab selle.

Opto reageerib koheselt ja käivitab kaasasoleva relee, mis aktiveerib ja lukustub koheselt sisse ning hoiab seda ka pärast PB1 vabastamist.

200-vatist pirni võis näha kergelt helendavana, mille intensiivsus sõltuks akupanga laetud seisundist.

Kui patareid hakkavad laadima, hakkab 200-vatise pirni pinge langema, kuni relee on välja lülitatud, niipea kui aku on täis laetud. Seda saab reguleerida 4k7 eelseadistuse seadistamisega.

Ülaltoodud laadija väljund suunatakse akupanka paari SPDT relee kaudu, nagu on näidatud järgmisel skeemil.

Releed kontrollivad, kas patareid on laadimisrežiimis seni, kuni võrgusisene sisend on saadaval ja kui võrgusisene ebaõnnestub, pöördutakse muunduri režiimi.