12V, 2A Keskeytymätön virtalähde: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

VIRRANSYÖTTÖKILPAILUN PÄÄSY

Äänestä minua, jos pidät tätä Instructable -ohjelmaa hyödyllisenä

Mikä on keskeytymätön virtalähde?

Ote Wikipediasta

"Keskeytymätön virtalähde, myös keskeytymätön virtalähde, UPS tai akun varmuuskopiointi, on sähkölaite, joka tarjoaa hätävirtaa kuormalle, kun tulovirtalähde tai verkkovirta katkeaa. UPS eroaa apu- tai varavirtalähteestä tai valmiusgeneraattorista koska se tarjoaa lähes välittömän suojan tulovirran katkoksilta toimittamalla paristoihin varastoitua energiaa."

Huomaa, että UPS on vain lyhytaikainen ratkaisu, ja virran saatavuus riippuu UPS: ään liitetystä kuormituksesta.

Miksi 12V UPS?

Useimmat nykyaikaiset elektroniset laitteet kotona ja sen ympäristössä riippuvat yksinomaan sähköverkosta. Kun virta katkeaa, sammuu myös kaikki modernit elektroniset laitteet. Joissakin tapauksissa tämä ei ole toivottavaa, vain pari:

• Hälytysjärjestelmät
• Kulunvalvontajärjestelmät
• Verkkoyhteydet
• Puhelinjärjestelmät
• Turva- / hätävalot

Kaikki nämä järjestelmät toimivat yleensä 12 V: n jännitteellä, ja ne voidaan helposti liittää 12 V: n UPS: ään.

UPS: n komponentit

UPS koostuu kolmesta osasta:

1. Muuntaja
2. Säädetty virtalähde
3. Akkulaturi
4. Vara-akku

Käyn läpi jokaisen vaiheen ja selitän kuinka rakentaa luotettava 12 V: n UPS ilman erityisiä komponentteja.

Vaihe 1: Muuntaja

12 V: n UPS-laitteessa on tavallinen muuntaja, joka on saatavana kaikista johtavista turvalaitteiden toimittajista. Muuntajan ulostulon tulee olla 16-17 V AC ja mitoitettu enintään 3 ampeeriin. Pidän aina enemmän suunnittelusta, joten suunnittelen tämän 2A UPS: n siten, että se on mitoitettu enintään 3A: lle.

Joillakin toimittajilla on koteloon jo asennettu muuntaja, johon on lisätty ylivirta- ja ylijännitesuoja.

Vaihe 2: Säädetty virtalähde

UPS: n on kyettävä jatkuvasti syöttämään nimellisvirtaa nimellislähtöjännitteellä turvautumatta vara-akkuun. Ensimmäinen askel on siis suunnitella 12 V: n virtalähde.

Hyvä alku on käyttää jännitesäädintä LM317. Ennen kuin tarkastelemme laitteen nykyistä luokitusta, aloitetaan säädetyllä lähtöjännitteellä. Vaikka me kaikki olemme tottuneet viittaamaan 12 V järjestelmään, se on itse asiassa normaalisti 13,8 V järjestelmä. Tämä jännite on tavallisen SLA -akun täyteen ladattu jännite. Joten kaikissa laskelmissa käytän 13.8V.

Laske komponenttien arvot LM317 -tietolomakkeesta. Siinä todetaan, että:

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

ja että Iadj on tyypillisesti rajoitettu 50 uA: iin.

Aloitin valitsemalla R1 -arvon 1Kohm

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 = 9,653 ohmia

Mutta arvo 9,653Kohm ei ole vakiovastusarvo, joten joudumme käyttämään useita vastuksia päästäksesi tämän arvon lähelle. Paras ratkaisu on sijoittaa kaksi vastusta rinnakkain. Kaikkien kahden rinnakkaisen vastuksen yhdistetty resistanssi on aina pienempi kuin alimman arvon vastus. Joten tee vastus 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 270K

R2 = 9.643Kohm, tarpeeksi lähellä mitä tarvitsemme.

1000uf -kondensaattori ei ole kriittinen, mutta tämä on hyvä arvo. 0.1uf -kondensaattori vähentää lähtöjännitteen värähtelyjä

Meillä on nyt 13,8 V: n virtalähde, jonka nimellisarvo on 1,5 ampeeria.

Vaihe 3: Akkulaturi

Jotta voisimme käyttää virtalähdettämme akkulaturina, meidän on rajoitettava latausvirta akkuun. Virtalähde voi tuottaa enintään 1,5 ampeeria, joten seuraava askel on tarkastella piiriä, kun akku on kytketty lähtöön. Kun akun jännite nousee (latautuu), latausvirta pienenee. Täyteen ladatulla 13,8 V: n akulla latausvirta laskee nollaan.

Lähdön vastusta käytetään rajoittamaan virtaa LM317: n luokitukseen. Tiedämme, että LM317: n lähtöjännite on kiinteä 13,8 V. Tyhjä SLA -akun jännite on noin 12,0 V. R: n laskeminen on nyt yksinkertaista.

R = V / I

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

R = 1,2 ohmia

Nyt vastuksessa oleva teho on

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

Vaihe 4: Kaksinkertaistaa virran maksimiin 3A

Sen sijaan, että käyttäisin kalliimpia säätimiä, joiden luokitus on 3A, päätin silti käyttää standardia LM317. UPS: n nykyisen luokituksen lisäämiseksi lisäsin yksinkertaisesti kaksi piiriä ja kaksinkertaistin nykyisen luokituksen.

Mutta kahden virtalähteen liittämisessä on ongelma. Vaikka niiden lähtöjännitteet laskettiin olevan täsmälleen samat, komponenttien vaihtelut ja PC -levyn asettelu johtavat siihen, että yksi virtalähde ottaa aina suurimman osan virrasta. Tämän poistamiseksi yhdistetyt lähdöt otettiin virranrajoitusvastuksien jälkeen eikä itse säätimen lähtöön. Tämä varmistaa, että lähtövastukset absorboivat jännitteen eron kahden säätimen välillä.

Vaihe 5: Viimeinen piiri

En pystynyt hankkimaan 1R2, 3W vastuksia, joten päätin käyttää useita vastuksia 1R2 vastuksen muodostamiseen. Laskin erilaisia sarja-/rinnakkaisvastuksen arvoja ja huomasin, että kuuden 1R8 -vastuksen käyttäminen tuottaa 1R2. Juuri mitä tarvitsin. 1R2 3W vastus on nyt korvattu kuudella 1R8 0,5W vastuksella.

Toinen lisä piiriin on sähkökatkon lähtö. Tämä lähtö on 5 V, kun verkkovirta on päällä, ja 0 V verkkovirran aikana. Tämä lisäys helpottaa UPS: n liittämistä järjestelmiin, jotka vaativat myös verkkotilan signaalin. Piiri sisältää myös sisäisen tilan LED-valon.

Lopuksi UPS: n 12 V: n ulostuloon lisättiin suojavaroke.

Vaihe 6: PC -kortti

Ei paljon sanottavaa täällä.

Suunnittelin yksinkertaisen PC -levyn käyttämällä Eaglen ilmaisversiota. PC-kortti on suunniteltu siten, että eristämättömät pikaliittimet voidaan juottaa PC-korttiin. Tällöin koko UPS -kortti voidaan asentaa akun päälle.

Muista lisätä kunnollisen kokoiset jäähdytyselementit kahteen LM317 -säätimeen.