4 прости вериги за непрекъсваемо захранване (UPS) са проучени

4 прости вериги за непрекъсваемо захранване (UPS) са проучени

Под този пост ние изследваме 4 прости дизайна на непрекъсваемото захранване (UPS) от 220 V, използващи 12V батерия, които могат да бъдат разбрани и конструирани от всеки нов ентусиаст. Тези вериги могат да се използват за работа с подходящо подбран уред или товар, нека изследваме веригите.



Дизайн # 1: Обикновено UPS с помощта на единична интегрална схема

Една проста идея, представена тук може да се изгради у дома използване на най-обикновени компоненти за получаване на разумни резултати. Може да се използва за захранване не само на обичайните електрически уреди, но и на сложни приспособления като компютри. Неговата инверторна схема използва модифициран дизайн на синусоида.

Непрекъсваемото захранване със сложни функции може да не е критично необходимо за работата дори на сложните джаджи. Представеният тук компрометиран дизайн на UPS система може да е достатъчен за нуждите. Включва и вградено универсално интелигентно зарядно устройство за батерии.





Разлика между UPS и инвертор

Каква е разликата между непрекъсваемо захранване (UPS) и инвертор? Е, най-общо казано, и двете са предназначени да изпълняват основната функция за преобразуване на напрежението на батерията в променлив ток, което може да се използва за работа с различните електрически приспособления при липса на нашето вътрешно променливо захранване.

В повечето случаи обаче инверторът може да не е оборудван много функции за автоматично превключване и мерки за безопасност, обикновено свързани с UPS.



Освен това инверторите най-често не носят вградено зарядно устройство, докато всички UPS устройства имат вградено автоматично зарядно устройство за батерии, за да улеснят незабавното зареждане на съответната батерия, когато има мрежов променлив ток и да върнат захранване на батерията в инверторен режим момента, в който захранването откаже.

Също така всички UPS са проектирани да произвеждат променлив ток с форма на синусоида или поне модифицирана квадратна вълна, наподобяваща доста подобна на синусоидалната двойка. Това може би се превръща в най-важната характеристика на UPS.

С толкова много функции в ръка, няма съмнение, че тези невероятни устройства трябва да станат скъпи и затова много от нас в категорията от средната класа не могат да сложат ръка върху тях.

Опитах се да направя UPS дизайн макар и да не е сравним с професионалните, но след като бъде построен, определено ще може да замени мрежовите повреди доста надеждно, а също и тъй като изходът е модифицирана квадратна вълна, е подходящ за работа с всички сложни електронни джаджи, дори компютри.


Всички дизайни тук са офлайн, може също да опитате това проста онлайн схема за UPS


Разбиране на дизайна на веригата

Фигурата заедно показва прост модифициран квадратен инверторен дизайн, който е лесно разбираем, но включва важни характеристики.

IC SN74LVC1G132 има единична NAND порта (Schmitt Trigger) капсулирани в малка опаковка. По същество той формира сърцевината на осцилаторния етап и изисква само един кондензатор и резистор за необходимите трептения. Стойността на тези два пасивни компонента определя честотата на осцилатора. Тук той е оразмерен на около 250 Hz.

Горната честота се прилага към следващия етап, състоящ се от единичен брояч / делител на десетилетие на Джонсън IC 4017. IC е конфигуриран така, че неговите изходи да произвеждат и повтарят набор от пет последователни логически високи изхода. Тъй като входът е квадратна вълна, изходите също се генерират като квадратни вълни.

Списък на частите за UPS инвертора

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 ома
C1 = 0,095 Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
Т1, Т2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 или единична порта от IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
ТРАНСФОРМАТОР = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Раздел за зарядно устройство за батерии

Основните проводници на два комплекта сдвоени с усилване транзистори с висока мощност на Дарлингтън са конфигурирани към интегралната схема, така че тя да приема и провежда към алтернативните изходи.

Транзисторите провеждат (в тандем) в отговор на тези превключвания и съответният променлив потенциал с висок ток се изтегля през двете половини на свързаните намотки на трансформатора.

Тъй като базовите напрежения към транзисторите от IC се пропускат редуващи се, полученият квадратен импулс от трансформатор носи само половината от средната стойност в сравнение с другите обикновени инвертори. Тази измерена RMS средна стойност на генерираните квадратни вълни много прилича на средната стойност на мрежовия променлив ток, който обикновено е наличен в нашите домашни електрически контакти и по този начин става подходящ и благоприятен за най-сложните електронни устройства.

Настоящият дизайн на непрекъсваемото захранване е напълно автоматичен и ще работи върнете се в режим на инвертор момента, в който захранването откаже. Това става чрез няколко релета RL1 и RL2 RL2 има двоен набор от контакти за обръщане на двете изходни линии.

Както е обяснено по-горе, UPS трябва също да включва вградено универсално интелигентно зарядно устройство за батерии, което също трябва да се контролира по напрежение и ток.

Следващата фигура, която е неразделна част от системата, показва малко умно автоматично зарядно устройство за батерии верига. Веригата не само се контролира по напрежение, но включва и конфигурация за защита от пренапрежение.

Транзисторът T1 и T2 по принцип образуват точен сензор за напрежение и никога не позволяват горната граница на зареждащото напрежение да надвиши зададената граница. Това ограничение се фиксира чрез задаване на предварително зададената P1 по подходящ начин.

Транзисторът T3 и T4 заедно държат под око „повишаващия се ток от батерията и никога не му позволяват да достигне нива, които могат да се считат за опасни за живота на батерията. В случай, че токът започне да се отклонява от зададеното ниво, напрежението на R6 преминава над - 0,6 волта, достатъчно, за да задейства T3, което от своя страна задушава базовото напрежение на T4, като по този начин ограничава всяко по-нататъшно покачване на изтегления ток. Стойността на R6 може да бъде намерена по формулата:

R = 0,6 / I, където I е скоростта на зареждащия ток.

Транзисторът T5 изпълнява функцията на монитор за напрежение и превключва (деактивира) релетата в действие, в момента, в който мрежовият променлив ток не успее.

Списък на частите за зарядното устройство

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 ПРЕДВАРИТЕЛНА, ЛИНЕЙНА
R6 = ВИЖТЕ ТЕКСТ
T1, T2, = BC547
Т3 = 8550
T4 = TIP32C
Т5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, ТОК 1/10 НА БАТЕРИЯТА AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Дизайн # 2: Единичен трансформатор UPS за инвертор и зареждане на батерията

Следващата статия подробно описва проста базирана на транзистор UPS верига с вградена верига за зарядно устройство за батерии, която може да се използва за получаване на непрекъсваема изходна мощност на мрежата евтино, във вашите домове и офиси, магазини и др. Веригата може да бъде надстроена до всяко желано по-високо ниво на мощност. Идеята е разработена от г-н Syed Xaidi.

Основното предимство на тази схема е, че използва a единичен трансформатор за зареждане на батерията, както и за работа с инвертора . Това означава, че не е необходимо да вграждате отделен трансформатор за зареждане на батерията в тази схема

Следните данни бяха предоставени от г-н Syed по имейл:

Видях, че хората се образоват от вашия пост. Така че, мисля, че трябва да обясните на хората за тази схема.

Тази схема има нестабилен мутивибратор, базиран на транзистори, както и вие. Кондензаторите c1 и c2 са 0,47 за получаване на изходна честота около 51.xx Hz, както измерих, но не е постоянна във всички случаи.

MOSFET има обратен диод с висока мощност, който се използва за зареждане на батерията, няма нужда да добавяте специален диод към веригата. Показал съм принципа на превключване с релета в схемата. RL3 трябва да се използва с прекъсната верига.

Тази схема е много проста и вече я тествах. Ще тествам друг мой дизайн, който ще споделя с вас веднага щом тестът бъде свършен. Той контролира изходното напрежение и го стабилизира с помощта на ШИМ. Също така в този дизайн използвам трансформаторна намотка 140v за зареждане и BTA16 за управление на амперата за зареждане. Да се ​​надяваме на доброто.

Справяш се най-добре. Никога не спирайте, имайте прекрасен ден.

Дизайн # 3: IC 555 базирана UPS схема

Третият дизайн, обяснен по-долу, е проста схема на UPS, използваща ШИМ, и therfeore става напълно безопасен за работа със сложно електронно оборудване като компютри, музикална система и т.н. Цялото устройство ще ви струва около $ 3. Вграденото зарядно устройство също е включено в дизайна за поддържане на батерията винаги в заредено състояние и в режим на готовност. Нека изучим цялата концепция и веригата.

Концепцията на веригата е съвсем основна, всичко е свързано с превключване на изходните устройства в съответствие с приложените добре оптимизирани PWM импулси, което от своя страна превключва трансформатора, за да генерира еквивалентно индуцирано напрежение на променливотоковото напрежение с идентични параметри на стандартната форма на синусоидална вълна.

Операция на веригата:

Схемата на веригата може да се разбере с помощта на следните точки:

ШИМ веригата използва много популярната IC 555 за необходимото генериране на ШИМ импулси.

Предварителните настройки P1 и P2 могат да бъдат настроени точно според изискванията за захранване на изходните устройства.

Изходните устройства ще реагират точно на приложените PWM импулси от веригата 555, поради което внимателната оптимизация на предварителните настройки трябва да доведе до почти идеално съотношение PWM, което може да се счита за съвсем еквивалентно на стандартна форма на променлив ток.

Въпреки това, тъй като гореспоменатите pWM импулси се прилагат към основите на двата транзистора, позиционирани за превключване на два отделни канала, би означавало пълна бъркотия, тъй като никога няма да искаме да превключваме двете намотки на трансформатора заедно.

Използване на NOT порта за индуциране на 50Hz превключване

Следователно е въведен друг етап, състоящ се от няколко НЕ порта от IC 4049, който гарантира, че устройствата провеждат или превключват последователно и никога наведнъж.

Осцилаторът, направен от N1 и N2, изпълнява перфектни импулси с квадратна вълна, които са допълнителни буфериран от N3 --- N6 . Диодите D3 и D4 също играят важна роля, като карат устройствата да реагират само на отрицателните импулси от NOT портите.

Тези импулси изключват устройствата последователно, позволявайки само един канал да провежда във всеки конкретен момент.

Предварителната настройка, свързана с N1 и N2, се използва за задаване на изходната AC честота на UPS. За 220 волта той трябва да бъде настроен на 50 Hz, а за 120 волта трябва да бъде настроен на 60 Hz.

Списък на частите за UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = според формулата,
P3 = 100K предварително зададени
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v ценеров диод
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, моля, консултирайте се с листа с данни за номерата на изводите.
Трансформатор = 12-0-12V, 15 ампера

Веригата на зарядното устройство за батерии:

Ако това е UPS, включването на верига на зарядно устройство за батерии става задължително.

Имайки предвид ниската цена и простотата на дизайна, в тази схема за непрекъсваемо захранване е включен много прост, но разумно точен дизайн на зарядно устройство за батерии.

Разглеждайки фигурата, можем просто да станем свидетели колко лесна е конфигурацията.

Можете да получите цялото обяснение в това верига на зарядно устройство за батерии статия Двете релета RL1 и RL2 са разположени, за да направят веригата напълно автоматична. Когато е налично захранване, релетата се захранват и превключват AC мрежата директно към товара чрез там N / O контакти. Междувременно батерията се зарежда и чрез веригата на зарядното устройство. В момента, в който променливотоковото захранване откаже, релетата се връщат и изключват мрежовата линия и я заменят с инверторния трансформатор, така че сега инверторът поема отговорността за подаване на мрежовото напрежение към товара , в рамките на милисекунди.

Друго реле RL4 е въведено за обръщане на контактите му по време на прекъсване на захранването, така че батерията, която е била държана в режим на зареждане, е преместена в режим на инвертор за необходимото генериране на резервно променливотоково захранване.

Списък на частите за зарядното устройство

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Всички релета = 12 волта, 400 Ohm, SPDT

Трансформатор = 0-12V, 3 ампера

Дизайн # 4: 1kva UPS дизайн

Последният дизайн, но най-мощният обсъжда 1000-ватова UPS верига, захранвана с вход +/- 220V, използвайки последователно 40 носа на 12V / 4 AH батерии. Работата под високо напрежение прави системата относително по-малко сложна и без трансформатор. Идеята е поискана от Водолей.

Технически спецификации

Аз съм ваш фен и изградих много проекти за лично ползване с успех и имах много удоволствие. Бог да те благослови. Сега възнамерявам да изградя UPS с мощност 1000 вата с различна концепция (инвертор с входно напрежение с високо напрежение).

Ще използвам батерия от 18 до 20 запечатани батерии последователно на всеки 12 волта / 7 Ah, за да осигуря 220+ волта за съхранение като вход към трансформатор без трансформатор.

Можете ли да предложите възможно най-проста схема за тази концепция, която трябва да включва зарядно устройство за батерии + защита и автоматично превключване при повреда в мрежата. По-късно ще включа и слънчева енергия.

Дизайнът

Предложената UPS верига от 1000 вата може да бъде изградена чрез използване на следните две вериги, където първата е инверторната секция с необходимите автоматични превключващи релета. Вторият дизайн осигурява етап на автоматично зарядно устройство за батерии.

Първата схема, която изобразява инвертора с мощност 1000 вата, се състои от три основни етапа.

T1, T2 заедно със свързаните компоненти образуват входния диференциален усилвател, който усилва входните PWM сигнали от PWM генератор, който може да бъде синусоидален генератор.

R5 се превръща в източник на ток за осигуряване на оптимален ток към диференциалния етап и към следващия етап на драйвера.

Секцията след диференциалния етап е фазата на драйвера, която ефективно повишава усиления ШИМ от диференциалния етап до достатъчни нива за задействане на следващия етап на мощност MOSFET.

MOSFET-овете са подравнени по тласкащ начин през двете 220V батерии и следователно превключват напреженията през техните клеми за източване / източник, за да произведат необходимата AC 220V мощност, без да включват трансформатор.

Горният изход се прекратява към товара чрез етап на превключване на релето, състоящ се от 12V 10amp DPDT реле, чийто задействащ вход се извежда от мрежата на полезността чрез 12V AC / DC адаптер. Това задействащо напрежение се прилага към намотките на всички 12V релета, които се използват във веригата за предвидените действия за превключване на инвертора.

Списък на частите за горепосочената UPS верига от 1000 вата

Всички резистори CFR 2 вата номинални, освен ако не е посочено.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 ома 2 вата
R12, R15 = 1K, 5 вата
C1 = 470pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0.1uF / 100V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

реле = DPDT, 12V / 10amp контакти, 400 ома намотка

Схема на зарядно устройство за зареждане на батерии от 220V DC батерии.

Въпреки че в идеалния случай включените 12V батерии трябва да се зареждат индивидуално чрез 14V захранване, като се има предвид простотата, най-накрая беше установено, че универсалното единично зарядно устройство от 220V е по-желано и лесно за изграждане.

Както е показано на диаграмата по-долу, тъй като необходимото напрежение за зареждане е в близост до 260V, изходът от мрежата 220V може да се види директно използван за целта.

Въпреки това директното прилагане на електрическата мрежа може да бъде опасно за акумулаторите поради огромното количество ток, което включва, просто решение, използващо крушка от 200 вата, е включено в дизайна.

Мрежовият вход се подава чрез единичен диод 1N4007 и през крушка с нажежаема жичка от 200 вата, която преминава през превключващи релейни контакти.

Първоначално полуволновото коригирано напрежение не може да достигне батериите поради това, че релето е в изключен режим.

При натискане на PB1 захранването за момент се оставя да достигне батериите.

Това кара съответното ниво на напрежение да се генерира през крушката от 200 вата и се отчита от оптодиода.

Опто незабавно реагира и задейства придруженото реле, което незабавно се активира и заключва и го поддържа дори след освобождаване на PB1.

Крушката от 200 вата можеше да бъде видяна да свети леко, чийто интензитет ще зависи от зареденото състояние на батерията.

Тъй като батериите започват да се зареждат, напрежението на крушката от 200 вата започва да пада, докато релето не се изключи веднага щом се достигне нивото на пълно зареждане на батерията. Това може да се коригира чрез настройка на 4k7 предварително зададена настройка.

Изходът от горното зарядно устройство се подава към батерията чрез няколко SPDT релета, както е показано на следващата диаграма.

Релетата се уверяват, че батериите са поставени в режим на зареждане, стига мрежовият вход да е наличен и се връща в режим на инвертор, когато мрежовият вход не успее.




Предишна: Как да направим проста верига с 12-волтови LED фенери Напред: Как да изградим 400-ватова инверторна верига с висока мощност