12V, 2A Αδιάλειπτη παροχή ρεύματος: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

ΕΙΣΟΔΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ

Voteηφίστε με αν θεωρείτε χρήσιμο αυτό το Instructable

Τι είναι το αδιάλειπτο τροφοδοτικό;

Απόσπασμα από τη Βικιπαίδεια

Μια αδιάκοπη παροχή ρεύματος, επίσης αδιάλειπτη πηγή τροφοδοσίας, UPS ή εφεδρική μπαταρία, είναι μια ηλεκτρική συσκευή που παρέχει ρεύμα έκτακτης ανάγκης σε ένα φορτίο όταν η πηγή ισχύος εισόδου ή η τροφοδοσία ρεύματος αποτυγχάνει. Το UPS διαφέρει από ένα βοηθητικό ή επείγον σύστημα ισχύος ή γεννήτρια αναμονής δεδομένου ότι θα παρέχει σχεδόν στιγμιαία προστασία από διακοπές ρεύματος εισόδου, παρέχοντας ενέργεια αποθηκευμένη σε μπαταρίες ».

Σημειώστε ότι ένα UPS είναι μόνο μια βραχυπρόθεσμη λύση και η διαθεσιμότητα ισχύος θα εξαρτηθεί από το φορτίο που συνδέεται στο UPS.

Γιατί ένα UPS 12V;

Ο περισσότερος σύγχρονος ηλεκτρονικός εξοπλισμός μέσα και γύρω από τα σπίτια μας βασίζεται αποκλειστικά στην παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν σβήνει το ρεύμα, σβήνει και όλος ο σύγχρονος ηλεκτρονικός μας εξοπλισμός. Υπάρχουν κάποιες περιπτώσεις όπου αυτό είναι ανεπιθύμητο, να αναφέρουμε μόνο ένα ζευγάρι:

• Συστήματα συναγερμού
• Συστήματα ελέγχου πρόσβασης
• Συνδεσιμότητα δικτύου
• Τηλεφωνικά συστήματα
• Φώτα ασφαλείας / έκτακτης ανάγκης

Όλα αυτά τα συστήματα λειτουργούν συνήθως σε 12V και μπορούν εύκολα να συνδεθούν σε ένα UPS 12V.

Συστατικά ενός UPS

Ένα UPS αποτελείται από 3 μέρη:

1. Μετασχηματιστής
2. Ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος
3. Φορτιστής μπαταρίας
4. Εφεδρική μπαταρία

Θα περάσω από κάθε βήμα, εξηγώντας πώς να φτιάξω ένα αξιόπιστο UPS 12V χωρίς ειδικά εξαρτήματα.

Βήμα 1: Ο μετασχηματιστής

Το 12V UPS χρησιμοποιεί έναν τυπικό μετασχηματιστή, ο οποίος είναι διαθέσιμος σε όλους τους κορυφαίους προμηθευτές εξοπλισμού ασφαλείας. Η έξοδος του μετασχηματιστή πρέπει να είναι μεταξύ 16 και 17 V AC και ονομαστική έως 3 αμπέρ. Προτιμώ πάντα να σχεδιάζω, οπότε θα σχεδιάσω αυτό το 2A UPS έτσι ώστε να βαθμολογείται για το μέγιστο 3Α.

Ορισμένοι προμηθευτές διαθέτουν μετασχηματιστές που έχουν ήδη τοποθετηθεί σε περίβλημα, με πρόσθετη προστασία από υπερτάσεις και υπερτάσεις.

Βήμα 2: Το ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό

Ένα UPS πρέπει να είναι σε θέση να παρέχει συνεχώς το ονομαστικό ρεύμα στην ονομαστική τάση εξόδου, χωρίς να βασίζεται στην εφεδρική μπαταρία για βοήθεια. Έτσι, το πρώτο βήμα θα είναι ο σχεδιασμός τροφοδοσίας 12V.

Μια καλή αρχή θα είναι η χρήση του ρυθμιστή τάσης LM317. Πριν εξετάσουμε την τρέχουσα βαθμολογία της συσκευής, ας ξεκινήσουμε με τη ρυθμιζόμενη τάση εξόδου. Παρόλο που όλοι έχουμε συνηθίσει να αναφερόμαστε σε ένα σύστημα 12V, είναι στην πραγματικότητα κανονικά ένα σύστημα 13.8V. Αυτή η τάση είναι η πλήρως φορτισμένη τάση μιας τυπικής μπαταρίας SLA. Έτσι, για όλους τους υπολογισμούς, θα χρησιμοποιήσω 13.8V.

Για να υπολογίσετε τις τιμές των στοιχείων, ανατρέξτε στο φύλλο δεδομένων LM317. Αναφέρει ότι:

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

και ότι το Iadj είναι τυπικά περιορισμένο στα 50uA.

Για να ξεκινήσω, επέλεξα την τιμή R1 να είναι 1Kohm, οπότε

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

13,8 = 1,25 (1 + R2/1K) + 50uA x R2

13,8 = 1,25 + 1,25/10E3 x R2) + 50E-6 x R2

12,55 = 0,00125 R2 + 0,00005 R2

12,55 = 0,0013 R2

R2 = 9,653Kohm

Αλλά μια τιμή 9,653Kohm δεν είναι μια τυπική τιμή αντίστασης, οπότε θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πολλαπλές αντιστάσεις για να πλησιάσουμε αυτήν την τιμή. Η καλύτερη λύση θα είναι να τοποθετήσετε παράλληλα δύο αντιστάσεις. Οποιεσδήποτε δύο αντιστάσεις παράλληλα, θα έχουν πάντα μια συνδυασμένη αντίσταση ΧΑΜΗΛΗ από την αντίσταση χαμηλότερης τιμής. Φτιάξτε λοιπόν αντίσταση R2a 10Kohm.

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

1/9.653Κ = 1/10Κ + 1/R2b

1/9.653K - 1/10K = 1/R2b

R2b = 278Kohm

R2b ως 270K

R2 = 9.643Kohm, αρκετά κοντά για ό, τι χρειαζόμαστε.

Ο πυκνωτής 1000uf δεν είναι κρίσιμος, αλλά είναι καλή τιμή. Ο πυκνωτής 0.1uf μειώνει τις ταλαντώσεις τάσης εξόδου

Έχουμε τώρα τροφοδοτικό 13,8V, βαθμολογίας 1,5 amp σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων.

Βήμα 3: Ο φορτιστής μπαταρίας

Για να χρησιμοποιήσουμε το τροφοδοτικό μας ως φορτιστή μπαταρίας, πρέπει να περιορίσουμε το ρεύμα φόρτισης στην μπαταρία. Το τροφοδοτικό μπορεί να παρέχει μόνο 1,5 αμπέρ το πολύ, οπότε το επόμενο βήμα θα είναι να κοιτάξετε το κύκλωμα με μια μπαταρία συνδεδεμένη στην έξοδο. Καθώς η τάση της μπαταρίας αυξάνεται (φόρτιση), το ρεύμα φόρτισης θα μειωθεί. Με μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία 13,8V, το ρεύμα φόρτισης θα πέσει στο μηδέν.

Η αντίσταση στην έξοδο θα χρησιμοποιηθεί για τον περιορισμό του ρεύματος στη βαθμολογία του LM317. Γνωρίζουμε ότι η τάση εξόδου του LM317 είναι σταθερή στα 13,8V. Μια άδεια τάση μπαταρίας SLA είναι περίπου 12,0V. Ο υπολογισμός του R είναι πλέον απλός.

R = V / I

R = (13.8V - 12V) / 1.5A

R = 1.2ohm

Τώρα, η ισχύς που διαχέεται στην αντίσταση είναι

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

Ρ = 2,7W

Βήμα 4: Διπλασιασμός του ρεύματος σε 3A Μέγιστο

Αντί να χρησιμοποιώ ακριβότερους ρυθμιστές που έχουν βαθμολογία 3Α, επέλεξα να συνεχίσω να χρησιμοποιώ το πρότυπο LM317. Για να αυξήσω την τρέχουσα βαθμολογία του UPS, απλά πρόσθεσα δύο κυκλώματα μαζί, διπλασιάζοντας έτσι την τρέχουσα βαθμολογία.

Υπάρχει όμως ένα πρόβλημα όταν συνδέετε δύο τροφοδοτικά μαζί. Παρόλο που οι τάσεις εξόδου τους υπολογίστηκαν ότι είναι ακριβώς οι ίδιες, οι παραλλαγές στα εξαρτήματα, καθώς και η διάταξη της πλακέτας PC θα έχουν ως αποτέλεσμα μία παροχή ρεύματος να παίρνει πάντα το μεγαλύτερο μέρος του ρεύματος. Για να εξαλειφθεί αυτό, οι συνδυασμένες έξοδοι λήφθηκαν μετά τις τρέχουσες περιοριστικές αντιστάσεις και όχι στην έξοδο του ίδιου του ρυθμιστή. Αυτό διασφαλίζει ότι η διαφορά τάσης μεταξύ των δύο ρυθμιστών απορροφάται από τις αντιστάσεις εξόδου.

Βήμα 5: Το τελικό κύκλωμα

Δεν μπόρεσα να προμηθευτώ αντιστάσεις 1R2, 3W, έτσι αποφάσισα να χρησιμοποιήσω αρκετές αντιστάσεις για να φτιάξω την αντίσταση 1R2. Υπολόγισα διαφορετικές τιμές σειράς/παράλληλης αντίστασης και διαπίστωσα ότι χρησιμοποιώντας έξι αντιστάσεις 1R8 αποδίδει 1R2. Ακριβώς αυτό που χρειαζόμουν. Η αντίσταση 1R2 3W αντικαταστάθηκε τώρα με έξι αντιστάσεις 1R8 0.5W.

Μια άλλη προσθήκη στο κύκλωμα είναι η έξοδος διακοπής ρεύματος. Αυτή η έξοδος θα είναι 5V όταν υπάρχει τροφοδοσία ρεύματος και 0V κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος. Αυτή η προσθήκη διευκολύνει τη σύνδεση του UPS με συστήματα που απαιτούν επίσης σήμα κατάστασης δικτύου. Το κύκλωμα περιλαμβάνει επίσης ένα LED κατάστασης επί του σκάφους.

Τέλος, μια ασφάλεια προστασίας προστέθηκε στην έξοδο 12V του UPS.

Βήμα 6: Πίνακας PC

Δεν έχω πολλά να πω εδώ.

Σχεδίασα ένα απλό PC Board χρησιμοποιώντας την δωρεάν έκδοση του Eagle. Το PC Board σχεδιάστηκε έτσι ώστε οι μη μονωμένες γλωττίδες γρήγορης αποσύνδεσης να μπορούν να συγκολληθούν στην πλακέτα PC. Αυτό επιτρέπει την πλήρη τοποθέτηση της πλακέτας UPS στην κορυφή της μπαταρίας.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε προσθέσει ψύκτρες αξιοπρεπούς μεγέθους στους δύο ρυθμιστές LM317.