12V, 2A neprekidno napajanje: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

ULAZAK NA NATJEČAJ ZA NAPAJANJE

Glasajte za mene ako smatrate da je ovaj Instructable koristan

Što je neprekidno napajanje?

Izvadak iz Wikipedije

"Neprekidno napajanje, također izvor neprekidnog napajanja, UPS ili pomoćna baterija, električni je aparat koji osigurava hitno napajanje opterećenja kada dođe do nestanka ulaznog izvora napajanja ili mrežnog napajanja. UPS se razlikuje od pomoćnog ili hitnog sustava napajanja ili generatora pripravnosti time što će pružiti gotovo trenutnu zaštitu od prekida ulazne energije, opskrbljujući energijom pohranjenom u baterijama."

Imajte na umu da je UPS samo kratkoročno rješenje, a dostupnost energije ovisit će o opterećenju spojenom na UPS.

Zašto 12V UPS?

Većina suvremene elektroničke opreme u našim domovima i oko njih oslanja se isključivo na komunalno napajanje. Kad nestane struje, nestaje i sva naša suvremena elektronička oprema. Postoje neki slučajevi u kojima je to nepoželjno, navesti samo par:

• Alarmni sustavi
• Sustavi kontrole pristupa
• Mrežno povezivanje
• Telefonski sustavi
• Sigurnosna svjetla / svjetla u nuždi

Svi ti sustavi obično rade na 12V i lako se mogu spojiti na 12V UPS.

Sastavni dijelovi UPS -a

UPS se sastoji od 3 dijela:

1. Transformator
2. Regulirano napajanje
3. Punjač baterija
4. Rezervna baterija

Proći ću kroz svaki korak objašnjavajući kako izgraditi pouzdan UPS od 12 V bez posebnih komponenti.

Korak 1: Transformator

UPS od 12 V koristi standardni standardni transformator, dostupan u svim vodećim dobavljačima sigurnosne opreme. Izlaz transformatora trebao bi biti između 16 do 17 V AC, i nazivan do 3 ampera. Uvijek više volim dizajn, pa ću dizajnirati ovaj 2A UPS tako da bude ocijenjen za najviše 3A.

Neki dobavljači već imaju ugrađene transformatore u kućište, s dodatnom zaštitom od struje i prenapona.

Korak 2: Regulirano napajanje

UPS mora biti u stanju kontinuirano napajati nazivnu struju pri nazivnom izlaznom naponu, bez oslanjanja na pomoćnu bateriju za pomoć. Stoga će prvi korak biti projektiranje 12V napajanja.

Dobar početak bit će korištenje regulatora napona LM317. Prije nego što pogledamo trenutnu vrijednost uređaja, počnimo s reguliranim izlaznim naponom. Iako smo svi navikli pozivati se na 12V sustav, to je zapravo normalno 13.8V sustav. Ovaj napon je potpuno napunjeni napon standardne SLA baterije. Dakle, za sve izračune koristit ću 13.8V.

Za izračun vrijednosti komponenti pogledajte tehnički list LM317. U njemu se navodi da:

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

i da je Iadj tipično ograničen na 50uA.

Za početak, odabrao sam vrijednost R1 na 1Kohm, pa

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

No vrijednost od 9.653Kohm nije standardna vrijednost otpornika, pa ćemo morati koristiti više otpornika da bismo se približili ovoj vrijednosti. Najbolje rješenje bit će postavljanje dva otpornika paralelno. Bilo koja dva paralelna otpornika uvijek će imati kombinirani otpor NIŽI od otpornika najniže vrijednosti. Zato napravite otpornik R2a 10Kohm.

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

1/9.653K = 1/10K + 1/R2b

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

R2b = 278Kohm

R2b kao 270K

R2 = 9,643Kohm, dovoljno blizu za ono što nam treba.

Kondenzator od 1000uf nije kritičan, ali ovo je dobra vrijednost. Kondenzator od 0,1 uf smanjuje oscilacije izlaznog napona

Sada imamo napajanje od 13,8 V, prema tablici s naponom od 1,5 ampera.

Korak 3: Punjač baterija

Da bismo napajanje koristili kao punjač baterija, moramo ograničiti struju punjenja na bateriju. Napajanje može osigurati samo 1,5 ampera maksimalno, pa će sljedeći korak biti pregled kruga s baterijom spojenom na izlaz. Kako napon baterije raste (punjenje), struja punjenja će se smanjivati. S potpuno napunjenom baterijom od 13,8 V, struja punjenja će pasti na nulu.

Otpor na izlazu će se koristiti za ograničavanje struje na naziv LM317. Znamo da je izlazni napon LM317 fiksiran na 13,8V. Napon prazne SLA baterije je oko 12,0V. Izračun R sada je jednostavan.

R = V / I

R = (13,8V - 12V) / 1,5A

R = 1,2 ohma

Sada je snaga raspršena u otporniku jednaka

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7W

Korak 4: Udvostručenje struje na maksimum 3A

Umjesto da koristim skuplje regulatore s ocjenom 3A, odlučio sam se i dalje koristiti standard LM317. Da bih povećao trenutnu ocjenu UPS -a, jednostavno sam dodao dva kruga zajedno, udvostručivši trenutnu vrijednost.

No, postoji problem pri povezivanju dva izvora napajanja zajedno. Iako je njihov izlazni napon izračunat kao potpuno isti, varijacije u komponentama, kao i u rasporedu PC ploče rezultirat će time da jedno napajanje uvijek uzima većinu struje. Kako bi se to uklonilo, kombinirani izlazi uzeti su nakon otpornika za ograničavanje struje, a ne na izlazu samog regulatora. Time se osigurava da razliku napona između dva regulatora apsorbiraju izlazni otpornici.

Korak 5: Završni krug

Nisam mogao nabaviti 1R2, 3W otpornike, pa sam odlučio upotrijebiti nekoliko otpornika za izradu 1R2 otpornika. Izračunao sam različite vrijednosti serije/paralelnih otpornika i otkrio da upotreba šest otpornika 1R8 daje 1R2. Upravo ono što mi je trebalo. Otpornik 1R2 3W sada je zamijenjen sa šest otpornika 1R8 snage 0,5 W.

Još jedan dodatak krugu je izlaz napajanja. Ovaj izlaz bit će 5V ako je prisutno napajanje, a 0V tijekom nestanka struje. Ovaj dodatak olakšava povezivanje UPS -a sa sustavima koji također zahtijevaju signal statusa mreže. Krug također uključuje LED diodu statusa na ploči.

Na kraju, zaštitni osigurač je dodan na 12V izlaz UPS -a.

Korak 6: PC ploča

Ovdje nema puno za reći.

Dizajnirao sam jednostavnu PC ploču koristeći besplatnu verziju programa Eagle. PC ploča je dizajnirana tako da se neizolirane uloške za brzo odvajanje mogu lemiti na ploču PC-a. To omogućuje postavljanje cijele UPS ploče na vrh baterije.

Obavezno dodajte dva hladnjaka hladnjaka pristojne veličine u dva regulatora LM317.