Geekly articles weekly

Pengembangan catu daya cadangan daya rendah dengan output sinus. Bagian 1. Pernyataan masalah

Catu daya tak terputus (UPS) banyak digunakan baik di rumah maupun di industri. Mereka dirancang untuk menyediakan daya yang diperlukan untuk peralatan dari sumber cadangan jika terjadi "kehilangan" catu daya utama. Sumber cadangan dalam UPS tersebut terutama adalah baterai. Oleh karena itu, UPS ini memberikan daya ke peralatan untuk waktu yang terbatas, dari beberapa menit hingga beberapa jam. Dijual ada sejumlah besar peralatan tersebut, seperti yang mereka katakan, untuk setiap rasa dan warna "saku", dengan berbagai karakteristik dan berbagai fungsi.

Pertimbangkan ruang lingkup aplikasi dalam kehidupan sehari-hari.

Setiap rumah memiliki kulkas. Model utama menggunakan kompresor yang digerakkan oleh motor listrik asinkron fase tunggal bipolar. Kekuatan lemari es rumah tangga adalah 100-200 watt. Hilangnya catu daya utama (ala 220 volt) selama beberapa jam dapat menyebabkan pencairan kulkas. Ini tidak kritis, tetapi tidak nyaman. Tetapi UPS komputer konvensional tidak akan membantu di sini: mesin kompresor tidak akan senang dengan bentuk tegangan yang disediakan oleh UPS tersebut. Untuk jenis konsumen membutuhkan UPS output sinus.



Contohnya, sejujurnya, yang paling nyata, tetapi bukan yang paling diperlukan untuk penggunaan UPS.

Rumah pribadi, sistem pemanas, pompa sirkulasi. Masalah yang sama. Boiler gas modern pada dasarnya memilikinya dalam desain mereka. Jika terjadi gangguan daya dari UPS komputer, mereka juga tidak ingin bekerja. Benar, Anda dapat bertahan beberapa jam tanpa listrik dan ketel yang berfungsi, karena rumah tidak dingin hingga suhu beku dalam beberapa jam.

Kami terus mencari penggunaan UPS dengan sinus pada output dalam kehidupan sehari-hari.

Rumah pribadi yang sama, pompa sirkulasi dalam sistem pemanas, tetapi sistem pemanas itu sendiri bukan pada gas, tetapi pada kayu. Jadi, setelah bekerja, Anda telah melelehkan kompor dan menghangatkan rumah, pompa memompa cairan melalui saluran pipa dari sistem pemanas. Bam! Matikan listrik. Ketel mulai terlalu panas, karena kurangnya sirkulasi, tetapi ini bukan katup gas untuk mematikan, Anda harus memadamkan kompor, dalam arti harfiah dan kiasan. Dan jika ada UPS, maka dengan tenang selama satu setengah jam akan mungkin untuk melelehkan kompor dan terus menunggu sampai jaringan listrik memulihkan pasokan gas alam ke listrik. Sudah lebih nyata. Selanjutnya

Desa, ada gas alam, ada boiler luar ruangan dari tipe AOGV-11.6-3. Berikut ini deskripsinya: ini dimaksudkan untuk sistem pemanas otonom independen untuk rumah, cottage hingga 110 sq.m.Jadi untuk pekerjaannya listrik tidak diperlukan. Tetapi untuk sirkulasi pendingin, pompa sirkulasi digunakan. Kurangnya listrik tidak mempengaruhi operasi boiler, tetapi karena kurangnya sirkulasi, air dalam boiler mulai mendidih dan diperas melalui tangki ekspansi dengan semua konsekuensi berikutnya. Jadi dalam situasi seperti ini Anda harus mematikan boiler. Tetapi jika pemiliknya tidak di rumah, atau apakah ini terjadi di malam hari?

Di sini untuk kasus khusus seperti itu, UPS dengan sinus diperlukan. Tidak ada gunanya mengembangkan UPS penuh untuk tugas semacam itu. Jika waktu transisi dari jaringan ke sumber cadangan adalah 5-10 detik, tidak ada hal penting yang akan terjadi, baik dengan sistem pemanas maupun dengan pompa itu sendiri.

Dari semua hal di atas, tugas berikut: untuk mengembangkan catu daya redundan daya rendah 220 V, 50 Hz dengan output sinus.

Kata Pengantar


Kami akan beralih ke pasar dan mempelajari penawaran yang tersedia. Untuk melakukan ini, mari kita menetapkan beberapa kriteria untuk peralatan yang dipilih. Permintaan akan sederhana.

  • Daya - 200 W
  • Output sinus "Murni",
  • Ya sudah cukup.

Google atas permintaan "UPS 200 W dengan sinus" tidak senang dengan hasilnya. Hampir link pertama berbicara tentang perhitungan dan pemilihan UPS untuk boiler pemanas gas. Yang benar adalah, harga UPS tidak enak dipandang, terutama jika Anda melihat baterai yang tidak termasuk dalam paket UPS - umumnya menjadi sedih. Untuk tautan yang tersisa , kisah yang sama yang tidak menyenangkan perwakilan fana biasa dari kelas menengah.

Pendahuluan


Ada banyak UPS berbeda di pasaran, mengapa mengembangkan sesuatu? Ada beberapa jawaban untuk pertanyaan ini:

  • Harga perangkat yang diusulkan, meskipun tidak setinggi, tapi masih tinggi,
  • Fungsi "murni" sinus lebih mahal dan jauh dari universal,
  • Memahami para pangeran membangun sistem seperti itu,
  • Dapatkan pengalaman dalam desain, pengembangan elektronika daya,
  • Pengalaman dalam pemrograman MK
  • Semua orang dapat melanjutkan daftar untuk motivasi diri ...

Untuk saat ini, mari kita tetap diam tentang harga perangkat yang dikembangkan, karena sejauh ini tidak ada "angka" tertentu. Tetapi setelah menguji perangkat, kami akan menghitung semua biaya bahan habis pakai.

Penyimpangan liris
geektimes.ru , . . , -. . ( ), - .

Sumber data


Mari kita mulai dengan perhitungan yang diperlukan. Mari kita perkirakan kekuatan yang perlu diberikan rip terhadap beban, usia baterai, dll. Mari kita mulai.

Beban akan menjadi pompa sirkulasi kami. Mari kita lihat model-model umum di pasar. Inilah yang Google berikan: tautan ke karakteristik pompa yang beredar.

Untuk rumah berukuran kecil hingga 100 sq.m, digunakan pompa dengan kapasitas hingga 100 watt. Selain itu, jarang ada yang menggunakan mode daya ketiga pompa. Jadi mari kita berhenti pada konsumsi daya 60 watt. Dari kekuatan inilah kita akan membangun perhitungan.

Penyimpangan liris
- , , , (, ..).

Tegangan pada keluaran rip 230 V. Daya 60 watt. Oleh karena itu, arusnya adalah I = P / U = 60/230 = 260 mA.

Sekarang mari kita mengatur efisiensi konverter 12 V DC -> 230 V AC di wilayah 90%, maka ketika tegangan suplai dari baterai adalah 12,4 Volt, konsumsi saat ini dengan baterai akan:



Di sini kita akan mengandalkan angka-angka ini, baik ketika memilih komponen elektronik, dan ketika Pembuatan PCB.

Diagram struktural rip


Untuk konverter 12-> 220, skema peningkatan IIP pada dasarnya digunakan. Yaitu, dengan menggunakan transformator step-up berdenyut, 310 volt tegangan langsung diperoleh, dan kemudian sinus murni 220 volt diperoleh pada output oleh rangkaian jembatan yang dikendalikan oleh gelombang sinus dan filter LC. Pendekatan ini menggunakan banyak komponen dari sirkuit terintegrasi hingga dioda kecepatan tinggi, dll. Lagi pula, sirkuit impuls.

Untuk rip ini dengan daya rendah yang dapat diabaikan , Anda dapat pergi dengan cara yang sedikit berbeda.

Dari apa yang disebut tautan DC, yang dalam kasus kami akan menjadi bus baterai, yaitu, 12 volt, melalui rangkaian jembatan yang dikendalikan oleh shim sinusoidal, berlaku untuk belitan primer transformator step-up jaringan linear konvensional. Hapus tegangan sinusoidal 220 volt yang sudah diperlukan dari sekunder. Untungnya untuk kekuatan seperti itu dan dimensi transformator tidak akan besar. Trafo itu sendiri akan berfungsi sebagai filter dan menghaluskan bentuk tegangan hampir ke sinus yang dikenali. Dan jika Anda meletakkan filter LC impedansi rendah antara jembatan dan belitan utama transformator, Anda bisa mendapatkan bentuk tegangan pada output transformator yang sangat dekat dengan sinus.

Ternyata sekitar skema seperti itu. Gambar bisa diklik




Dalam contoh sirkuit ini, komponen diambil untuk menunjukkan ide utama dari sirkuit RIP, dan nilainya tidak sesuai dengan perhitungan yang akan kami lakukan di bawah ini. Sirkuit itu sendiri akan menjadi lebih rumit karena perangkat dirancang.

Selama pompa beroperasi dari RIP, baterai habis, dan setelah beralih dari RIP ke jaringan, masuk akal untuk mengisi baterai ke kapasitas nominal. Ketika "listrik ada di outlet", pompa beroperasi dari jaringan, dan sirkuit output RIP dapat digunakan untuk mengisi baterai. Yaitu, berikan tegangan ke belitan sekunder transformator (juga tegangan tinggi), dan lepaskan tegangan bolak-balik dari belitan primer (tegangan juga rendah), luruskan pada jembatan dioda, ratakan dengan kapasitor dan isi baterai dengan itu. Pertimbangkan perubahan yang perlu dilakukan pada sirkuit untuk pendekatan ini. Gambar bisa diklik




Yaitu, selama ada tegangan dalam jaringan, relay ditarik ke atas, dan tegangan listrik melalui kontak relai memasuki beban, serta belitan tegangan tinggi dari transformator. Selanjutnya, tegangan dilepas dari belitan tegangan rendah. Tegangan diperbaiki oleh dioda parasit dari transistor (demi kebenaran, perlu menunjukkan bahwa kita tidak akan menggunakannya, kita akan menginstal dioda eksternal berkecepatan tinggi secara paralel dengan transistor untuk arus yang diperlukan), itu dihaluskan oleh kapasitor dan, melalui transistor P-channel yang dikendalikan oleh sirkuit kontrol pada MC, memompa pengisian yang diperlukan arus dalam baterai melalui induktor perataan.

Ketika listrik "berakhir" dalam jaringan, relay terbuka, dan sirkuit akan bekerja dalam urutan terbalik. Dari baterai 12 volt melalui jembatan transistor, filter dan trafo, tegangan akan disuplai ke beban.

Agar tidak memahat sinkronisasi dengan jaringan, dll. untuk transisi yang hampir seketika dari baterai ke jaringan dan sebaliknya, jika jaringan hilang, beban akan di-non-energi, relai akan terbuka, sirkuit akan mempersiapkan segala sesuatu dan semua orang untuk operasi dari baterai dan mulai menghasilkan tegangan ke beban. Saat memulihkan jaringan, sirkuit akan menghentikan pembangkitan tegangan, pastikan semuanya baik-baik saja, dan tutup relai untuk pergi ke jaringan dan mengisi baterai. Fungsi dari sirkuit kontrol diuraikan selama proses pengembangan.

Skema struktural dan prinsip dasar RIP dibongkar, dan dalam suasana hati yang positif ini, kami melanjutkan ke perhitungan komponen yang diperlukan dari rangkaian dan pilihan platform perangkat keras, baik untuk "otak" perangkat dan untuk elemen daya. Yang benar ada di artikel selanjutnya.

Dan lagi penyimpangan
« ». , Geektimes. , :

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



Kesimpulan


Pada bagian berikut, kami akan mempertimbangkan perhitungan RIP yang dikembangkan, menyiapkan sirkuit listrik perangkat, memilih platform perangkat keras, dan mengembangkan topologi papan sirkuit cetak untuk RIP. Kami akan menganalisis fungsi perangkat, menulis program untuk MK, melakukan siklus penuh pengaturan dan pengujian perangkat pada peralatan, dan juga menyerahkan semua ini kepada pelanggan nyata.

PS: Benar, pengembangannya akan memakan waktu, dan publikasi lebih lanjut akan dipublikasikan ketika proyek berlangsung. Saya fokus pada tiga artikel lagi, dengan interval sekitar 2-3 minggu.

Lanjutan di sini:

Bagian nomor 2.
Bagian nomor 3.

Source: https://habr.com/ru/post/id390151/

More articles:


All Articles