Bu yazının altında, her yeni meraklı tarafından anlaşılabilen ve inşa edilebilen, 12V akü kullanan 4 basit 220V Şebeke Kesintisiz güç kaynağı (UPS) tasarımını araştırıyoruz. Bu devreler, uygun şekilde seçilmiş bir cihazı veya yükü çalıştırmak için kullanılabilir, devreleri inceleyelim.

Tasarım 1: Tek IC kullanan basit UPS

Burada sunulan basit bir fikir evde inşa edilebilir makul çıktılar üretmek için en sıradan bileşenleri kullanmak. Yalnızca normal elektrikli cihazlara değil, aynı zamanda bilgisayarlar gibi karmaşık cihazlara da güç sağlamak için kullanılabilir. İnvertör devresi, modifiye edilmiş bir sinüs dalgası tasarımı kullanır.

Ayrıntılı özelliklere sahip kesintisiz bir güç kaynağı, karmaşık cihazların bile çalışması için kritik bir şekilde gerekli olmayabilir. Burada sunulan bir UPS sisteminin tehlikeye atılmış bir tasarımı, ihtiyaçları yeterince karşılayabilir. Aynı zamanda yerleşik bir evrensel akıllı pil şarj cihazı içerir.

UPS ve İnvertör Arasındaki Fark

Arasındaki fark nedir kesintisiz güç kaynağı (UPS) ve bir invertör? Genel olarak konuşursak, her ikisinin de, yerel AC gücümüzün yokluğunda çeşitli elektrikli aygıtları çalıştırmak için kullanılabilecek pil voltajını AC'ye dönüştürme temel işlevini yerine getirmesi amaçlanmıştır.

Bununla birlikte, çoğu durumda bir invertör, birçok otomatik geçiş fonksiyonu ve normalde bir UPS ile ilişkili güvenlik önlemleri.

Dahası, invertörler çoğunlukla yerleşik bir akü şarj cihazı taşımazken, tüm UPS'lerde, şebeke AC mevcut olduğunda ilgili akünün anında şarj edilmesini kolaylaştırmak için yanlarında yerleşik bir otomatik akü şarj cihazı bulunur ve invertör modunda pil gücü an giriş gücü kesilir.

Ayrıca UPS'lerin tümü, bir sinüs dalga formuna veya en azından sinüs dalgası muadiline oldukça benzeyen modifiye edilmiş bir kare dalgaya sahip bir AC üretmek üzere tasarlanmıştır. Bu belki de UPS'lerde en önemli özellik haline gelir.

Elimizde bu kadar çok özellik varken, bu harika cihazların pahalı olması gerektiğine şüphe yok ve bu nedenle orta sınıf kategorisindeki birçoğumuz bu cihazlara el koyamıyoruz.

Yapmaya çalıştım UPS tasarımı profesyonel olanlarla karşılaştırılamaz olsa da, ancak bir kez inşa edildikten sonra, kesinlikle şebeke arızalarını oldukça güvenilir bir şekilde değiştirebilecek ve ayrıca çıktı modifiye edilmiş bir kare dalga olduğundan, tüm karmaşık elektronik aygıtları, hatta bilgisayarları çalıştırmak için uygundur.

Buradaki tüm tasarımlar çevrimdışı tiptedir, bunu da denemek isteyebilirsiniz basit çevrimiçi UPS devresi

Devre Tasarımını Anlamak

Yandaki şekil, kolayca anlaşılabilir, ancak önemli özellikleri içeren basit bir modifiye kare inverter tasarımını göstermektedir.

IC SN74LVC1G132'de bir tek NAND geçidi (Schmitt Tetikleyici) küçük bir paket içinde kapsüllenmiştir. Temel olarak osilatör aşamasının kalbini oluşturur ve gerekli salınımlar için sadece tek bir kapasitör ve bir direnç gerektirir. Bu iki pasif bileşenin değeri osilatörün frekansını belirler. Burada 250 Hz civarında boyutlandırılmıştır.

Yukarıdaki frekans, tek bir Johnson'ın on yıllık sayacı / bölücü IC 4017'den oluşan bir sonraki aşamaya uygulanır. IC, çıkışlarının beş ardışık mantık yüksek çıkış kümesi üretip tekrarlayacağı şekilde yapılandırılır. Giriş bir kare dalga olduğundan, çıkışlar da kare dalgalar olarak üretilir.

UPS İnvertörü için parça listesi

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 veya IC4093'ten tek bir kapı
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMATÖR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Pil Şarj Cihazı Bölümü

İki Darlington çift yüksek kazançlı, yüksek güçlü transistör setinin temel uçları, alternatif çıkışları alıp iletecek şekilde IC'ye yapılandırılır.

Transistörler, bu anahtarlamaya yanıt olarak (tandem) hareket eder ve buna karşılık gelen bir yüksek akım alternatif potansiyeli, bağlı transformatör sargılarının iki yarısından çekilir.

IC'den transistörlere giden baz gerilimler dönüşümlü olarak atlandığından, sonuçta ortaya çıkan kare darbesi trafo diğer sıradan invertörlere kıyasla ortalama değerin yalnızca yarısını taşır. Oluşturulan kare dalgaların bu boyutlandırılmış RMS ortalama değeri, normalde evdeki elektrik prizlerimizde bulunan AC ana şebeke AC'nin ortalama değerine çok benzer ve bu nedenle en gelişmiş elektronik cihazlara uygun ve uygun hale gelir.

Mevcut kesintisiz güç kaynağı tasarımı tamamen otomatiktir ve invertör moduna dön an giriş gücü kesilir. Bu, bir çift röle aracılığıyla yapılır RL1 ve RL2 RL2, her iki çıkış hattını tersine çevirmek için ikili bir kontak setine sahiptir.

Yukarıda açıklandığı gibi, bir UPS aynı zamanda voltaj ve akım kontrollü olması gereken yerleşik bir evrensel akıllı akü şarj cihazına sahip olmalıdır.

Sistemin ayrılmaz bir parçası olan sonraki şekil, akıllı bir küçük otomatik akü şarj cihazı devre. Devre sadece voltaj kontrollü değildir, aynı zamanda bir aşırı akım koruma konfigürasyonu içerir.

Transistör T1 ve T2 temelde doğru bir voltaj sensörü oluşturur ve şarj voltajı üst sınırının ayarlanan sınırı aşmasına asla izin vermez. Bu sınır, önceden ayarlanmış P1'in uygun şekilde ayarlanmasıyla sabitlenir.

Transistör T3 ve T4 birlikte, pilin artan akım alımına “göz kulak olur” ve pil ömrü için tehlikeli olarak kabul edilebilecek seviyelere ulaşmasına asla izin vermez. Akımın ayarlanan seviyenin ötesine geçmeye başlaması durumunda, R6 üzerindeki voltaj - 0.6 voltun üzerine çıkar, bu da T3'ü tetiklemek için yeterlidir, bu da T4'ün temel voltajını boğar ve böylece çekilen akımdaki daha fazla artışı sınırlar. R6'nın değeri aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir:

“reostat dc motor hız kontrolü ”

R = 0.6 / I, burada şarj akımı oranı.

Transistör T5, bir voltaj monitörünün işlevini yerine getirir ve AC ana şebeke kesildiği anda röleleri devreye sokar (devre dışı bırakır).

Şarj Cihazı için parça listesi

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 ÖN AYAR, DOĞRUSAL
R6 = METİNİ GÖR
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, AKÜNÜN AKIM 1 / 10'U AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Tasarım # 2: İnvertör ve Akü Şarjı için Tek Transformatörlü UPS

Bir sonraki makale, dahili bir akü şarj devresine sahip basit bir transistör tabanlı UPS devresini detaylandırmaktadır. kesintisiz şebeke gücü çıkışı ucuza, evlerinizde ve ofislerinizde, mağazalarınızda vb. Devre, istenen herhangi bir daha yüksek watt seviyesine yükseltilebilir. Fikir, Bay Syed Xaidi tarafından geliştirilmiştir.

Bu devrenin temel avantajı, bir aküyü şarj etmek ve inverteri çalıştırmak için tek transformatör . Bu devrede pili şarj etmek için ayrı bir transformatör eklemenize gerek olmadığı anlamına gelir.

Aşağıdaki veriler, Bay Syed tarafından e-posta yoluyla sağlandı:

İnsanların gönderiniz tarafından eğitildiğini gördüm. Bence insanlara bu şema hakkında açıklamalısınız.

Bu devre, sizin yaptığınız gibi transistörlere dayanan kararsız bir mutivibratöre sahiptir. C1 ve c2 kapasitörleri, ölçtüğüm gibi yaklaşık 51.xx Hz çıkış frekansı elde etmek için 0.47'dir, ancak her durumda sabit değildir.

“gerinim ölçer nasıl çalışır ”

MOSFET, devreye özel bir diyot eklemeye gerek kalmadan pili şarj etmek için kullanılan ters yüksek güçlü diyota sahiptir. Şematikte anahtarlama prensibini rölelerle gösterdim. RL3, bir kesme devresiyle kullanılmalıdır.

Bu devre çok basit ve ben zaten test ettim. Başka bir tasarımımı test edeceğim ve test biter bitmez sizinle paylaşacak. Çıkış voltajını kontrol eder ve PWM kullanarak bunu dengeler. Ayrıca bu tasarımda şarj için transformatör 140v sargısı ve şarj amperlerini kontrol etmek için BTA16 kullanıyorum. İyilik için umut edelim.

En iyisini yapıyorsun. Asla Bırakma, Harika bir gün geçirin.

Tasarım # 3: IC 555 Tabanlı UPS Devresi

Aşağıda açıklanan 3. tasarım, PWM kullanan basit bir UPS devresidir ve therfeore, bilgisayarlar, müzik sistemi vb. Gibi sofistike elektronik ekipmanı çalıştırmak için tamamen güvenli hale gelir. Tüm ünite size yaklaşık 3 dolara mal olacaktır. Bataryayı her zaman doldurulmuş durumda ve bekleme modunda tutmak için tasarıma yerleşik bir şarj cihazı da dahildir. Tüm kavramı ve devreyi inceleyelim.

Devre konsepti oldukça basittir, her şey çıkış cihazlarını uygulanan iyi optimize edilmiş PWM darbelerine göre anahtarlamakla ilgilidir, bu da transformatörü standart bir AC Sinüs dalga formu ile aynı parametrelere sahip eşdeğer bir indüklenmiş AC şebeke voltajı üretecek şekilde değiştirir.

Devre Çalışması:

Devre şeması aşağıdaki noktaların yardımı ile anlaşılabilir:

PWM devresi, PWM darbelerinin gerekli üretimi için çok popüler IC 555'i kullanır.

P1 ve P2 ön ayarları, çıkış cihazlarını beslemek için gerektiği gibi hassas bir şekilde ayarlanabilir.

Çıkış cihazları, 555 devresinden uygulanan PWM darbelerine tam olarak yanıt verir, bu nedenle ön ayarların dikkatli bir şekilde optimize edilmesi, standart bir AC dalga biçimine oldukça eşdeğer kabul edilebilecek neredeyse ideal bir PWM oranıyla sonuçlanmalıdır.

Bununla birlikte, yukarıda tartışılan pWM darbeleri, iki ayrı bölmeyi değiştirmek için konumlandırılan her iki transistörün tabanlarına uygulandığından, transformatörün her iki sargısını birlikte değiştirmek istemeyeceğimiz için, toplam bir karışıklık anlamına gelir.

50Hz Anahtarlamayı İndüklemek için NOT geçitlerinin kullanılması

Bu nedenle, IC 4049'dan birkaç NOT geçidinden oluşan başka bir aşama tanıtılmıştır, bu, cihazların dönüşümlü olarak çalışmasını veya anahtarlanmasını ve hiçbir zaman aynı anda olmamasını sağlar.

N1 ve N2'den yapılan osilatör, mükemmel kare dalga darbeleri gerçekleştirir, N3 --- N6 tarafından arabelleğe alındı . D3 ve D4 diyotları, cihazların yalnızca NOT kapılarından gelen negatif darbelere yanıt vermesini sağlayarak önemli bir rol oynar.

Bu darbeler, cihazları dönüşümlü olarak KAPATIR ve belirli bir anda yalnızca bir kanalın iletilmesine izin verir.

N1 ve N2 ile ilişkili ön ayar, UPS'in çıkış AC frekansını ayarlamak için kullanılır. 220 volt için 50 Hz ve 120 volt için 60 Hz olarak ayarlanmalıdır.

UPS için Parça Listesi

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = formüle göre,
P3 = 100K ön ayar
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zener diyot
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, pin çıkış numaraları için lütfen veri sayfasına bakın.
Transformatör = 12-0-12V, 15 Amper

Pil şarj cihazı devresi:

UPS ise, akü şarj cihazı devresinin dahil edilmesi zorunlu hale gelir.

Tasarımın düşük maliyetini ve sadeliğini göz önünde bulundurarak, bu kesintisiz güç kaynağı devresine çok basit ancak makul derecede doğru bir pil şarj cihazı tasarımı dahil edilmiştir.

Şekle baktığımızda, konfigürasyonun ne kadar kolay olduğunu basitçe görebiliriz.

Tüm açıklamayı burada bulabilirsiniz pil şarj devresi makale İki röle RL1 ve RL2, devreyi tamamen otomatik hale getirecek şekilde konumlandırılmıştır. Şebeke gücü mevcut olduğunda, röleler AC şebekesine enerji verir ve buradaki N / O kontakları aracılığıyla doğrudan yüke anahtarlar. Bu arada, akü de şarj devresi üzerinden şarj olur. AC gücünün kesildiği anda, röleler geri dönüp şebeke hattını keser ve onu inverter trafo ile değiştirir, böylece inverter yüke şebeke voltajını sağlama sorumluluğunu alır. , milisaniye içinde.

Bir başka RL4 rölesi, güç kesintisi sırasında kontaklarını çevirmek için sokulur, böylece şarj modunda tutulan pil, yedek AC gücünün gerekli üretimi için invertör moduna kaydırılır.

Şarj Cihazı için Parça Listesi

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

Transformatör = 0-12V, 3 Amper

Tasarım 4: 1kva UPS Tasarımı

Son tasarım, ancak açık arayla en güçlü olanı, seri olarak 40 adet 12V / 4 AH pil kullanan, +/- 220V girişle çalışan 1000 watt'lık bir UPS devresini tartışıyor. Yüksek voltaj çalışması, sistemi nispeten daha az karmaşık ve transformatörsüz hale getirir. Fikir Kova tarafından istenmiştir.

Teknik özellikler

Ben senin hayranınım ve kişisel kullanımım için başarı ile birçok proje yaptım ve çok zevk aldım. Tanrı seni korusun. Şimdi farklı bir konsepte sahip (yüksek voltaj girişli dc invertör) 1000 watt'lık bir UPS yapmayı planlıyorum.

Transformatörsüz bir invertöre giriş olarak 220+ volt depolama sağlamak için her 12 volt / 7 Ah seri halinde 18 ila 20 sızdırmaz aküden oluşan bir akü bankası kullanacağım.

Bu konsept için bir akü şarj cihazı + koruma ve şebeke arızası nedeniyle otomatik anahtarlama içermesi gereken mümkün olan en basit bir devre önerebilir misiniz? Daha sonra bir güneş enerjisi girişi de ekleyeceğim.

Dizayn

Önerilen 1000 watt'lık UPS devresi, aşağıdaki iki devre kullanılarak inşa edilebilir; bunlardan ilki, gerekli otomatik geçiş röleleri ile evirici bölümüdür. İkinci tasarım, otomatik pil şarj etme aşamasını sağlar.

“alçak geçiren ve yüksek geçiren filtreler ”

1000 watt invertörü gösteren ilk devre, üç temel aşamadan oluşur.

Tl, T2, ilişkili bileşenlerle birlikte, bir sinüs üreteci olabilecek bir PWM jeneratöründen giriş PWM sinyallerini yükselten giriş diferansiyel amplifikatör aşamasını oluşturur.

R5, diferansiyel aşamaya ve sonraki sürücü aşamasına optimum akım sağlamak için akım kaynağı haline gelir.

Diferansiyel aşamadan sonraki bölüm, güçlendirilmiş PWM'yi diferansiyel aşamadan sonraki güç mosfet aşamasını tetiklemek için yeterli seviyelere etkin bir şekilde yükselten sürücü aşamasıdır.

Mosfetler, iki 220V akü bankası boyunca itme çekme tarzında hizalanır ve bu nedenle, bir transformatör dahil etmeden gerekli AC 220V çıkışını üretmek için voltajları boşaltma / kaynak terminalleri arasında değiştirir.

Yukarıdaki çıkış, tetikleme girişi bir 12V ac / DC adaptörü aracılığıyla şebeke şebekesinden türetilen 12V 10amp DPDT rölesinden oluşan bir röle değiştirme aşaması yoluyla yüke sonlandırılır. Bu tetikleme gerilimi, amaçlanan şebekeden invertöre geçiş eylemleri için devrede kullanılan tüm 12V rölelerin bobinlerine uygulanır.

1000 watt üzeri UPS devresi için Parça Listesi

Belirtilmediği sürece tüm direnç CFR 2 watt olarak derecelendirilmiştir.

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 = 47 uF / 100V
C3 = 0.1 uF / 100V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

röle = DPDT, 12V / 10amp kontaklar, 400 ohm bobin

220V DC akü gruplarını şarj etmek için akü şarj devresi.

İdeal olarak, ilgili 12V pillerin 14V'luk bir besleme ile ayrı ayrı şarj edilmesi gerekmesine rağmen, basitliği hesaba katarak, evrensel tek bir 220V şarj cihazının nihayet daha arzu edilir ve yapımı kolay olduğu görülmüştür.

Aşağıdaki şemada gösterildiği gibi, gerekli şarj voltajı 260V civarında olduğu için şebeke 220V çıkışının doğrudan amaç için kullanıldığı görülebilmektedir.

Ancak, içerdiği büyük miktarda akım nedeniyle doğrudan şebeke elektriği uygulamak bataryalar için tehlikeli olabilir, tasarıma 200 watt'lık bir seri ampul kullanan basit bir çözüm dahildir.

Şebeke girişi, tek bir 1N4007 diyot ve bir anahtarlama rölesi kontaklarından geçen 200 watt'lık bir akkor ampul aracılığıyla uygulanır.

Başlangıçta, yarım dalga doğrultulmuş voltaj, rölenin KAPALI modda olması nedeniyle pillere ulaşamaz.

PB1'e basıldığında, kaynağın pillere ulaşmasına anlık olarak izin verilir.

Bu, 200 watt'lık ampul boyunca üretilecek karşılık gelen bir voltaj seviyesini uyarır ve opto LED tarafından algılanır.

Opto anında yanıt verir ve eşlik eden röleyi anında etkinleştirir ve ON'u kilitler ve PB1 serbest bırakıldıktan sonra bile onu sürdürür.

Yoğunluğu pil bankasının şarj durumuna bağlı olan 200 watt'lık ampulün hafifçe parladığı görülebilir.

Piller şarj olmaya başladığında, 200 watt ampul üzerindeki voltaj, pil tam şarj düzeyine ulaşır ulaşmaz röle KAPALI konuma getirilene kadar düşmeye başlar. Bu, 4k7 ön ayarı ayarlanarak ayarlanabilir.