Tutkittu 4 yksinkertaista keskeytymätöntä virtalähdettä (UPS)

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Tämän viestin alla tutkitaan 4 yksinkertaista 220 V: n keskeytymättömän virtalähteen (UPS) mallia, jotka käyttävät 12 V: n akkua, jotka kaikki uudet harrastajat voivat ymmärtää ja rakentaa. Näitä piirejä voidaan käyttää asianmukaisesti valitun laitteen tai kuorman käyttämiseen, tutkitaan piirejä.

Suunnittelu # 1: Yksinkertainen UPS yhdellä IC: llä

Yksinkertainen tässä esitetty idea voidaan rakentaa kotona käyttämällä tavallisimpia komponentteja kohtuullisten tulosten tuottamiseen. Sitä voidaan käyttää virtana tavallisten sähkölaitteiden lisäksi myös kehittyneitä laitteita, kuten tietokoneita. Sen invertteripiiri käyttää modifioitua siniaaltorakennetta.



Keskeytymätöntä virtalähdettä, jossa on monimutkaiset ominaisuudet, ei välttämättä tarvita kriittisesti edes kehittyneiden laitteiden toiminnassa. Tässä esitetty UPS-järjestelmän vaarantunut rakenne saattaa riittää tarpeisiin. Se sisältää myös sisäänrakennetun yleisen älykkään akkulaturin.

Ero UPS: n ja invertterin välillä

Mitä eroa on keskeytymätön virtalähde (UPS) ja invertteri? Molemmilla on yleisesti ottaen tarkoitus suorittaa perustoiminto muuntaa akun jännite vaihtovirraksi, jota voidaan käyttää eri sähkölaitteiden käyttämiseen kotimaisen vaihtovirran puuttuessa.



Useimmissa tapauksissa taajuusmuuttajaa ei kuitenkaan välttämättä ole varustettu monia automaattisia vaihtotoimintoja ja turvatoimenpiteet, jotka yleensä liittyvät UPS: ään.

Taajuusmuuttajissa ei useimmiten ole sisäänrakennettua akkulaturia, kun taas kaikilla UPS-laitteilla on sisäänrakennettu automaattinen laturi helpottamaan kyseisen akun välitöntä lataamista verkkovirran ollessa läsnä ja palauttamaan akkuvirta invertteritilassa sillä hetkellä, kun syöttövirta katkeaa.

Myös UPS: t on suunniteltu tuottamaan vaihtovirta, jolla on siniaaltomuoto tai ainakin modifioitu neliöaalto, joka muistuttaa melko siniaaltopartnerinsa. Tästä tulee ehkä tärkein ominaisuus UPS-laitteissa.

Kun niin monia ominaisuuksia on kädessä, näiden hämmästyttävien laitteiden pitäisi epäilemättä tulla kalliiksi, ja siksi monet meistä keskiluokan luokassa eivät pysty panemaan käsiään niihin.

Olen yrittänyt tehdä UPS-suunnittelu Vaikka se ei ole vertailukelpoinen ammattilaisten kanssa, mutta kun se on rakennettu, se varmasti pystyy korvaamaan verkkovirheet melko luotettavasti, ja koska lähtö on muunnettu neliöaalto, sopii kaikkien kehittyneiden elektronisten laitteiden, jopa tietokoneiden, käyttämiseen.


Kaikki täällä olevat mallit ovat offline-tyyppisiä, voit myös kokeilla tätä yksinkertainen online-UPS-piiri


Piirisuunnittelun ymmärtäminen

Kuvassa on yksinkertainen muunnettu neliönmuuttajamalli, joka on helposti ymmärrettävä, mutta sisältää tärkeitä ominaisuuksia.

IC SN74LVC1G132: lla on a yksi NAND-portti (Schmitt Trigger) kapseloitu pieneen pakkaukseen. Se muodostaa pohjimmiltaan oskillaattorin vaiheen sydämen ja vaatii vain yhden kondensaattorin ja vastuksen tarvittaville värähtelyille. Näiden kahden passiivisen komponentin arvo määrää oskillaattorin taajuuden. Täällä se on mitoitettu noin 250 Hz: iin.

Yllä olevaa taajuutta sovelletaan seuraavaan vaiheeseen, joka koostuu yhdestä Johnsonin vuosikymmenen laskurin / jakajan IC 4017: stä. IC on konfiguroitu siten, että sen lähdöt tuottavat ja toistavat viiden peräkkäisen logiikan korkean lähdön sarjan. Koska tulo on neliöaalto, tuotetaan myös neliöaaltoja.

Osaluettelo UPS-invertterille

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 ohmia
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 tai yksi portti IC4093: sta
IC2 = 4017
IC3 = 7805
Muuntaja = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Akkulaturi

Kahden Darlingtonin pariksi liitetyn suurivahvistetun päätejohdon suuritehoiset transistorit on konfiguroitu IC: lle siten, että se vastaanottaa ja johtaa vaihtoehtoisiin lähtöihin.

Transistorit johtavat (rinnakkain) vastauksena näihin kytkentöihin ja vastaava suuren virran vaihtopotentiaali vedetään kytkettyjen muuntajan käämien kahden puoliskon läpi.

Koska IC: n transistoreiden perusjännitteet ohitetaan vuorotellen, tuloksena oleva neliöimpulssi muuntaja on vain puolet keskimääräisestä arvosta verrattuna muihin tavallisiin taajuusmuuttajiin. Tämä muodostettujen neliöaaltojen mitoitettu RMS-keskiarvo muistuttaa suuresti verkkovirran keskimääräistä arvoa, joka on normaalisti käytettävissä kotipistorasioissamme, ja siitä tulee siten sopiva ja suotuisa kehittyneimmille elektronisille laitteille.

Nykyinen keskeytymätön virtalähde on täysin automaattinen ja tulee palaa invertteritilaan sillä hetkellä, kun syöttövirta katkeaa. Tämä tapahtuu parin releen kautta RL1 ja RL2 RL2: lla on kaksi kosketinsarjaa molempien lähtöjohtojen kääntämiseksi.

Kuten yllä selitettiin, UPS: n tulisi sisältää myös sisäänrakennettu universaali älykäs akkulaturi, jonka tulisi myös olla jännitteen ja virran hallitsema.

Seuraava kuva, joka on olennainen osa järjestelmää, näyttää fiksun pienen automaattinen akkulaturi piiri. Piiri ei ole vain jänniteohjattu, vaan sisältää myös ylivirtasuojauksen.

Transistorit T1 ja T2 muodostavat periaatteessa tarkan jänniteanturin eivätkä koskaan anna latausjännitteen ylärajan ylittää asetettua rajaa. Tämä raja vahvistetaan asettamalla esiasetus P1 asianmukaisesti.

Transistorit T3 ja T4 pitävät yhdessä silmällä akun nousevaa virrankulutusta eivätkä koskaan anna sen saavuttaa tasoja, joita voidaan pitää vaarallisina akun kestolle. Jos virta alkaa kulkeutua asetetun tason yli, R6: n jännite ylittää yli - 0,6 volttia, riittää käynnistämään T3: n, joka puolestaan ​​tukahduttaa T4: n perusjännitteen, mikä rajoittaa vedetyn virran jatkoa. R6: n arvo voidaan löytää käyttämällä kaavaa:

R = 0,6 / I, missä I on latausvirta.

Transistori T5 suorittaa jännitemittarin toiminnon ja kytkee (deaktivoi) releet toimintaan sillä hetkellä, kun verkkovirta katkeaa.

Laturin osaluettelo

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 ESIVALINTA, LINEAARINEN
R6 = KATSO 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 = 0-12 V, VIRTA 1/10 AKUN AH: sta
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Suunnittelu # 2: Yhden muuntaja UPS taajuusmuuttajan ja akun lataamiseen

Seuraava artikkeli kertoo yksinkertaisesta transistoripohjaisesta UPS-piiristä, jossa on sisäänrakennettu akkulaturi, jota voidaan käyttää keskeytymätön verkkovirta edullisesti kodeissasi, toimistossasi, kaupoissa jne. Piiri voidaan päivittää haluamallesi korkeammalle teholle. Idean kehitti Syed Xaidi.

Tämän piirin tärkein etu on, että se käyttää a yksi muuntaja akun lataamiseen ja taajuusmuuttajan käyttämiseen . Tämä tarkoittaa, että sinun ei tarvitse sisällyttää erillistä muuntajaa akun lataamiseen tässä piirissä

Syed toimitti seuraavat tiedot sähköpostitse:

Huomasin, että viestisi opettaa ihmisiä. Joten mielestäni sinun pitäisi selittää ihmisille tästä kaaviosta.

Tässä piirissä on hämmästyttävä mutivibraattori, joka perustuu transistoriin kuten sinäkin. Kondensaattorit c1 ja c2 ovat 0,47 lähtötaajuuden saamiseksi noin 51, xx Hz mitattuna, mutta se ei ole vakio kaikissa tapauksissa.

MOSFETissä on käänteinen suuritehoinen diodi, jota käytetään akun lataamiseen. Piiriin ei tarvitse lisätä erityistä diodia. Olen osoittanut kytkentäperiaatteen releillä kaaviossa. RL3: ta on käytettävä katkaisupiirin kanssa.

Tämä piiri on hyvin yksinkertainen, ja olen testannut sitä jo. Aion testata toisen mallini, jonka jaan kanssasi heti, kun testi on tehty. Se ohjaa lähtöjännitettä ja vakauttaa sen PWM: n avulla. Myös tässä suunnittelussa käytän muuntajaa 140 V: n käämitystä lataamiseen ja BTA16: ta lataus ampeerien ohjaamiseen. Antaa toivoa hyvään.

Sinulla pärjää parhaiten. Älä koskaan lopeta, pidä upea päivä.

Suunnittelu # 3: IC 555 -pohjainen UPS-piiri

Kolmas alla selitetty malli on yksinkertainen UPS-piiri, joka käyttää PWM: ää, ja siitä tulee täysin turvallista kehittyneiden elektronisten laitteiden, kuten tietokoneiden, musiikkijärjestelmien jne., Käyttämiselle. Koko yksikkö maksaa sinulle noin 3 dollaria. Sisäänrakennettu laturi sisältyy myös suunnitteluun, joka pitää akun aina täydennetyssä tilassa ja valmiustilassa. Tutkitaan koko konseptia ja piiriä.

Piirikonsepti on melko yksinkertainen, kyse on lähtölaitteiden kytkemisestä sovellettujen hyvin optimoitujen PWM-pulssien mukaan, mikä puolestaan ​​kytkee muuntajan tuottamaan vastaavan indusoidun AC-verkkojännitteen, jolla on samat parametrit kuin tavallisella AC-siniaaltomuodolla.

Piirin käyttö:

Piirikaavio voidaan ymmärtää seuraavien kohtien avulla:

PWM-piiri käyttää erittäin suosittua IC 555: tä vaadittuun PWM-pulssien tuottamiseen.

Esiasetukset P1 ja P2 voidaan asettaa tarkasti tarpeen mukaan lähtölaitteiden syöttämiseen.

Lähtölaitteet reagoivat tarkasti 555-piirin sovellettuihin PWM-pulsseihin, joten esiasetusten huolellisen optimoinnin pitäisi johtaa melkein ihanteelliseen PWM-suhteeseen, jota voidaan pitää melko vastaavana normaalin AC-aaltomuodon kanssa.

Kuitenkin, koska edellä käsiteltyjä pWM-pulsseja käytetään molempien kahden erillisen kennelin kytkemistä varten sijoitettujen transistoreiden pohjaan, se merkitsisi täydellistä sotkua, koska emme koskaan halua vaihtaa muuntajan molempia käämiä yhdessä.

EI porttien käyttäminen 50 Hz: n kytkennän indusointiin

Siksi on otettu käyttöön toinen vaihe, joka koostuu muutamasta EI portista IC 4049: stä, mikä varmistaa, että laitteet johtavat tai kytkeytyvät vuorotellen eikä koskaan kaikkia kerrallaan.

N1: stä ja N2: sta valmistettu oskillaattori suorittaa täydelliset neliöaaltopulssit, jotka ovat edelleen puskuroi N3 --- N6 . Diodilla D3 ja D4 on myös tärkeä rooli saattamalla laitteet vastaamaan vain NOT-porttien negatiivisiin pulsseihin.

Nämä pulssit sammuttavat laitteet vuorotellen, jolloin vain yksi kanava pääsee kulkemaan tiettynä hetkenä.

N1: een ja N2: een liittyvää esiasetusta käytetään UPS: n lähtö AC-taajuuden asettamiseen. 220 volttia varten se on asetettava 50 Hz: iin ja 120 volttia varten 60 Hz: iin.

UPS: n osaluettelo

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = kaavan mukaisesti,
P3 = 100K esiasetus
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zener-diodi
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, katso nastanumerot datalehdestä.
Muuntaja = 12-0-12V, 15 ampeeria

Akkulaturin piiri:

Jos kyseessä on UPS, akkulaturi-piirin sisällyttäminen on välttämätöntä.

Pidä mielessä suunnittelun edullisuus ja yksinkertaisuus, tähän keskeytymättömään virtalähteeseen on sisällytetty hyvin yksinkertainen mutta kohtuullisen tarkka akkulaturi.

Kuvaa tarkastelemalla voimme yksinkertaisesti todistaa, kuinka helppo kokoonpano on.

Voit saada koko selityksen täältä akkulaturin piiri artikkeli Kaksi releä RL1 ja RL2 on sijoitettu siten, että piiri on täysin automaattinen. kun verkkovirtaa on saatavilla, releet kytkeytyvät päälle ja kytkevät verkkovirran suoraan kuormaan siellä olevien N / O-koskettimien kautta. Sillä välin akku latautuu myös laturipiirin kautta. Kun vaihtovirta katkeaa, releet palautuvat ja irrottaa verkkojohdon ja korvaavat sen invertterimuuntajalla niin, että invertteri vastaa verkkojännitteen syöttämisestä kuormaan. millisekuntien sisällä.

Toinen rele RL4 otetaan käyttöön koskettimiensa kääntämiseksi virtakatkoksen aikana siten, että lataustilassa pidetty akku siirretään invertteritilaan tarvittavaa vara-AC-tehon tuottamista varten.

Laturin osaluettelo

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Kaikki releet = 12 volttia, 400 ohmia, SPDT

Muuntaja = 0-12 V, 3 ampeeria

Suunnittelu # 4: 1kva UPS-suunnittelu

Viimeinen muotoilu, mutta ylivoimaisesti tehokkain, käsittelee 1000 watin UPS-virtaa, jossa on +/- 220 V: n tulo ja 40 nos 12V / 4 AH -paristoa sarjassa. Suurjännitetoiminto tekee järjestelmästä suhteellisen monimutkaisen ja muuntajattoman. Idean pyysi Vesimies.

Tekniset tiedot

Olen fani ja olen rakentanut monia projekteja henkilökohtaiseen käyttöönni menestyksekkäästi ja minulla oli paljon iloa. Jumala siunatkoon sinua. Aion nyt rakentaa 1000 watin UPS: n, jolla on erilainen käsite (taajuusmuuttaja suurjännitetulolla DC).

Käytän 18 - 20 suljettua paristoa sarjassa, 12 volttia / 7 Ah, jotta voisin antaa yli 220 voltin akun muuntajatonta taajuusmuuttajaa varten.

Voitteko ehdottaa yksinkertaisinta mahdollista piiriä tälle käsitteelle, jonka tulisi sisältää akkulaturi + suojaus ja automaattinen kytkentä verkkovirralla. Myöhemmin sisällytän myös aurinkovoiman.

Muotoilu

Ehdotettu 1000 watin UPS-piiri voidaan rakentaa käyttämällä kahta seuraavaa virtapiiriä, joista ensimmäinen on taajuusmuuttajan osa ja vaaditut automaattiset vaihtoreleet. Toinen malli tarjoaa automaattisen akkulaturin vaiheen.

Ensimmäinen piiri, joka kuvaa 1000 watin invertteriä, koostuu kolmesta perusvaiheesta.

T1, T2 yhdessä siihen liittyvien komponenttien kanssa muodostavat tuloerotusvahvistusvaiheen, joka vahvistaa PWM-sisääntulosignaalit PWM-generaattorista, joka voisi olla sinigeneraattori.

R5: stä tulee virtalähde optimaalisen virran tuottamiseksi differentiaalivaiheelle ja seuraavalle kuljettajan vaiheelle.

Differentiaalivaiheen jälkeinen osa on kuljettajavaihe, joka nostaa vahvistetun PWM: n tehokkaasti differentiaalivaiheesta riittävälle tasolle seuraavan tehosmfet-vaiheen käynnistämiseksi.

Mosfetit on kohdistettu työntövoimalla kahden 220 V: n akkupankin poikki, ja siksi ne vaihtavat jännitteitä tyhjennys- / lähdeliittimiensä yli tuottamaan vaadittu AC 220 V -lähtö ilman muuntajaa.

Yllä oleva lähtö päätetään kuormitukseen releen vaihtovaiheen kautta, joka koostuu 12 V 10amp DPDT -releestä, jonka liipaisutulo on johdettu verkkovirrasta 12 V AC / DC-sovittimen kautta. Tämä laukaisujännite kohdistetaan kaikkien 12 V: n releiden käämeihin, joita käytetään piirissä aiottuun verkkoon vaihtosuuntaajan vaihtotoiminnoille.

Osaluettelo edellä olevalle 1000 watin UPS-piirille

Kaikki vastukset ovat CFR 2 wattia, ellei toisin mainita.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 ohmia 2 wattia
R12, R15 = 1K, 5 wattia
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

rele = DPDT, 12V / 10amp koskettimet, 400 ohmin kela

Akkulaturi piiri 220 V DC -akkujen lataamiseen.

Vaikka mukana olevat 12 V: n akut olisi mieluiten ladattava erikseen 14 V: n virtalähteen kautta, yksinkertaisuuden huomioon ottamiseksi yleisen yhden 220 V: n laturin todettiin lopulta olevan toivottavampi ja helpompi rakentaa.

Kuten alla olevassa kaaviossa on esitetty, koska vaadittu latausjännite on 260 V: n läheisyydessä, verkkovirran 220 V: n lähtö voidaan nähdä suoraan käytettyä tähän tarkoitukseen.

Verkkovirran suora käyttö voi kuitenkin olla vaarallista paristoille, koska siihen liittyy valtava määrä virtaa. Suunnitteluun sisältyy yksinkertainen ratkaisu, jossa käytetään 200 watin sarjan lamppua.

Verkkotulo syötetään yhden 1N4007-diodin ja 200 watin hehkulampun kautta, joka kulkee kytkentäreleen koskettimien läpi.

Aluksi tasasuuntainen puoliaaltojännite ei pääse paristoihin, koska rele on kytketty pois päältä -tilaan.

Kun painat PB1, virtalähteen annetaan hetkeksi päästä paristoihin.

Tämä kehottaa vastaavaa jännitetasoa muodostumaan 200 watin lampun yli ja opto-LED tunnistaa sen.

Opto reagoi välittömästi ja laukaisee mukana olevan releen, joka välittömästi aktivoituu, lukittuu PÄÄLLE ja ylläpitää sitä silloinkin kun PB1 on vapautettu.

200 watin lampun voitiin nähdä hehkuvan hiukan, jonka voimakkuus riippuisi akkupankin varaustilasta.

Kun paristot alkavat latautua, 200 watin lampun jännite alkaa laskea, kunnes rele sammutetaan heti, kun akun täysi lataustaso on saavutettu. Tätä voidaan säätää asettamalla 4k7-esiasetus.

Yllä olevan laturin lähtö syötetään akkupankkiin muutaman SPDT-releen kautta seuraavan kaavion mukaisesti.

Releet varmistavat, että paristot asetetaan lataustilaan niin kauan kuin verkkotulo on käytettävissä ja palautetaan invertteritilaan, kun verkkotulo epäonnistuu.




Pari: Kuinka tehdä yksinkertainen 12 voltin LED-lyhtypiiri Seuraava: Kuinka rakentaa 400 watin suuritehoinen invertteripiiri