Jednoduchý a plne automatický neprerušiteľný systém napájania 12 V pre malé a stredné spotrebiče

Jednoduchý a plne automatický neprerušiteľný systém napájania 12 V pre malé a stredné spotrebiče
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  489 zobrazení
2
 0
Batérie a akumulátory

Jedná sa o jednoduchý a plne automatický 12 V neprerušiteľný zdroj napájania pre malé/stredné spotrebiče. Zdroj je navrhnutý tak, aby pri výpadku sieťového napätia automaticky prepol napájanie z 230V na záložnú batériu. Koncepčne je uspôsobený tak, aby napájal routre a modemy a, aby poskytovali nepretržité internetové a telefónne pripojenie v oblastiach postihnutých častými výpadkami napájania.

Tento 12 V zdroj napájania bol pôvodne navrhnutý tak, aby napájal v prípade výpadku siete modem/router s optickým pripojením.  Hlavnými súčasťami tohto zdroja napájania sú nabíjačka s konštantným napätím, napájanie 12 V DC, monitorovacia jednotka striedavého prúdu a 12 V vysokokapacitná bezúdržbová olovená batéria, ktorú iste poznáte z rôznych záložných systémov. Celý systém bol navrhnutý pomocou dostupných komponentov.

Bloková schéma zapojenia

Bloková schéma zdroja.

Nabíjací obvod tohto systému sa skladá z obľúbeného regulátora napätia LM350. Tento regulátor sa kalibruje tak, aby zaisťoval rýchle nabíjanie na úrovni napätia 14,4 V a udržiavacie nabíjanie na úrovni 13,6 V. Na základe stavu batérie MCU určí príslušný režim nabíjania. V stave online poskytuje spínací regulátor LM2576-12 výstup 12 V do zálohovaného výstupu systému (v tomto prípade router s optickým pripojením).

Schéma zapojenia

Schému zapojenia si môžte pozrieť na priloženom .pdf, nakoľko je pomerne rozsiahla - klikni a je kreslená po jednotlivých blokoch.

MCU PIC16F688 monitoruje striedavé napätie a zároveň aj záložnú batériu a kontroluje výstupné napätie regulátora LM350 a výstupného relé. Firmvér tohto MCU napísaný pomocou kompilátora Microchip XC8 a všetky zdrojové kódy a konfiguračné súbory si môžete stiahnuť dolu na stránke.

12 V olovená batéria je najdôležitejšou súčasťou tejto konštrukcie. Pre tento systém je najvhodnejšia batéria 12 V, 9 Ah. S ohľadom na spoľahlivosť celého zariadenia odporúčam použiť kvalitnejšiu batériu. V online režime poskytuje tento systém výstup 12 V. V režime offline, ak má plne nabitú batériu, dodáva napätie na výstup 12,5 V.

Tento zdroj napájania je vhodný pre spotrebiče, ktoré vyžadujú vstup 12 V - 13 V s prúdom maximálne 2 A. Pri konfigurácii popísanej vyššie tento systém dokázal napájať router Huawei HG8245H5 viac ako 7 hodín.

Zostavenie obvodu

V tomto zapojení boli použité lacné a bežne dostupné elektronické súčiastky. Odporúčaným transformátorom pre tento systém je transformátor PRIM : 230 VAC, SEC 2 x 15 VAC (5 A) a 2 x12 VAC (500 mA).

Nainštalujte dostatočné chladiče pre regulátory LM350, LM2576 a LM7805. Aby ste minimalizovali zastavaný priestor, odporúčam použiť spoločný chladič pre regulátory LM350 a LM2576. Ak používate iba jeden chladič pre všetky výkonové prvky, nezabudnite použiť vhodné izolačné podložky pod všetky komponenty tak, aby sa eliminovali skraty.  Rozmery PCB sú 131,7 mm × 100 mm.

Na získanie dobrých výsledkov použite 1% 0,25 W kovové filmové odpory pre R3, R7 a R8. Pre R2 a R4 používajte keramické cementové odpory s výkonom 3 W alebo vyšším. Nastavenie testu napájania 12 V UPS zobrazené na obrázku nižšie.

Kalibrácia a testovanie

Pred pripojením záťaže a batérie k systému je potrebné pri kalibrácii systému vykonať nasledujúce kroky.

  1. Vyberte MCU PIC16F688 zo pätice U2.
  2. Skratujte piny 1 a 7 zásuvky U2.
  3. Pripojte digitálny multimeter ku katóde diódy D3.
  4. Nastavte RV2, kým multimetr neukáže 13,6 V.
  5. Pripojte kolíky 7 a 14 zásuvky U2.
  6. Teraz nastavte RV3, kým multimetr neukáže 14,4 V.
  7. Vložte MCU PIC16F688 do pätice U2.

Po dokončení vyššie uvedených krokov pripojte 5 V adaptér UART-to-USB k ladiacemu terminálu J6 a spustite sériový terminál s prenosovou rýchlosťou 1200 s konfiguráciou 8N1.

Pripojte digitálny multimeter k batériovým svorkám a upravujte RV1, kým sériový terminál neukáže desaťnásobné čítanie napätia digitálneho multimetra. Príklad: 12,6 V sa zobrazuje na sériovom termináli ako 126 (obrázok nižšie).

Sériový protokol zachytený z ladiaceho terminálu 12 V UPS.

Po vyššie uvedenej kalibrácii je systém pripravený na použitie. Batériu najskôr pripojte k systému a nechajte ju, kým sa úplne nenabije.

Poznámky

Táto doska plošných spojov je priamo pripojená k sieti, takže pri manipulácii s ňou pri kalibrácii vždy dodržiavajte potrebné opatrenia.

Referencie

Stránka projektu na GitHub

Schéma zapojenia a PCB súbory (KiCAD), Zdrojový kód a firmware



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis