Geekly articles weekly

تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة مع خرج جيب. الجزء 1. بيان المشكلة

يتم استخدام مصادر الطاقة غير المنقطعة (UPS) على نطاق واسع في المنزل وفي الصناعة. وهي مصممة لتوفير الطاقة اللازمة للمعدات من مصادر النسخ الاحتياطي في حالة "فقدان" مصدر الطاقة الرئيسي. مصادر النسخ الاحتياطي في هذه UPS هي في الأساس بطاريات. لذلك ، توفر وحدات UPS هذه الطاقة للمعدات لفترة محدودة ، من بضع دقائق إلى بضع ساعات. للبيع هناك كمية ضخمة من هذه المعدات ، كما يقولون ، لكل ذوق ولون "جيب" ، مع خصائص مختلفة ووظائف مختلفة.

فكر في نطاق التطبيق في الحياة اليومية.

يحتوي كل منزل على ثلاجة. تستخدم النماذج الرئيسية ضاغطًا مدفوعًا بمحرك كهربائي ثنائي الطور غير متزامن أحادي الطور. قوة الثلاجات المنزلية هي 100-200 واط. يمكن أن يؤدي فقدان مصدر الطاقة الرئيسي (لا 220 فولت) لعدة ساعات إلى إذابة الثلاجة. هذا ليس بالغ الأهمية ، ولكنه غير مريح. لكن UPS التقليدي للكمبيوتر لن يساعد هنا: لن يكون محرك الضاغط سعيدًا بشكل الجهد الذي توفره هذه UPS. لهذا النوع من المستهلكين بحاجة إلى UPS الناتج جيبية.



مثال ، بصراحة ، الأكثر واقعية ، ولكن ليس الأكثر ضرورة لاستخدام UPS.

منزل خاص ، نظام تدفئة ، مضخة تداول. نفس المشاكل. تحتوي غلايات الغاز الحديثة بشكل أساسي على تصميمها. في حالة انقطاع التيار الكهربائي من جهاز الكمبيوتر UPS ، لا يرغبون أيضًا في العمل بشكل خاص. صحيح ، يمكنك البقاء على قيد الحياة بضع ساعات بدون كهرباء وغلاية عاملة ، لأن المنزل لا يبرد إلى درجات حرارة متجمدة في بضع ساعات.

نواصل البحث عن استخدام UPS مع شرط في الإخراج في الحياة اليومية.

نفس المنزل الخاص ، مضخة التدوير في نظام التدفئة ، ولكن نظام التدفئة نفسه ليس على الغاز ، ولكن على الخشب. لذلك ، بعد العمل ، قمت بإذابة الموقد وتسخين المنزل ، تضخ المضخة السائل عبر خطوط أنابيب نظام التدفئة. بام! فصل الكهرباء. بدأت المرجل في ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير ، بسبب عدم وجود دوران ، ولكن هذا ليس صمام غاز لإغلاقه ، سيكون عليك إطفاء الموقد ، بالمعنى الحرفي والمجازي. وإذا كان هناك UPS ، بهدوء لمدة ساعة ونصف ، سيكون من الممكن إذابة الموقد والاستمرار في الانتظار حتى تعيد شبكة الكهرباء إمداد الغاز الطبيعي بالكهرباء. بالفعل أكثر واقعية. التالي.

القرية بها غاز طبيعي يوجد مرجل خارجي من نوع AOGV-11.6-3. هنا وصفها: وهي مخصصة لأنظمة التدفئة المستقلة المستقلة للكهرباء للمنازل والبيوت حتى 110 متر مربع.لذلك ليس هناك حاجة لعمل الكهرباء لعمله. ولكن لتدوير المبرد ، يتم استخدام مضخة الدوران. لا يؤثر نقص الكهرباء على تشغيل المرجل ، ولكن بسبب نقص الدورة الدموية ، يبدأ الماء في المرجل في الغليان ويتم عصره من خلال خزان التمدد مع جميع العواقب المترتبة عليه. لذلك في مثل هذه الحالة يجب عليك إيقاف تشغيل المرجل. ولكن إذا لم يكن الملاك في المنزل ، أم أن ذلك يحدث ليلاً؟

هنا لمثل هذه الحالة المحددة ، كانت هناك حاجة إلى UPS مع جيب. تطوير UPS الكامل لهذه المهمة لا معنى له. إذا كانت الفترة الانتقالية من الشبكة إلى مصدر النسخ الاحتياطي هي 5-10 ثوانٍ ، فلن يحدث شيء مهم ، سواء مع نظام التدفئة أو مع المضخة نفسها.

من كل ما سبق ، تتبع المهمة: تطوير مصدر طاقة فائض منخفض الطاقة 220 فولت ، 50 هرتز مع خرج جيب.

مقدمة


ننتقل إلى السوق ودراسة العروض المتاحة. للقيام بذلك ، دعونا نضع بعض المعايير للمعدات المختارة. ستكون الطلبات متواضعة.

  • القوة - 200 واط
  • ناتج جيبية "نقية" ،
  • حسنا ... هذا يكفي.

جوجل بناء على طلب "UPS 200 W مع شرط" لم يكن راضيا عن النتائج. يتحدث الرابط الأول تقريبًا عن حساب واختيار UPSs لغلاية تسخين الغاز. الحقيقة هي أن سعر UPS لا يرضي العين ، خاصة إذا نظرت إلى البطاريات غير المدرجة في عبوة UPS - يصبح حزينًا بشكل عام. بالنسبة للروابط المتبقية ، نفس القصة التي لا ترضي الممثل البشري العادي للطبقة الوسطى.

مقدمة


هناك العديد من UPS مختلفة في السوق ، لماذا تطوير شيء؟ هناك العديد من الإجابات على هذا السؤال:

  • سعر الأجهزة المقترحة ، وإن لم يكن مرتفعًا جدًا ، ولكنه لا يزال مرتفعًا ،
  • وظيفة الجيب "النقي" أكثر تكلفة وبعيدة عن العالمية ،
  • فهم أمراء بناء مثل هذه الأنظمة ،
  • اكتساب الخبرة في تصميم وتطوير إلكترونيات القوى ،
  • خبرة في برمجة MK
  • يمكن للجميع متابعة قائمة التحفيز الذاتي ...

في الوقت الحالي ، لنلتزم الصمت بشأن سعر الجهاز المطور ، نظرًا لعدم وجود "أرقام" محددة حتى الآن. ولكن بعد اختبار الجهاز ، سنقوم بحساب جميع تكاليف المواد الاستهلاكية.

الاستطراد الغنائي
geektimes.ru , . . , -. . ( ), - .

بيانات المصدر


لنبدأ بالحسابات اللازمة. دعونا نقدر القوة التي يحتاجها التمزق لإعطاء الحمل ، وعمر البطارية ، إلخ. دعنا نبدأ.

الحمل سيكون مضخة الدوران لدينا. دعونا نلقي نظرة على النماذج الشائعة في السوق. إليك ما قدمته Google: رابط إلى خصائص المضخات المتداولة.

بالنسبة للمنازل ذات المساحة الصغيرة حتى 100 متر مربع ، يتم استخدام مضخات بسعة تصل إلى 100 واط. علاوة على ذلك ، نادرًا ما يستخدم أي شخص وضع الطاقة الثالث للمضخات. لذلك دعونا نتوقف عند 60 واط من استهلاك الطاقة. من هذه القوة سنبني على الحسابات.

الاستطراد الغنائي
- , , , (, ..).

الجهد عند خرج التمزق 230 فولت. لذلك ، سيكون التيار I = P / U = 60/230 = 260 مللي أمبير.

الآن دعنا نحدد كفاءة المحول 12 فولت تيار مستمر -> 230 فولت تيار متردد في منطقة 90٪ ، فعندما يكون جهد الإمداد من البطارية 12.4 فولت ، سيكون الاستهلاك الحالي مع البطارية:



هنا سنعتمد على هذه الأرقام ، سواء عند اختيار المكونات الإلكترونية ، أو عندما تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

المخطط الهيكلي للشق


بالنسبة للمحول 12-> 220 ، يتم استخدام مخطط زيادة IIP بشكل أساسي. بمعنى ، باستخدام محول تصعيد نابض ، يتم الحصول على 310 فولت من الجهد المباشر ، ثم يتم الحصول على جيب نقي من 220 فولت عند الإخراج بواسطة دائرة جسر يتم التحكم فيها بواسطة موجة جيبية وفلتر LC. يستخدم هذا النهج العديد من المكونات من الدوائر المتكاملة إلى الثنائيات عالية السرعة ، إلخ. بعد كل شيء ، الدوائر دفعة.

لهذا التمزق مع قوته الضئيلة التي لا تذكر ، يمكنك الذهاب بطريقة مختلفة قليلاً.

من ما يسمى ارتباط DC ، والذي سيكون في حالتنا هو ناقل البطارية ، أي 12 فولت ، من خلال دائرة جسر يتم التحكم فيها بواسطة الرقائق الجيبية ، تنطبق على اللف الأساسي لمحول تصاعدي للشبكة الخطية التقليدية. إزالة 220 فولت المطلوبة بالفعل من الجهد الجيبي من الثانوي. لحسن الحظ أن هذه القوة وأبعاد المحول لن تكون كبيرة. سيعمل المحول نفسه كمرشح ويزيل شكل الجهد تقريبًا إلى جيب معروف. وإذا وضعت مرشح LC منخفض الممانعة بين الجسر والملف الأساسي للمحول ، يمكنك الحصول على شكل الجهد عند خرج المحول قريبًا جدًا من الجيب.

اتضح تقريبا مثل هذا المخطط. الصورة قابلة للنقر




في هذه الدائرة النموذجية ، تؤخذ المكونات لإظهار الفكرة الرئيسية لدوائر RIP ، ولا تتوافق قيمها مع الحسابات التي سنجريها أدناه. ستصبح الدائرة نفسها أكثر تعقيدًا عندما يتم تصميم الجهاز.

خلال الوقت الذي تعمل فيه المضخة من RIP ، يتم تفريغ البطارية ، وبعد التبديل من RIP إلى الشبكة ، من المنطقي شحن البطارية إلى السعة الاسمية. عند "وجود الكهرباء في المخرج" ، تعمل المضخة من الشبكة ، ويمكن استخدام دائرة خرج RIP لشحن البطارية. أي ، تطبيق الجهد على اللف الثانوي للمحول (وهو أيضًا عالي الجهد) ، وإزالة الجهد البديل من اللف الأساسي (وهو أيضًا منخفض الجهد) ، وتصويبه على جسر الصمام الثنائي ، وتنعيمه بمكثف وشحن البطارية معه. خذ بعين الاعتبار التغييرات التي يجب إجراؤها على الدائرة لهذا النهج. الصورة قابلة للنقر




أي ، طالما كان هناك جهد في الشبكة ، يتم سحب المرحلات ، ويدخل الجهد الرئيسي من خلال اتصالات التتابع الحمل ، بالإضافة إلى لف الجهد العالي للمحول. علاوة على ذلك ، يتم إزالة الجهد من لف الجهد المنخفض. يتم تصحيح الجهد عن طريق الثنائيات الطفيلية للترانزستورات (من أجل الصواب ، تجدر الإشارة إلى أننا لن نستخدمها ، سنقوم بتثبيت الثنائيات الخارجية عالية السرعة بالتوازي مع الترانزستورات للتيار المطلوب) ، يتم تلطيفه بواسطة المكثف ، ومن خلال الترانزستور P- القناة الذي تسيطر عليه دائرة التحكم على MC ، يضخ الشحن اللازم التيار في البطارية من خلال محث التنعيم.

عندما "تنتهي" الكهرباء في الشبكة ، يفتح المرحل ، وستعمل الدائرة بترتيب عكسي. من بطارية 12 فولت عبر جسر الترانزستورات والمرشحات والمحولات ، سيتم تزويد الجهد بالحمل.

من أجل عدم نحت التزامن مع الشبكة ، إلخ. للانتقال شبه الفوري من البطارية إلى الشبكة والعكس بالعكس ، إذا فقدت الشبكة ، سيتم إلغاء تنشيط الحمل ، سيفتح التتابع ، ستعد الدائرة كل شيء وكل شخص للتشغيل من البطارية ويبدأ في توليد الجهد إلى الحمل. عند استعادة الشبكة ، ستوقف الدائرة توليد الجهد الكهربائي ، وتأكد من أن كل شيء على ما يرام ، ويغلق التتابع للذهاب إلى الشبكة وشحن البطارية. يتم تحديد وظائف دائرة التحكم أثناء عملية التطوير.

تم تفكيك المخطط الهيكلي والمبدأ الأساسي لـ RIP ، وفي هذا المزاج الإيجابي ، ننتقل إلى حسابات المكونات الضرورية للدائرة واختيار منصة الأجهزة ، سواء من أجل "أدمغة" الجهاز وعناصر الطاقة. الحقيقة في المقال التالي.

ومرة أخرى الاستطراد
« ». , Geektimes. , :

  1. .
  2. . . 1.
  3. . . 2.



الخلاصة


في الأجزاء التالية ، سننظر في حسابات RIP المطورة ، وإعداد الدائرة الكهربائية للجهاز ، وتحديد منصة الأجهزة ، وتطوير طوبولوجيا لوحة الدوائر المطبوعة لـ RIP. سنحلل وظائف الجهاز ، ونكتب برامج لـ MK ، وننفذ دورة كاملة لإعداد واختبار الجهاز على المعدات ، وأيضًا تسليم كل هذا إلى العميل الحقيقي.

ملاحظة: صحيح ، سيستغرق التطوير بعض الوقت ، وسيتم نشر المزيد من المنشورات مع تقدم المشروع. أركز على ثلاث مقالات أخرى ، مع فاصل زمني حوالي 2-3 أسابيع.

تابع هنا:

الجزء رقم 2.
الجزء رقم 3.

Source: https://habr.com/ru/post/ar390151/

More articles:


All Articles