Наиболее известны компьютерные источники бесперебойного питания (ИБП, или UPS). Обычного компьютерного бесперебойника хватает на несколько минут , необходимых для того, чтобы пользователь успел сохранить данные и завершить работу в штатном режиме. Вести речь о долговременном питании множества приборов потребления в данном случае бесполезно. Если необходимо обеспечить работу систем «умного дома», приборов отопления или другой бытовой техники, то понадобится более мощное устройство, рассчитанное на долговременную работу. Можно приобрести готовый прибор, но для людей подготовленных и разбирающихся в электротехнике привлекателен вариант самостоятельного изготовления бесперебойника. Это поможет в какой-то степени сэкономить деньги, даст возможность применить свои навыки и получить в результате устройство, максимально соответствующее потребностям конкретного потребителя.
Обеспечить бесперебойное питание приборов в течение достаточно длительного времени могут только устройства на основе мощных и емких аккумуляторов, для которых надо использовать зарядное устройство соответствующей мощности и инвертор, преобразующий постоянное напряжение в стандартные 220 В. Наибольшую сложность будет представлять именно изготовление инвертора, поскольку от того, какой он выдает синус - чистый или меандр разных типов - зависит, какие приборы смогут быть запитаны от полученного комплекта. Некоторые устройства не воспринимают импульсное напряжение с большим числом высокочастотных гармоник — это надо учитывать, планируя создание ИБП.
Большинство пользователей предпочитают использовать готовый инвертор заводской сборки, поскольку обеспечить необходимую частоту для дома и всех потребителей достаточно сложно.Что потребуется?
Для изготовления ИБП своими руками в первую очередь потребуются аккумуляторы от мощного автомобиля
- КамАЗа или иного подобного грузовика. Необходимо использовать пару аккумуляторов на 12 В, соединенных последовательно и обладающих емкостью от 190 А·ч. Устройства малой емкости заряжаются быстрее, но более требовательны к режиму зарядки и болезненно реагируют на перезаряд. Кроме того, понадобится зарядное устройство, обладающее достаточной мощностью, и инвертор.
Вся радиоэлектронная техника требует электропитания, и чаще всего мы используем сеть промышленного тока 220V, 50 Гц.
Но иногда могут возникнуть "форс-мажорные" ситуации когда электричество вдруг внезапно "вырубили". Если внезапное отключение электроэнергии для бытовой аппаратуры не сильно страшно, то для, к примеру, компьютеров это может привести к необратимым последствиям: недоустановленные программы, потеря информации и так далее.
Если в крупных городах с электропитанием все более-менее стабильно, но вот в сельской местности это довольно частое явление...
Чтобы избежать досадных недоразумений связанных с внезапным отключением электроэнергии многие производители рекомендуют пользоваться источниками бесперебойного питания
(или как их просто называют бесперебойники
). Они, конечно-же выпускаются промышленностью, но такой источник можно собрать самостоятельно
.
Кроме обеспечения защиты в случае отключения электроэнергии, источник бесперебойного питания может пригодится и в "полевых" условиях, когда возникнет необходимость получить 220 Вольт от аккумулятора 12 Вольт .
У нас на сайте уже была рассмотрена подобная схема, позволяющая получить 220 Вольт из 12-ти, вот она , здесь-же представлена очередная схема, взятая из журнала Радиолюбитель, №2, 1999 год.
Самодельный источник бесперебойного питания схема
Источник бесперебойного питания обеспечивает:
В прямом режиме преобразование постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В/50 Гц при максимальном потребляемом токе не более 6 А. Выходная мощность -до 220 Вт (1 А):
Обратный режим (режим заряда аккумулятора). При этом ток заряда - до 6 А; .
Быстрое переключение из прямого в обратный режим.
Схема ИБП приведена на рисунке. На элементах VT3, VT4, R3...R6, С5, С6 выполнен тактовый генератор, вырабатывающий импульсы с частотой около 50 Гц. Он, в свою очередь, управляет работой транзисторов VT1, VT6, в коллекторные цепи которых включены обмотки IIa, IIб трансформатора Т1. Диоды VD2, VD3 - элементы защиты транзисторов VT1, VT6 в прямом режиме и выпрямители в обратном режиме. Элементы С1, С2, L1 образуют сетевой фильтр, VD1, СЗ, С4 - фильтр тактового генератора. Рассмотрим, как работает схема в обоих режимах.
Прямой режим (=12 В / -220 В). Напряжение +12 В попеременно прикладывается к обмоткам IIа или IIб, а трансформатор Т1 преобразует его в напряжение 220 В/50 Гц. Это напряжение присутствует на розетке XS1, и к ней подключаются всевозможные потребители (лампы накаливания, телевизор и др.)
Индикатором нормальной работы является свечение светодиодов VD4, VD5. Ток нагрузки может достигать 1 А (220 Вт).
Обратный режим (-220 В / =12 В). Для работы в обратном режиме необходимо сетевой шкур подключить к разъему ХР1 и подать на него -220 В. После этого переключается тумблер SB1. При этом сетевое напряжение попадает на первичную обмотку трансформатора Т1, а тактовый генератор отключается. Благодаря этому на вторичных обмотках Т1 получаются два переменных напряжения 10В, которые выпрямляются диодами VD2, VD3. Индикатором нормальной работы в обратном режиме является свечение светодиода VD5. Кипение в банках аккумулятора GB1 свидетельствует о процессе его зарядки.
Детали и конструкция, Т1 - любой трансформатор, обеспечивающий два напряжения 10В при Токе до 10 А. Лучше всего использовать сердечники типа ШЛ и ПЛ, которые легче разбираются. Катушка L1 выполнена на ферритовом кольце К28х16х9 М2000НМ и содержит две обмотки по 10 витков провода диаметром 0,5...0,71 мм.
Транзисторы VT1, VT6 и диоды VD2, VD3 крепятся через слюдяные прокладки, смазанные теплопроводящей пастой, на один общий радиатор площадью не менее 200 см2.
Давно искал возможность обеспечить резервное питание для моей домашней малотоковой нагрузки (роутер, камера и т.п.). Не покупать же под такое отдельный ИБП 220В (отдельный потому, что подобные устройства, как правило, располагаются далеко от основного ПК, который у меня подключен через стандартный ИБП)! В сети (да и здесь на сайте) попадались разные самодельные штуки на базе модулей powerbank"ов и повышающих схем, но ни одного рабочего решения я так и не увидел. И вот, практически случайно, на просторах aliexpress был обнаружен такой мини-ИБП.
По ссылке предлагается ИБП с выходным напряжением 5В. Перед заказом надо списаться с продавцом и определить необходимые параметры - выходное напряжение и тип разъема на кабеле-переходнике (выход у всех моделей - стандартный USB-A male, в комплекте дается кабель-переходник). Я заказал с выходом 12В и с самым ходовым цилиндрическим разъемом 5.5x2.1mm. Цена для всех моделей одинакова.
Заявленные характеристики: выход 12 Вольт 1 Ампер,
безударное переключение на работу от аккумулятора при пропадании сети 220В, защита от КЗ и перегрузки, заряд аккумулятора возможен одновременно с питанием нагрузки. Время заряда аккумулятора до восстановления емкости 90% - 3 часа.
Пришел в непримечательной коробочке без указаний на производителя. На коробочке неизвестный китайский менеджер написал выходное напряжение.
Дополнительная информация
ИБП выглядит как стандартный блок питания, евровилка (можно заказать с американской). В сравнении с типовым блоком питания 12В - наш герой справа:
Общее качество изготовления корпуса - отличное. Ничего не люфтит, разъемы на месте, крышка батарейного отсека легко открывается и закрывается. Длина отсека позволяет вставить только незащищенные аккумуляторы.
Дополнительная информация
В комплекте - сам ИБП, кабель-переходник
и Li-Ion аккумулятор типоразмера 18650 китайского производителя FST емкостью 2600mAh.
FST () - судя по всему, китайский производитель второго эшелона, имеет свой сайт, на котором я и нашел спецификации этого аккумулятора:
По коду можно определить, что аккумулятор довольно-таки старый - изготовлен 29 апреля 2015 года.ИБП имеет на левом боку маленький переключатель на два положения (наименованы соответственно как A и B), а также два светодиода, сигнализирующие о режиме работы ИБП.
Вот так описывает режимы сам производитель:
Режим А - это основной режим ИБП. По умолчанию, питание нагрузки производится от сети 220В и одновременно осуществляется подзаряд аккумулятора (при необходимости). При потере сети 220В происходит безударный переход на питание от аккумулятора и обратный возврат на питание от сети.
Режим B - это режим обыкновенного блока питания, в этом режиме аккумулятор не задействован вообще. Может использоваться, когда надо избежать ненужного разряда аккумулятора.
А теперь - общее тестирование. Проводилось при помощи известной электронной нагрузки.
1. Тестирование блока питания.
На номинальных параметрах без проблем отработал несколько часов, температура корпуса не превышала 55 градусов. При токе 1.2А срабатывает защита от перегрузки и блок отключает выход. Восстановление происходит автоматически при устранении перегрузки.
На холостом ходу и при малой нагрузке (до 400mA) блок издает довольно громкие неприятные звуки в виде шелеста и разного скворчания.
2. Тестирование ИБП
Здесь все не так радужно. Попытка тестирования на заявленных параметрах (нагрузка 1А) закончилась отключением ИБП через 15 минут. Расчеты показывают, что это едва 20-25% емкости аккумулятора. Напряжение на клеммах аккумулятора в этот момент было примерно 3.6В. Что является причиной такого поведения - непонятно. Возможно, это перегрев блока или аккумулятора (аккумулятор был довольно-таки теплый, температура корпуса ИБП достигала 60 градусов).
Пришлось поумерить аппетиты и провести тестирование на половинной мощности (нагрузка 0.5А). В этом случае полученные результаты значительно лучше - общее время работы составило 1 час 13 минут, из аккумулятора удалось добыть 7.260Wh из примерно 9.620Wh расчетных, т.е. порядка 75%.
Отключение ИБП происходит при напряжении аккумулятора меньше 3В.
Отдельное тестирование самого аккумулятора не проводил. Правильнее будет заказать какой-нибудь фирменный среднетоковый аккумулятор типа Sanyo NCR18650GA, и повторить тестирование в составе ИБП.
С зарядкой аккумулятора в составе ИБП тоже не все чисто. Заряд осуществляется током всего лишь 160mA, и расчет показывает, что в таком режиме заряд будет продолжаться не менее 16 часов. И да, так оно и вышло в реале (как это стыкуется с заявлением производителя, что 90% заряд достигается за 3 часа - известно только ему). Отсечка заряда производится на напряжении 4.215В, что является вполне правильным значением.
3. Разборка
Разборка производится элементарно. Достаточно открутить 4 шурупа на обратной стороне ИБП, и он аккуратно распадается на две половинки. Плата к корпусу никак не крепится, а просто зажимается между двумя половинками.
К сожалению, полноценных знаний, чтобы оценить схемотехнику ИБП, не имею, поэтому приведу здесь фотографии основной платы и укажу маркировку наиболее важных компонентов. Возможно, это кому-нибудь пригодится.
Верх:
Низ:
Качество пайки - удовлетворительное. Флюс не отмыт, некоторые детали припаяны криво-косо (присмотритесь, как припаян трансформатор - только одной стороной, вторая висит в воздухе!).
Кстати говоря, неприятный шум при работе на малой нагрузке, о котором я писал выше, значительно ослаб после того, как я тщательно отмыл плату от остатков флюса и всякой грязи. Хотя может и совпадение, конечно…
4. Выводы
Как обычно у китайской техники, параметры завышены ровно в два раза. Однако учитывая практически уникальную функциональность этого ИБП на сегодняшний день и то, что для планируемой нагрузки в виде камеры мне нужно меньше 500mA, покупка себя оправдала.
P.S. Для последователей (если таковые найдутся) могу посоветовать договариваться с продавцом о покупке без аккумулятора.
У многих пользователей ПК есть в наличии старые отработавшие свой срок ИБП. Частая их причина нетрудоспособности - это выход из строя аккумуляторов. Так как замена на новые батареи нерентабельна, а порой просто невозможна из-за отсутствия аналогов, эти устройства попросту валяются без дела или выбрасываются на помойку.
Но можно дать вторую жизнь ИБП, сделав из него очень полезное устройство - инвертор, преобразующий 12 в бортовой сети автомобиля в необходимое для некоторых приборов 220 в. Притом, что заводская версия инвертора обойдется в немалые деньги, а так вы сэкономите деньги, и сделаете из хлама нужную вещь.
Итак, первое, что нужно сделать - это удалить старые, потекшие батареи. Они достаточно просто демонтируются, сняв нижнюю крышку и отключив провода питания. Если остались следы потекшего электролита, чистим корпус от кристаллов окисления.
Такая операция обеспечит устранение дальнейшего вытекания кислоты, а также значительно облегчит вес аппарата.
Изменение схемы подключения
По конструкции бесперебойники отличаются, но принцип действия у них один и тот же - преобразовывать напряжение 12 в в 220 в. То есть в каждой модели присутствует плата с электронным преобразователем напряжения. Он-то нам и нужен. Но есть одно условие, он должен быть рабочим.
Так как приборы, которые будут подключаться к этому устройству имеют стандартную вилку на 220 в, необходимо на боковой или задней панели, установить обычную бытовую розетку для скрытой проводки. К ней-то и припаиваем провода выхода с преобразователя 220 в, которые ранее подходили к специальным трехрожковым вилкам на задней панели ИБП.
В первом и во втором случае, провода припаивают к тем, что шли на батарею ИБП. Очень важно соблюсти полярность подключения. Красный провод - это плюс, а черный - минус.
Как и в сети авто, так и в ИБП эти цвета должны совпадать. Лучше всего, конечно, проверить полярность мультиметром, чтобы наверняка.
Такая схема подключения предусматривает моментальную работу устройства при его подключении. Если вы хотите сделать включение через тумблер или автомат, то просто в проводе, идущем от АКБ автомобиля разрываем «плюс» и присоединяем один провод на вход, а другой на выход автомата, закрепленного на корпусе ИБП. Таким образом разрывается питание инвертора, когда это необходимо.
Тонкости в работе
Следует понимать, что такое устройство не выдаст большую мощность. Как правило. она составляет не более 150 Вт, но этого вполне достаточно для подключения небольшого телевизора, ноутбука и другой слаботочной техники.
Почему не заряжается аккумулятор автомобиля от зарядного устройства
На днях заказал 10 мощных 10 ваттных светодиодов. Светодиоды уже едут из Китая, а тем временем задумался об их запитке. Светодиоды рассчитаны на напряжение 12 вольт.
Для питания этих светодиодов было решено собрать импульсный блок питания на довольно известной микросхеме IR2153. Была найдена печатная плата в описании к видеоролику из цикла «импульсный блок питания для чайников» от АКА. Плата там немного недоделанная, не хватает пары дорожек, пришлось немного поправить, сделать толще дорожки, переделать под свои транзисторы в корпусе TO-247, переделать низковольтную (выходную) часть так же под свои нужды.
Схема БП
Выход тут не стабилизирован никак, поэтому была добавлена стабилизация на стабилизаторе 278R12, но он ток всего 2 Ампера, поэтому он б
ыл умощнён PNP транзистором TIP36C, по даташитовской схеме:Таким образом мы увеличиваем максимальный выходной ток в несколько раз.
На выходе получаем вот такую схемуПод данную схему была поправлена печатая плата
Плата сделана под уже готовый трансформатор, свои транзисторы и радиаторы (видим площадки для припайки радиаторов). Плата имеет размеры 85х90мм
Собираем все компоненты для блока питания
Подготавливаем стеклотекстолит. Отрезаем прямоугольник 85х90мм.
У меня он двухсторонний, поэтому снимаем одну из сторон фольги.
Усаживаем транзисторы на радиаторы через подложки и термопасту
Мотаем трансформатор.
Первичная обмотка – две полуобмотки по 20 витков каждая проводом 0.8мм, средняя точка никуда не паяется, сделаны две полуобмотки, чтобы между ними намотать вторичную обмотку, которая содержит 4 витка провода 1мм тремя жилами.
Теперь утюжим, травим плату, сверлим отверстия и лудим дорожки. Затем впаиваем компоненты и получаем такой блок питания
Вид со стороны дорожек
Во время сборки кончился припой, пришлось растягивать, поэтому дорожки не до конца пропаяны. Конечно же будут утолщены позже.
После сборки внимательно проверяем монтаж. Теперь подключаем блок питания в сеть через лампу 220в 100вт. Я подключал не в сеть, а к самодельному преобразователю 12-220. Сделано это для того, чтобы схема не бабахнула при неверном монтаже. У меня обнаружилось 2 косяка (лампа горела процентов на 30), 1 – неверно спроектировал плату в районе стабилизатора (в архиве она исправлена и полностью рабочая) 2- ляпнул припоем между + и – выхода БП. После устранения неполадок схема завелась без проблем. После лампу можно отключить и подключить БП в сеть 220в напрямую.
На выходе БП имеем напряжение 12 вольт ровно, на выходе диодного моста после трансформатора в моём случае получилось 16 вольт, под нагрузкой в 60 ватт – 14.5 вольт, на выходе 11.8 вольт. Падение на 0.2 вольта в моём случае даже хорошо, будет проще жить светодиодам. Итак мы имеем падение напряжения на стабилизаторе в 2.5 вольта, при потреблении нагрузки 10А – это 25 ватт рассеиваемой мощности на стабилизаторе, что не совсем вкусно (меня не особо волнует), сократить эту рассеиваемую мощость можно уменьшением напряжения на выходе трансформатора (уменьшить на пол витка вторичку, либо увеличить на несколько витков первичку, либо понизить частоту ирки). Так же можно применить например импульсный стабилизатор, в таком случае моща, уходящая в тепло будет ничтожно мала.
Меня последнее не волнует, я буду юзать небольшой кулер.
Так же тепловыделение наблюдается на резисторе по питанию микросхемы, в моём случае от 15 кОм 3Вт, будет заменён на 5Вт.
Если наблюдаются ритмичные включения-выключения схемы, то следует уменьшить номинал резистора например до 12кОм либо увеличить ёмкость электролита стоящего по питанию микросхемы, чт и было сделано в моём случае, до 470мкФ.