4 Litar Bekalan Kuasa Tidak Terputus (UPS) Terokai

Di bawah catatan ini, kami menyiasat 4 reka bentuk 220V Mains Uninterruptible power supply (UPS) sederhana yang menggunakan bateri 12V, yang dapat difahami dan dibina oleh mana-mana peminat baru. Litar ini dapat digunakan untuk mengoperasikan perkakas atau muatan yang dipilih dengan tepat, mari kita teliti litarnya.

Reka Bentuk # 1: UPS ringkas menggunakan IC Tunggal

Idea mudah yang dikemukakan di sini boleh dibina di rumah menggunakan kebanyakan komponen biasa untuk menghasilkan output yang berpatutan. Alat ini dapat digunakan untuk memberi tenaga bukan hanya pada peralatan elektrik biasa tetapi juga alat canggih seperti komputer. Litar penyongsangnya menggunakan reka bentuk gelombang sinus yang diubah suai.

Bekalan kuasa yang tidak terputus dengan ciri-ciri yang rumit mungkin tidak diperlukan secara kritikal untuk operasi bahkan alat canggih. Reka bentuk sistem UPS yang dikompromikan di sini mungkin mencukupi keperluannya. Ia juga termasuk pengecas bateri pintar sejagat terbina dalam.

Perbezaan Antara UPS dan Penyongsang

Apa perbezaan antara bekalan kuasa tidak putus (UPS) dan penyongsang? Secara amnya, kedua-duanya bertujuan untuk melaksanakan fungsi asas menukar voltan bateri ke AC yang mungkin digunakan untuk mengoperasikan pelbagai alat elektrik sekiranya tidak ada kuasa AC domestik kita.

Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan kes penyongsang mungkin tidak dilengkapi banyak fungsi pertukaran automatik dan langkah-langkah keselamatan yang biasanya dikaitkan dengan UPS.

Lebih-lebih lagi, penyongsang kebanyakannya tidak membawa pengecas bateri terpasang sedangkan semua UPS mempunyai pengecas bateri automatik terpasang dengan mereka untuk memudahkan pengecasan segera bateri yang berkenaan ketika AC utama hadir dan mengembalikan kuasa bateri dalam mod penyongsang kuasa input saat ini gagal.

UPS juga semuanya dirancang untuk menghasilkan AC yang mempunyai bentuk gelombang sinus atau sekurang-kurangnya gelombang persegi yang diubahsuai menyerupai rakan gelombang gelombang sinusnya. Ini mungkin menjadi ciri terpenting dengan UPS.

Dengan begitu banyak ciri yang ada, tidak diragukan lagi peranti hebat ini semestinya menjadi mahal dan oleh itu ramai di antara kita yang berada dalam kategori kelas menengah tidak dapat meletakkannya.

Saya telah mencuba membuat a Reka bentuk UPS walaupun tidak setanding dengan yang profesional tetapi setelah dibina, pasti akan dapat mengganti kegagalan arus elektrik dengan pasti dan juga kerana outputnya adalah gelombang persegi yang diubah suai, sesuai untuk mengendalikan semua alat elektronik yang canggih, bahkan komputer.

Semua reka bentuk di sini adalah jenis luar talian, anda mungkin juga ingin mencuba ini litar UPS dalam talian yang mudah

Memahami reka bentuk litar

Gambar di samping menunjukkan reka bentuk penyongsang persegi yang diubah suai, yang mudah difahami, tetapi menggabungkan ciri-ciri penting.

IC SN74LVC1G132 mempunyai gerbang NAND tunggal (Schmitt Trigger) dikemas dalam bungkusan kecil. Ini pada dasarnya membentuk jantung tahap pengayun dan hanya memerlukan satu kapasitor dan perintang untuk ayunan yang diperlukan. Nilai kedua-dua komponen pasif ini menentukan frekuensi pengayun. Ini dimensi hingga sekitar 250 Hz.

Frekuensi di atas diterapkan ke tahap berikutnya yang terdiri daripada satu kaunter / pembahagi satu dekade Johnson 4017. IC dikonfigurasikan supaya outputnya menghasilkan dan mengulangi satu set lima output tinggi logik berurutan. Oleh kerana input adalah gelombang persegi maka output juga dihasilkan sebagai gelombang persegi.

Senarai bahagian untuk Penyongsang UPS

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 Ohm
C1 = 0.095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 atau satu pintu dari IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMER = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Bahagian Pengecas Bateri

Pangkalan asas dari dua set Darlington berpasangan keuntungan tinggi, transistor kuasa tinggi dikonfigurasikan ke IC sehingga ia menerima dan melakukan output alternatif.

Transistor melakukan (selari) sebagai tindak balas terhadap pensuisan ini dan potensi arus bergantian tinggi yang sesuai ditarik melalui dua bahagian belitan transformer yang bersambung.

Oleh kerana voltan asas ke transistor dari IC dilangkau secara bergantian, impuls persegi yang terhasil dari pengubah hanya membawa separuh nilai purata berbanding penyongsang biasa yang lain. Nilai purata RMS yang dimensi ini dari gelombang persegi yang dihasilkan sangat menyerupai nilai purata AC sesalur yang biasanya terdapat di soket kuasa rumah kita dan dengan itu menjadi sesuai dan disukai oleh kebanyakan alat elektronik yang canggih.

Reka bentuk bekalan kuasa yang tidak terganggu sekarang sepenuhnya automatik dan akan kembali ke mod penyongsang kuasa input saat ini gagal. Ini dilakukan melalui beberapa relai RL1 dan RL2 RL2 mempunyai dua set kenalan untuk membalikkan kedua-dua garisan output.

Seperti yang dijelaskan di atas, UPS juga harus memasukkan pengecas bateri pintar universal terbina dalam yang juga harus dikawal voltan dan arus.

Angka seterusnya yang merupakan bahagian tidak terpisahkan dari sistem menunjukkan sedikit pintar pengecas bateri automatik litar. Litar ini bukan sahaja dikawal voltan tetapi juga merangkumi konfigurasi perlindungan arus lebih.

Transistor T1 dan T2 pada dasarnya membentuk sensor voltan yang tepat dan tidak pernah membiarkan had atas voltan pengisian melebihi had yang ditetapkan. Had ini ditetapkan dengan menetapkan P1 yang telah ditetapkan dengan tepat.

Transistor T3 dan T4 bersama-sama menjaga 'pengawasan' terhadap pengambilan arus yang meningkat oleh bateri dan tidak pernah membiarkannya mencapai tahap yang mungkin dianggap berbahaya bagi hayat bateri. Sekiranya arus mula melayang di luar tahap yang ditetapkan, voltan merentasi R6 melintasi - 0,6 volt, cukup untuk mencetuskan T3, yang pada gilirannya tersedak voltan dasar T4, sehingga menyekat kenaikan arus arus yang lebih jauh. Nilai R6 boleh didapati menggunakan formula:

R = 0.6 / I, di mana saya adalah kadar pengecasan semasa.

Transistor T5 menjalankan fungsi monitor voltan dan menukar (menyahaktifkan) geganti ke dalam tindakan, arus sesaat AC gagal.

Senarai bahagian untuk Pengecas

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = PRESET 4K7, LINEAR
R6 = LIHAT TEKS
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, SEMASA 1/10 BATERAI AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Reka Bentuk # 2: UPS Transformer Tunggal untuk Inverter dan Pengecasan Bateri

Artikel seterusnya memperincikan litar UPS berasaskan transistor sederhana dengan litar pengecas bateri terbina dalam, yang boleh digunakan untuk mendapatkan output kuasa utama yang tidak terganggu dengan harga murah, di rumah dan pejabat anda, kedai dan lain-lain. Litar boleh dinaik taraf ke tahap watt yang lebih tinggi yang diingini. Idea ini dikembangkan oleh Tuan Syed Xaidi.

Kelebihan utama litar ini ialah ia menggunakan a transformer tunggal untuk mengecas bateri dan juga untuk mengendalikan penyongsang . Bermakna anda tidak perlu memasukkan transformer yang berasingan untuk mengecas bateri dalam litar ini

Data berikut diberikan oleh Tuan Syed melalui e-mel:

Saya melihat bahawa orang mendapat pendidikan melalui pos anda. Oleh itu, saya fikir anda harus menjelaskan kepada orang lain mengenai skema ini.

Litar ini mempunyai mutivibrator astabel berdasarkan transistor seperti yang anda lakukan. Kapasitor c1 dan c2 adalah 0,47 untuk mendapatkan frekuensi output sekitar 51.xx Hz seperti yang saya ukur tetapi ia tidak tetap dalam semua kes.

MOSFET mempunyai diod kuasa tinggi terbalik yang digunakan untuk mengecas bateri tidak perlu menambahkan diod khas ke litar. Saya telah menunjukkan prinsip peralihan dengan relay dalam skema. RL3 mesti digunakan dengan litar pintas.

Litar ini sangat mudah dan saya sudah mengujinya. Saya akan menguji reka bentuk lain yang akan saya kongsi dengan anda sebaik sahaja ujian selesai. Ia mengawal voltan keluaran dan menstabilkannya menggunakan PWM. Juga dalam reka bentuk itu saya menggunakan penggulungan pengubah 140v untuk pengecasan dan BTA16 untuk mengawal ampere pengecasan. Mari berharap yang Baik.

Anda buat yang terbaik. Jangan Pernah Berhenti, Selamat hari yang indah.

Reka Bentuk # 3: Litar UPS Berasaskan IC 555

Reka bentuk ke-3 yang dijelaskan di bawah ini adalah litar UPS sederhana menggunakan PWM, dan seterusnya menjadi sangat selamat untuk mengendalikan peralatan elektronik yang canggih seperti komputer, sistem muzik dan lain-lain. Keseluruhan unit akan menelan belanja sekitar $ 3. Pengecas terbina dalam juga disertakan dalam reka bentuk untuk memastikan bateri sentiasa dalam keadaan tambah dan dalam mod siap sedia. Mari kita pelajari keseluruhan konsep dan litar.

Konsep litarnya cukup asas, ini adalah mengenai membuat peranti output bertukar mengikut denyutan PWM yang dioptimumkan dengan baik, yang seterusnya menukar pengubah untuk menghasilkan voltan utama AC yang diinduksi setara yang mempunyai parameter yang sama dengan bentuk gelombang AC Sine standard.

Operasi Litar:

Gambarajah litar dapat difahami dengan bantuan perkara berikut:

Litar PWM menggunakan IC 555 yang sangat popular untuk penghasilan denyut PWM yang diperlukan.

Pratetap P1 dan P2 dapat diatur dengan tepat seperti yang diperlukan untuk memberi makan peranti output.

Peranti keluaran akan bertindak balas tepat pada denyutan PWM yang diaplikasikan dari litar 555, oleh itu pengoptimuman yang berhati-hati terhadap pratetap harus menghasilkan hampir nisbah PWM yang ideal yang dapat dianggap cukup setara dengan bentuk gelombang AC standard.

Walau bagaimanapun, kerana denyutan pWM yang dibincangkan di atas diterapkan ke dasar kedua-dua transistor yang diposisikan untuk menukar dua chennel yang berasingan akan bererti kekacauan total, kerana kita tidak akan mahu menukar kedua belitan transformer itu bersama-sama.

Menggunakan pintu NOT untuk Menghidupkan Beralih 50Hz

Oleh itu, satu lagi tahap yang terdiri daripada beberapa pintu NOT dari IC 4049 telah diperkenalkan, yang memastikan bahawa peranti tersebut melakukan atau beralih secara bergantian dan tidak pernah sekali gus.

Pengayun yang dibuat dari N1 dan N2 melaksanakan denyutan gelombang persegi yang sempurna, yang lebih jauh disangga oleh N3 --- N6 . Diod D3 dan D4 juga memainkan peranan penting dengan membuat peranti hanya bertindak balas terhadap denyutan negatif dari pintu NOT.

Nadi ini mematikan peranti secara bergantian, hanya membenarkan satu saluran untuk melakukan pada waktu tertentu.

Pratetap yang berkaitan dengan N1 dan N2 digunakan untuk menetapkan frekuensi AC keluaran UPS. Untuk 220 volt, ia mesti ditetapkan pada 50 Hz dan untuk 120 volt, ia mesti ditetapkan pada 60 Hz.

Senarai Bahagian untuk UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = mengikut formula,
P3 = 100K pratetap
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zener diod
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, sila lihat lembar data untuk nombor pin out.
Transformer = 12-0-12V, 15 Amps

Litar pengecas bateri:

Sekiranya ia adalah UPS, penyertaan litar pengecas bateri menjadi mustahak.

Mengingat kos dan kesederhanaan reka bentuk yang diingini, reka bentuk pengecas bateri yang sangat tepat tetapi cukup tepat telah disertakan dalam rangkaian bekalan kuasa yang tidak terganggu ini.

Dengan melihat gambarnya, kita dapat menyaksikan betapa mudahnya konfigurasi.

Anda boleh mendapatkan keseluruhan penjelasan dalam hal ini litar pengecas bateri Artikel Kedua relay RL1 dan RL2 diposisikan untuk membuat litar sepenuhnya automatik. Apabila kuasa utama tersedia, relay memberi tenaga dan menukar arus AC terus ke beban melalui kenalan N / O di sana. Sementara itu, bateri juga dicas melalui litar pengecas. Pada masa kuasa AC gagal, relay kembali dan memutuskan talian utama dan menggantikannya dengan transformer penyongsang sehingga sekarang penyongsang bertanggungjawab untuk membekalkan voltan utama ke beban , dalam milisaat.

Relay lain RL4 diperkenalkan untuk membalikkan kenalannya semasa kegagalan kuasa, sehingga bateri yang disimpan dalam mod pengisian dialihkan ke mod penyongsang untuk penjanaan kuasa AC sandaran yang diperlukan.

Senarai Bahagian untuk Pengecas

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

Transformer = 0-12V, 3 Amps

Reka Bentuk UPS # 4: 1kva

Reka bentuk terakhir tetapi sejauh ini yang paling kuat membincangkan litar UPS 1000 watt yang dikuasakan dengan input +/- 220V, menggunakan 40 nos bateri 12V / 4 AH secara bersiri. Operasi voltan tinggi menjadikan sistem ini agak kurang kompleks dan tanpa transformer. Idea itu diminta oleh Aquarius.

Spesifikasi teknikal

Saya peminat anda & telah membina banyak projek untuk kegunaan peribadi saya dengan berjaya & sangat gembira. Tuhan merahmati kamu. Sekarang saya berhasrat untuk membina UPS 1000 watt dengan konsep yang berbeza (penyongsang dengan input voltan tinggi dc).

Saya akan menggunakan bank bateri yang terdiri daripada 18 hingga 20 bateri yang disegel dalam siri masing-masing 12 volt / 7 Ah untuk memberikan simpanan 220+ volt sebagai input kepada penyongsang tanpa transformer.

Bolehkah anda mencadangkan litar sesederhana mungkin untuk konsep ini yang merangkumi pengecas bateri + perlindungan dan pertukaran automatik oleh kegagalan elektrik. Nanti saya akan memasukkan input tenaga suria juga.

Rekaan

Litar UPS 1000 watt yang dicadangkan dapat dibina dengan menggunakan dua litar berikut di mana yang pertama adalah bahagian penyongsang dengan relay pertukaran automatik yang diperlukan. Reka bentuk kedua menyediakan tahap pengecas bateri automatik.

Litar pertama yang menggambarkan penyongsang 1000 watt terdiri daripada tiga peringkat asas.

T1, T2 bersama dengan komponen yang berkaitan membentuk tahap penguat pembezaan input yang menguatkan isyarat PWM input dari penjana PWM yang boleh menjadi penjana sinus.

R5 menjadi sumber semasa untuk memberikan arus optimum ke tahap pembezaan dan ke peringkat pemacu seterusnya.

Bahagian selepas tahap pembezaan adalah tahap pemacu yang secara berkesan menaikkan PWM yang diperkuat dari tahap pembezaan ke tahap yang mencukupi untuk memicu tahap mosfet kuasa berikutnya.

Mosfet diselaraskan dengan cara push push di kedua-dua bank bateri 220V dan oleh itu menukar voltan di terminal longkang / sumbernya untuk menghasilkan output AC 220V yang diperlukan tanpa memasukkan transformer.

Output di atas diakhiri ke beban melalui tahap peralihan geganti yang terdiri daripada relay DPDT 12V 10amp yang input pencetusnya berasal dari rangkaian utiliti melalui penyesuai 12V ac / DC. Voltan pencetus ini diterapkan pada gegelung semua geganti 12V yang digunakan dalam litar untuk tindakan pertukaran arus utama untuk penyongsang.

Senarai Bahagian untuk litar UPS 1000 watt di atas

Semua perintang CFR 2 watt dinilai kecuali dinyatakan.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0.22 ohm 2 watt
R12, R15 = 1K, 5 watt
C1 = 470pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0.1uF / 100V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
S1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relay = DPDT, kenalan 12V / 10amp, gegelung 400 ohm

Litar pengecas bateri untuk mengecas bank bateri 220V DC.

Walaupun secara idealnya bateri 12V yang terlibat harus dicas secara berasingan melalui bekalan 14V, namun kesederhanaan dengan mempertimbangkan pengecas 220V tunggal sejagat akhirnya didapati lebih diinginkan dan senang dibina.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, kerana voltan pengisian yang diperlukan berada di sekitar 260V, output 220V utama dapat dilihat langsung digunakan untuk tujuan tersebut.

Namun penggunaan elektrik secara langsung boleh membahayakan bateri kerana banyaknya arus yang diperlukannya, penyelesaian mudah menggunakan lampu siri 200 watt termasuk dalam reka bentuk.

Input utama diaplikasikan melalui dioda 1N4007 tunggal dan melalui lampu pijar 200 watt yang melalui kenalan relay beralih.

Pada mulanya voltan yang dibetulkan separuh gelombang tidak dapat mencapai bateri kerana geganti berada dalam mod TUTUP.

Semasa menekan PB1, bekalan dibenarkan seketika untuk mencapai bateri.

Ini mendorong tahap voltan yang sesuai dihasilkan pada mentol 200 watt dan dirasakan oleh LED opto.

Opto dengan serta-merta bertindak balas dan mencetuskan relay yang disertakan yang langsung mengaktifkan dan mengunci dan mengekalkannya walaupun selepas PB1 dilepaskan.

Mentol 200 watt dapat dilihat sedikit menyala yang intensitasnya bergantung pada keadaan bateri yang dicas.

Semasa bateri mula mengecas, voltan melintasi mentol 200 watt mulai turun sehingga geganti dimatikan sebaik sahaja tahap pengisian penuh bateri tercapai. Ini dapat disesuaikan dengan menetapkan pratetap 4k7.

Keluaran dari pengecas di atas dimasukkan ke bank bateri melalui beberapa relay SPDT seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut.

Relay memastikan bahawa bateri dimasukkan ke dalam mod pengisian selagi input utama tersedia dan dikembalikan ke mod penyongsang apabila input utama gagal.