Automatické zapnutí záložního zdroje (ABP). Automatický vypínač

Žádné elektronické zařízení není imunní vůči náhlému výpadku napájení. Zvláště pokud mluvíme o síťovém napětí 220 V a to se děje ve venkovských oblastech. Pro zvýšení spolehlivosti se snaží zajistit záložní zdroj energie. V ideálním případě by měl v případě nehody automaticky začít pracovat a samostatně, bez zásahu člověka.

Pro zálohování se obvykle používají vyměnitelné baterie a akumulátory. Při napájení z baterií je vhodné použít „alkalické“ galvanické články (Alkaline). Mají velkou kapacitu, malé samovybíjení, i když jsou dražší. Které je které, poznáte podle označení na pouzdru, například „R6“ (běžná baterie AA) a „LR6“ (stejná, ale alkalická).

Specifikem moderních mikrokontrolérů je, že se dokážou programově přepnout do úsporného pohotovostního režimu SLEEP s velmi nízkou spotřebou proudu. To umožňuje použít místo baterií/akumulátorů vysokokapacitní elektrolytické kondenzátory nebo ještě lépe ionistory.

První ionistory byly vyvinuty v roce 1966 společností Standard Oil Company. Jsou to speciální akumulační kondenzátory s organickým elektrolytem. Typická kapacita dosahuje 0,1...50 farad při provozním napětí 2...10 V. Pro srovnání, kapacita Země (koule o velikosti Země jako osamocený vodič) je pouze 0,0007 farad.

Ionistory jsou v zahraniční technické literatuře známy jako dvouvrstvé kondenzátory, SuperCaps a Backup capacitors. Existují také značky: UltraCap (EPCOS), Gold Capacitors (Panasonic), DynaCap (ELNA), BOOSTCAP (Maxwell Technologies). V zemích SNS se používá stabilní termín „ionistor“, který odráží další vlastnost těchto zařízení - účast iontů na tvorbě náboje.

Moderní ionistory jsou konvenčně rozděleny do tří skupin v závislosti na dlouhodobém zatěžovacím proudu doporučeném v datovém listu:

• Nízký proud (nízký proud, méně než 1,5 µA);
• Střední proud (průměrný proud, od 1,5 μA do 10 mA);
• Vysoký proud (vysoký proud, od 10 mA do 1 A).

Provozní napětí ionistorů podléhá následující řadě: 2,5; 3,3; 5,5; 6,3 V.

Na Obr. 6.16, a...t ukazuje schémata pro organizaci nepřerušitelného napájení.

Rýže. 6.16. Schémata nepřerušitelného napájení (začátek):

a) diody VDI, VD2 slouží k izolaci kanálů, aby proud netekl z hlavního zdroje do záložního a naopak. Pokud se dva zdroje energie liší velikostí, pak kanál s vyšším napětím bude hlavní. Pokud jsou napájecí napětí absolutně stejná, měla by být Schottkyho dioda v záložním kanálu nahrazena konvenční křemíkovou diodou 1N4004.

b) oddělovací diody VDI, VD2 se zapínají před (a ne za) stabilizátorem napětí DA 1. Hlavní napájení je napájeno běžnou diodou VD1 (aby se na ní rozptýlilo více energie) a záložní baterie je napájena přes Schottkyho dioda VD2 (aby napětí na vstupu stabilizátoru DA I bylo co nejvyšší);

c) diody VD2...VD4 se rozsvítí za (a ne před) stabilizátorem DA 1;

d) dioda VD2 umožňuje organizovat přídavný zdroj záporného napětí -0,7 V, který však přestává fungovat s přechodem na záložní napájení z baterie GB1. Schottkyho diodu VD1 lze nahradit běžnou křemíkovou diodou KD102A;

e) ionistor C J umožňuje výměnu vybitých baterií GBl, GB2 „za chodu“ bez přerušení napájení MK na poměrně dlouhou dobu. Pokud napětí na ionistoru pomalu klesá, pak MK nevyžaduje restart. Rezistor RI omezuje nabíjecí proud ionistoru;

Rýže. 6.16. Schémata nepřerušitelného napájení (pokračování):

f) stabilizátor DAI omezuje počáteční nabíjecí proud záložního ionistoru SZ na úroveň nejvýše 100 mA. Pro srovnání, vysoký proud, začínající přibližně od 250 mA, může poškodit iontový stor. Dioda VDI snižuje výstupní napětí o 0,2 V. Navíc při vypnutí hlavního napájení zabraňuje vybíjení kondenzátoru SZ přes výstupní obvody uvnitř stabilizátoru DA1

g) tranzistor VT1 plní funkci oddělovací diody na stejné úrovni jako „skutečná“ dioda VD1, ale v otevřeném stavu má nižší úbytek napětí kolektor-emitor (0,1...0,15 V místo 0,2 V). Hlavní napájení +5 V(1), záložní napájení +5 V(2);

h) podobně jako na obr. 6,16, g, ale na tranzistoru VT1 s efektem pole, zatímco úbytek napětí na otevřeném přechodu kolektor-zdroj bude menší než u bipolárního tranzistoru, všechny ostatní věci jsou stejné;

i) akumulační kondenzátor C1 udržuje provoz MK po určitou dobu při odpojení baterie GB1. Doba nouzového provozu závisí na kapacitě a svodovém proudu kondenzátoru C1, jakož i na taktovací frekvenci MK a jeho schopnosti pracovat stabilně při sníženém výkonu;

j) díky diodovému můstku VDI... VD4 může být vstupní napětí 9...12 V buď konstantní (DC) nebo střídavé (AC);

Rýže. 6.16. Obvody nepřerušitelného napájení (pokračování): k) záložní ionistor C2 udržuje po určitou dobu napětí v obvodu +4,8 V (na který je připojen MK) při odpojení hlavního napájení +11 V ze zdroje sítě. Tranzistory VTI, VT2 zabraňují vybíjení ionistoru přes vnitřní odpor DAI čipu a zátěž v obvodu +5 V;

m) LED HL1 indikuje napájení pouze při chodu záložní baterie GB1. Rezistor R1 nastavuje požadovaný jas. Při sepnutých kontaktech spínače SAI je napájení napájeno z hlavního zdroje +5 V, přičemž dioda VD1 a tranzistor VT1 se sepnou a LED HL1 zhasne;

n) hlavním napájecím kanálem je GBl, GB2 baterie AA a záložním kanálem je lithiová baterie GB3. Když jsou baterie GBl a GB2 odpojeny, bude MK v pohotovostním režimu přijímat energii z baterie GB3, protože externí akční členy (obvod +3,2 V) budou bez napětí. Dioda VD1 neumožňuje vybití baterie GB3 přes zátěž připojenou k obvodu +3,2 V;

o) ve výchozím stavu je zařízení napájeno třemi bateriemi GB1...GB3, přičemž indikátor HL1 svítí zeleně. Při externím napájení +5 V se aktivuje relé K1, sepnou se kontakty K1.1, odpojí se baterie a indikátor HL1 se rozsvítí červeně. Pokud se místo červené objeví žlutá barva indikátoru, měli byste připojit diodu typu KD522B s katodou do HL1 v sérii se svorkou „G“ LED. Rezistor R1 snižuje spotřebu proudu v obvodu +5 V, pokud však relé pracuje nestabilně, lze tento odpor nahradit propojkou; O

Rýže. 6.16. Schémata pro organizaci nepřerušitelného napájení (konec): p) záložní baterie GB1 se neustále dobíjí malým proudem přes rezistor R1. Zenerova dioda VD6 spolu s diodou VD7 omezují napětí na baterii na +13,7 V. Diody VD4, VD5 se otevírají pouze při odpojení hlavního napájení +16 V Diody VD3, VD8 jsou nutné, protože kapacita kondenzátoru na výstupu stabilizátory DAI, DA2 jsou větší než na vstupu (srovnej C1 a CJ, SZ a C4)

p) +5V napájení je hlavní a napájení z lithiové baterie/GBI baterie je záložní. Výstup OUT přijímá větší ze dvou napětí přiváděných na vstupy VCC a BAT čipu DA1. Když napětí na pinu VCC klesne pod +4,75 V (nastaveno odporem R2), vytvoří se na výstupu PFO úroveň LOW. Jedná se o systém včasného varování při výpadku proudu, aby MK mohl přejít na záložní zdroj. Když napětí na pinu VCC klesne pod +4,65 V, je generován resetovací impuls RES;

c) podobně jako na obr. 6.16, p, ale se záložním napájením z ionistoru C1. Resetovací signál RES je odeslán na vstup přerušení INT, protože není nutné hardwarově resetovat MC kvůli plynulému poklesu výstupního napětí;

r) Úroveň HIGH/LOW z výstupu MK spíná napájení buď z obvodu +5 V nebo ze záložní baterie GB1, která se dobíjí malým proudem přes prvky VDI a R4. Pokud selže napájení +5 V, baterie GB1 se automaticky zapne a MK se musí resetovat, protože může „zamrznout“ při náhlém přepětí.

Pravidelné výpadky proudu mohou poškodit celý topný systém a ovlivnit provoz domácích spotřebičů. Organizace záložního napájení doma je obtížný úkol jen na první pohled. V tomto článku vám řekneme, jak samostatně uspořádat záložní zdroj napájení doma.

Téměř v každé domácnosti se dá najít řada zařízení, která by bylo fajn opatřit záložním napájením. Patří sem lednička, zařízení na čerpání vody, kotel na topení, počítače a telefonní zařízení. Náhlé přerušení napájení nebo napěťové rázy zkracují životnost motorů a mohou selhat napájecí zdroje elektronických zařízení.

Existují dva způsoby, jak snížit vliv městské elektrické sítě na rytmus vašeho života. K tomuto účelu se používají buď nepřerušitelné zdroje napájení (UPS), nebo nouzové elektrické generátory.

Použití UPS v domácnosti

Téměř všechny moderní stolní počítače jsou vybaveny nepřerušitelnými zdroji napájení, které chrání před ztrátou dat. Designově podobná zařízení, ale o třídu výkonnější, lze použít k napájení domácích spotřebičů při nouzovém výpadku proudu. Specifika jejich použití sahají až do organizace bateriových skladovacích zařízení, která mohou zásobovat celý dům elektřinou na jeden nebo dva dny.

A přesto jsou v každodenním životě nejrozšířenější UPS ty, které chrání jednotlivého spotřebitele nebo několik, spojené do vyhrazené linky, ke které lze připojit i kotelnu nebo nouzové osvětlení. To radikálně mění elektrický plán domu a může vyžadovat další zapojení.

Invertorový systém nepřerušitelného napájení: 1 - síť; 2 - střídač baterie; 3 - baterie; 4 - spotřebitelé

Před zakoupením UPS byste si měli vytvořit seznam nouzových spotřebitelů a vypočítat jejich spotřebu energie za nejdelší dobu, po kterou je možný výpadek proudu. V tomto případě je třeba vzít v úvahu jak provozní režim zařízení, tak minulé zkušenosti s prostojem bez elektřiny.

Záložní napájení potřebují například následující:

1. Chladnička - 400 W, doba provozu - 6 hodin.
2. Oběhové čerpadlo - 95 W, doba provozu - 24 hodin.
3. Automatizace plynového kotle a kotelny - 85 W, doba provozu - 24 hodin.
4. Nabíjení notebooku a telefonů - 200 W, doba provozu - 4 hodiny.

Můžeme tedy určit celkovou spotřebu spotřebičů: 2,4 + 2,28 + 2,04 + 0,8 = 7,52 kW/h za den. Aby bylo možné zohlednit a kompenzovat dočasnou degradaci baterií UPS, je třeba k této hodnotě přičíst 30 %, což má za následek požadovanou denní kapacitu baterie UPS téměř 9,8 kW/h. Úpravou na dobu nouzového provozu získáte požadovaný výkon zařízení. Mějte na paměti, že zařízení této výkonové třídy jsou velmi drahá a není vždy nutné vytvářet dodatečnou výkonovou rezervu: protože UPS nebude pracovat při plné zátěži, vypočítaná kapacita bude dostatečná.

Konfigurace zabezpečené sítě

Pokud potřebujete zorganizovat záložní napájení pro jednoho nebo dva spotřebitele, je rozumné použít místní UPS. Tímto způsobem nebudete muset předělávat elektroinstalaci v domě, stačí si vybrat správné místo pro instalaci zařízení, což je docela těžkopádné.

Obecně platí, že při zatížení nad 3 kVA/h má smysl instalovat jedno záložní napájecí zařízení pro všechny spotřebitele a organizovat pro ně vyhrazenou linku. Nákup jedné výkonné UPS je výhodnější než několik méně výkonných, v tomto případě jsou náklady na instalaci nové kabeláže zcela oprávněné.

Další výhodou vysoce výkonných UPS je schopnost nezávisle určit režim a charakteristiku výstupního proudu pro delší životnost baterie. Vestavěný regulátor nabíjení v takových zařízeních výrazně prodlužuje životnost baterií a udržuje je plně funkční i při dlouhé době nečinnosti. Většina zařízení má rozhraní PC pro sledování provozních protokolů a diagnostiku a vestavěný stabilizátor napětí eliminuje přepětí a rušení sítě.

Dlouhá životnost baterie - připojte generátor

Životnost baterie lze prodloužit dvěma způsoby: zvýšením flotily baterií a použitím autonomního zdroje energie. První možnost je dražší a měla by být použita pouze v podmínkách, kde není možná instalace generátoru spalovacího motoru, například v bytech nebo kancelářích. Vyvstává kontroverzní otázka: proč potřebujete UPS, když máte generátor?

Praxe ukazuje, že paralelní použití těchto zařízení má své výhody:

1. Napájení je naprosto nepřetržité.
2. Charakteristiky proudu generovaného přenosnými elektrárnami nejsou zdaleka ideální. Stabilizátor UPS vyhlazuje rušení a má elektronickou přepěťovou ochranu.
3. Při provozu z generátoru nejsou potřebná zařízení s vysokým výkonem, stačí, aby odpovídaly špičkovému zatížení při současném zapnutí spotřebičů. Ve výše diskutovaném případě bude postačovat UPS s výkonem 1 kVA/h.

V některých případech má smysl používat generátory s funkcí autostart. V okamžiku přepnutí na napájení z nouzového generátoru a v případě havarijních situací (generátor se zastavil, došlo palivo) se přepne napájení na UPS. V normálním režimu bude generovaná elektřina stačit k udržení plného nabití baterií a zapnutí všech spotřebičů v provozu.

Hybridní systém nepřerušitelného napájení: 1 - síť; 2 - střídač; 3 - generátor; 4 - baterie; 5 - spotřebitelé

Konstrukce obvodu na multifunkčním automatickém přepínači

Komfort používání UPS je dostatečně vysoký na to, aby mnoho majitelů uvažovalo o zálohování celé energetické sítě, nikoli jednotlivých spotřebitelů. I na to existuje několik řešení.

V případě nemožnosti instalace generátoru přebírá funkci záložního napájení sestava baterií dostatečné kapacity. Typ baterie je určen provozním režimem: gelové baterie mají nejvyšší cykličnost a jsou určeny pro časté používání olověné AGM baterie jsou levnější a optimálně se používají pro provoz v bypass režimu;

Bateriový park je sestaven z několika paralelně zapojených bezúdržbových baterií o kapacitě 100-200 A/h. Celková kapacita parku musí odpovídat celkové spotřebě energie z hlediska nízkého napětí, to znamená, že ve výše diskutovaném případě byla spotřeba zařízení ze sítě 230 V 9,8 kW/h nebo kVA/h. Při 12 V to odpovídá celkové spotřebě 816 A/h, podle čehož se určuje celková kapacita vozového parku. Při montáži je také potřeba počítat s vlastní spotřebou systému a ztrátami v nízkonapěťových vodičích, jedná se přibližně o 5-7% původního výkonu. Všechny funkce pro řízení systému nepřerušitelného napájení zajišťuje elektronicky řízený střídač. Náklady na zařízení správné kvality (MeanWell) pro 1 kW špičkového výkonu jsou 400-600 $, od 3 do 5 kW - 1200-1400 $. Mimochodem složitá zařízení se stejnými parametry jsou minimálně 2-3x dražší.

Záložní systém s jednotkou ATS: 1 - síť; 2 - generátor; 3 - baterie; 4 — rozvaděč automatického přepojování (ATS); 5 - multifunkční střídač; 6 - spotřebitelé

Máte-li generátor, lze akumulátorový park výrazně zkrátit na jednu až dvě hodiny nepřetržitého provozu. Budete však muset nainstalovat zařízení ATS s funkcí spouštění generátoru. Vhodné jsou také nejjednodušší domácí rozvaděče, jako je ShchAPg-3-1-50 „Tekhenergo“ (~20 000 rublů) nebo vlastní sestavy ATS.

Mohlo to fungovat pouze tehdy, když zmizelo napětí hlavního zdroje, nemohlo chránit zátěž před poklesem nebo zvýšením napětí. Tyto nedostatky byly opraveny v nové verzi zařízení, a to:

1. Zařízení nepřepne zátěž na záložní zdroj ani při nízkém napětí hlavního zdroje.

Zařízení není schopno pracovat při napětí nižším než 6 voltů.

Zařízení nebude chránit zátěž, pokud se napětí zvýší nad povolenou hodnotu.

Nová verze zařízení má výrazně vylepšené vlastnosti.

Schopný pracovat se vstupním napětím hlavního zdroje od 6 do 15 V.

Ochrana zátěže před podpětím nebo přepětím. K řízení napětí hlavního zdroje slouží dva komparátory. Po vypnutí hlavního zdroje napětí je provoz zařízení podobný jeho předchozí verzi.

Proud spotřebovaný zátěží je omezen pouze maximálním proudem, který snesou kontakty použitého elektromagnetického relé.

Zařízení je napájeno ze záložního zdroje 12 V a odebírá proud cca 100 mA Pokud je napětí hlavního zdroje menší než 12 voltů, je potřeba použít stabilizátor a zapojit jej do mezery znázorněné na schématu. a také nastavit prahové hodnoty ochrany pomocí konstrukčních odporů.

Provoz zařízení

Napětí hlavního zdroje je přiváděno na rezistory R6 a R12, ze kterých je napětí přiváděno na vstupy komparátorů, kde je porovnáváno s napětím přicházejícím ze stabilizátoru VR1. Samostatný stabilizátor VR1 slouží k tomu, aby se při změně napětí záložního zdroje nezměnily prahové hodnoty ochran. Stručně popíšu, k čemu jsou tyto trimovací odpory určeny. Rezistor R12 je zodpovědný za spuštění ochrany, když napětí klesne pod minimální práh, který je nastaven tímto rezistorem. V mém případě je tato prahová hodnota 10,5 voltu a za účelem jejího nastavení se vstupním napětím 10,5 voltu pomocí tohoto rezistoru nastavte napětí na kolíku 7 komparátoru na 1,3 V, což je nižší než provozní práh komparátor, protože napětí na 6. větvi mikroobvodu je 1,65 voltu, ochrana bude fungovat okamžitě. Rezistor R6 je zodpovědný za vypnutí ochrany v případě kritického zvýšení napětí hlavního zdroje. V mém případě je maximální napětí nastaveno na 13 voltů. Při tomto napětí musí být rezistor R6 nastaven na 4 volty na 5. větvi mikroobvodu, což spustí ochranu a přepne zátěž na záložní zdroj. Díky těmto odporům se ochrana spustí, když napětí klesne na 10,5 V nebo se zvýší na 13.

Nejzajímavější částí obvodu je sestava sestavená na mikroobvodech DD1 a DD2. Je to vlastně ochranný obvod. Dva vstupy tohoto uzlu jsou připojeny ke komparátorům, ale aby se na pinu 8 mikroobvodu DD1 objevila logická úroveň 1 a fungovala ochrana, musí být vytvořeny určité podmínky. Tento uzel je také zajímavý, protože logická jednička na výstupu 8 ​​DD1.1 se objeví, pokud jsou na vstupech stejné logické stavy, buď dvě 0 nebo dvě jedničky, pokud je na jednom vstupu 1 a na druhém 0, ochrana nebude fungovat.

Ochranný obvod funguje následovně. Při normálním vstupním napětí hlavního zdroje funguje pouze komparátor DA1.2, protože napětí je nad minimálním vypínacím prahem a proto otevřený výstupní tranzistor komparátoru DA1.2 uzavírá piny 4 a 5 prvku DD2.4 k zemi, což je podobné stavu logické 0 a na vstupech 1 a 2 prvky DD2.3 mají napětí asi 4,5 - 5 voltů, což je podobné stavu logické 1, protože napětí nedosahuje 13 voltů a komparátor DA1.1 nefunguje. Za těchto podmínek nebude ochrana fungovat. Když se napětí hlavního zdroje zvýší na 13 voltů, začne pracovat komparátor DA1.1, výstupní tranzistor se otevře a zkratováním vstupů 1 a 2 DD2.3 k zemi násilně vytvoří logickou úroveň 0, čímž vynutí na obou vstupech se objeví logická úroveň 0 a ochrana se spustí. Pokud napětí klesne pod minimální práh, pak napětí dodávané do 7. větve komparátoru klesne na úroveň pod 1,65 voltu, výstupní tranzistor se sepne a přestane spojovat vstupy 4 a 5 prvku DD2.4 se zemí, což povede k nastavení napětí na vstupech 4 a 5 4,5 - 5 voltů (úroveň 1). Protože DA1.1 již nefunguje a DA1.2 se zastavil, je vytvořena podmínka, při které se na obou vstupech ochranné jednotky objeví logická jedna úroveň a bude fungovat. Činnost uzlu je blíže znázorněna v tabulce. Tabulka ukazuje logické stavy na všech pinech mikroobvodů.

Tabulka logických stavů prvků uzlů.

Nastavení zařízení

Správně sestavené zařízení vyžaduje minimální seřízení, jmenovitě nastavení ochranných prahů. K tomu je třeba místo hlavního zdroje napětí připojit k zařízení regulovaný zdroj a pomocí trimovacích odporů nastavit prahové hodnoty ochrany.

Vzhled zařízení

Umístění dílů na desce zařízení.

Seznam radioprvků

Označení	Typ	Označení	Množství	Poznámka	Nakupovat	Můj poznámkový blok
DD1, DD2	Logický IC	K155LA3	2			Do poznámkového bloku
DA1	Komparátor	LM339-N	1			Do poznámkového bloku
VR1, VR2	Lineární regulátor	LM7805	2			Do poznámkového bloku
VT1	Bipolární tranzistor	KT819A	1			Do poznámkového bloku
Rel 1	Relé	RTE24012	1			Do poznámkového bloku
R1	Rezistor	3,3 kOhm	1			Do poznámkového bloku
R2, R3	Rezistor	1 kOhm	2

Pro rezervu energie pro kritické spotřebitele energie se používá paralelní zapojení více zdrojů energie, přičemž se eliminuje vzájemné ovlivňování jednoho zdroje na druhý.
Pokud dojde k poškození nebo odpojení jednoho z několika napájecích zařízení, zátěž se automaticky a bez přerušení napájecího obvodu připojí ke zdroji, jehož napětí je vyšší než u ostatních. Typicky se ve stejnosměrných obvodech k oddělení napájecích obvodů používají polovodičové diody. Tyto diody zabraňují tomu, aby jeden napájecí zdroj ovlivňoval druhý. Tyto diody zároveň plýtvají částí energie zdroje. V tomto ohledu se v redundantních obvodech vyplatí používat diody s minimálním úbytkem napětí na přechodu. Typicky se jedná o germaniové diody.
Zátěž je napájena především z hlavního zdroje, který má obvykle vyšší napětí (pro realizaci funkce samopřepínání na záložní napájení). Jako takový zdroj se nejčastěji používá síťové napětí (přes napájecí zdroj). Jako záložní zdroj energie se obvykle používá baterie nebo akumulátor, jehož napětí je zjevně nižší než napětí hlavního zdroje energie.
Nejjednodušší a nejzřejmější schémata redundance pro stejnosměrné zdroje jsou znázorněna na Obr. 10.1 a 10.2. Tímto způsobem můžete připojit neomezený počet zdrojů energie k důležitým elektronickým zařízením.
Schéma redundance zdroje (obr. 10.2) se liší tím, že roli diod oddělujících zdroje plní LED diody. LED dioda se rozsvítí a indikuje aktivní zdroj napájení (obvykle vyšší napětí). Nevýhodou tohoto obvodového řešení je, že maximální proud spotřebovaný zátěží je malý a nepřekračuje maximální přípustný dopředný proud LED.

Rýže. 10.1. Základní schéma redundance napájení

Rýže. 10.2. Schéma redundance napájení pomocí LED

Rýže. 10.3. Redundantní obvod napájení zabezpečovacího zařízení

Kromě toho LED klesne asi o dva volty potřebné pro její provoz. Světelná indikace je nestabilní, když je rozdíl napájecího napětí nevýznamný.
Schéma automatické redundance napájecího zdroje pro kritické zařízení - zabezpečovací zařízení - je na Obr. 10.3. Schéma konvenčně ukazuje hlavní - síťový zdroj. Na jeho výstupu - zátěži RH a kondenzátoru C2 - vzniká stabilní napětí 12 6 a více! Záložní baterie GB1 je připojena k zátěžovému odporu přes řetězec diod VD1 a VD2. Protože rozdíl napětí na těchto diodách je minimální, neprotéká diodami do zátěže žádný proud. Vyplatí se však vypnout hlavní
ke zdroji napájecího napětí, když se diody otevřou. Energie je tak dodávána do zátěže bez přerušení.
LED HL1 indikuje provozuschopný stav záložního zdroje a dioda VD2 neumožňuje napájení LED z hlavního zdroje.
Obvod lze upravit tak, že dvě LED nezávisle indikují provozní stav obou zdrojů. K tomu stačí doplnit obvod (obr. 10.3) o indikační prvky.
Zařízení pro automatické zapínání záložní baterie je popsáno v patentu NDR č. 271600 a jeho obvod je znázorněn na Obr. 10.4.

Rýže. 10.4. Schéma zařízení pro automatické zapínání záložní baterie

V počátečním (standardním) režimu proudí proud z hlavního zdroje Ea do zátěže přes LED indikátor zátěžového proudu. Tranzistor VT1 je otevřen, tranzistor VT2 je uzavřen, záložní baterie Eb je odpojena. Jakmile se vypne hlavní zdroj napájení, LED HL1 zhasne, tranzistor VT1 se uzavře a podle toho se otevře tranzistor VT2. Baterie Eb bude připojena k zátěži.
Nevýhodou zařízení je, že maximální proud zátěží nemůže překročit maximální přípustný proud LED. Navíc se ztrácí až 2 V na samotné LED Pokud obětujete funkci indikace a vyměníte LED za germaniovou diodu určenou pro zvýšený proud, toto omezení bude odstraněno.
Pro normální provoz telefonních automatických identifikace volajícího (ANI) je nezbytnou podmínkou
použití záložního zdroje energie. Schéma jednoho z nich je na Obr. 10.5.
Po zapnutí napájecího zdroje se aktivuje relé K1, které je zároveň snímačem vybití baterie GB1. Rezistorem R2 protéká nabíjecí proud 5...10 mA. Po vypnutí síťového napětí je zařízení napájeno z baterie GB1, pokud však napětí na baterii klesne pod 6,5 V, relé se vypne. Kontakty relé rozpojí napájecí obvod a tím ochrání baterii před dalším vybitím.

Rýže. 10.5. Schéma pro automatické zapnutí záložního zdroje pro Caller ID

Baterie se skládá ze šesti článků D-0,55. Jeho zdroje stačí na to, aby telefon fungoval autonomně hodinu.
Obvod používá relé RES-64A RS4.569.724.
Zařízení se nastavuje volbou rezistoru R1, který nastavuje spouštěcí napětí relé K1. Volbou R2 se určí hodnota nabíjecího proudu. Aby nedošlo k přebití baterie, doporučuje se snížit nabíjecí proud na 0,2 mA.
Automatický převod napájení zátěže, například rádiového přijímače, na záložní bateriové napájení při vypnutí síťového napájení, umožňuje realizaci zařízení podle schématu na Obr. 10.6. Provozní režim zařízení je indikován rozsvícením LED: zelená barva - provoz v normálním režimu; červená - v nouzovém režimu (na baterie).
Zvláštností indikátoru je, že při provozu na baterie je eliminováno jeho vybíjení přes připojený hlavní zdroj díky použití diody v hradlovém obvodu tranzistoru s efektem pole.
Aby se zabránilo napájení zátěže z baterie, když je zařízení napájeno ze zdroje, musí být výstupní napětí zdroje o 0,7... 0,8 V vyšší než napětí baterie.

Rýže. 10.6. Schéma automatického přepínání zátěže na záložní napájení s indikací

Rýže. 10.7. Obvod automatického spínače napájení

Dalším vylepšením předchozího zařízení je automatický vypínač napájení (obr. 10.7). Zařízení je určeno pro instalaci do jakýchkoliv nositelných a přenosných zařízení (přijímače, přehrávače, magnetofony) s interními zdroji napájení. Automatický vypínač umožňuje automatické přepínání z interního na externí napájení a naopak.
V počátečním stavu, kdy je externí zdroj napájení vypnut, je relé K1 bez napětí a přes jeho normálně sepnuté kontakty je přiváděno napětí z baterie GB1 do zátěže RH a přes diodu VD1 do spodní (červené) diody HL1 v okruhu. Po připojení externího zdroje napájení se aktivuje relé K1, jeho kontakty K1.1 se nastaví do nejnižší polohy podle schématu a zátěž je napájena z externího zdroje. Vzhledem k tomu, že anoda horní diody HL1 (zelená) je napájena napětím o 2 V vyšším než anoda spodní diody HL1 (červená), dvoubarevná dvouanodová LED HL1 svítí zeleně, což indikuje režim síťového provozu. Při výpadku síťového napětí je vinutí relé K1 bez napětí a zátěž se automaticky přepne na provoz z baterie GB1. To je signalizováno indikátorem HL1, měnícím barvu záře ze zelené na červenou. Diodu VD1 je třeba vzít typu KD503, KD521 nebo KD510. Úbytek napětí na něm v přímém zapojení musí být minimálně 0,7 b - Když pak svítí zelená LED, červená se nerozsvítí.
Rezistor R2 nastavuje proud přes HL1 rovný 20 mA. Relé K1 typu RES-15 (pas RS4.591.005) nebo jiné s provozním napětím ne vyšším než 5 V. Relé obvykle pracuje při napětí, které je o 30...40 % nižší než jeho provozní napětí.
Rezistor R1 se při nastavování zařízení volí tak, aby relé K1 pracovalo spolehlivě při napětí 4 V. Při použití relé K1 jiných typů s provozním napětím blízkým 4,5 V lze rezistor R1 eliminovat.
Při napájení elektronicko-mechanických hodinek ze sítě je pozorován nepříjemný efekt: když je síťové napětí vypnuto, hodiny přestanou běžet.
Spolehlivější a pohodlnější k použití jsou kombinované zdroje - síťové zdroje v kombinaci s nikl-kadmiovými bateriemi D-0,1 nebo D-0,125 (obr. 10.8).
Kondenzátory C1 a C2 zde plní funkci předřadných reaktivních prvků, které tlumí nadměrné síťové napětí. Rezistor R2 slouží k vybití kondenzátorů C1 a C2 při odpojení zařízení od sítě.
Pokud jsou kontakty spínače SA1 sepnuté, pak se zápornou půlvlnou síťového napětí na horním (podle schématu) vodiči otevře dioda VD2 a přes ni se nabijí kondenzátory C1 a C2. Při kladných půlvlnách se začnou dobíjet kondenzátory, proud poteče především otevřenou diodou VD3 a baterie GB1 a kondenzátor S3 se začnou dobíjet. Napětí na plně nabité baterii bude minimálně 1,35 V, na LED HL1 - asi 2 V. Proto se LED začne otevírat a tím omezí nabíjecí proud baterie. Baterie tedy bude vždy v nabitém stavu.

Rýže. 10.8. Kombinovaný napájecí zdroj pro elektronicko-mechanické hodinky

Pokud je v síti napětí, hodiny jsou jím napájeny při kladných půlcyklech a při záporných půlcyklech energií uloženou v baterii GB1 a kondenzátoru SZ. Při výpadku síťového napětí se zdrojem energie stává baterie.
Osvětlení číselníku se zapíná rozepnutím kontaktů spínače SA1. V tomto případě protéká nabíjecí a vybíjecí proud kondenzátorů C1 a C2 vlákny žárovek EL1 a EL2 a začnou svítit. A dříve uzavřená dvouanodová zenerova dioda VD1 nyní plní dvě funkce: omezuje napětí na lampách na hodnotu, při které svítí s mírným podpětím, a pokud vlákno jedné z lamp shoří, projde nábojem -vybíjecí proud kondenzátorů skrz sebe, což zabraňuje přerušení napájení obecně.
Dvouuzlovou zenerovu diodu VD1 typ KS213B lze nahradit dvěma protisériovými zenerovými diodami D814D, KS213Zh, KS512A. LED HL1 - AL341 s přímým úbytkem napětí při proudu 10 mA - 1,9...2,1 V. Žárovky EL1 a EL2 typ SMN6,3-20 (pro napětí 6,3 V a proud a m/h; nebo podobné, tělo přepínače SA1 musí být spolehlivě izolováno od sítě.
V napájecím zdroji pro elektronické hodiny (obr. 10.9) je nadměrné síťové napětí potlačeno odpory R1 a R2. Nejedná se o nejekonomičtější řešení problému, ale při nízké spotřebě proudu je zcela oprávněné. Kromě toho, pokud se náhodně dotknete výstupu usměrňovače, maximální proud přes lidské tělo nedosáhne nebezpečných hodnot (ne více než 4 mA), protože hodnota odporů omezujících proud je poměrně velká.

Rýže. 10.9. Redundantní napájecí obvod pro elektronické hodiny

Z výstupu stabilizátoru (obdoba zenerovy diody a zároveň indikátoru zapnutí - LED HL1) je prostřednictvím germaniové diody VD5 přiváděno napájecí napětí do elektronických hodin. V případě výpadku proudu jsou hodinky napájeny baterií GB1, pokud je síťové napětí, proud usměrňovače dobíjí baterii. Obvod nepoužívá filtrační kondenzátor. Roli vysokokapacitního filtračního kondenzátoru plní samotná baterie.
Elektronicko-mechanické hodinky jsou obvykle napájeny jedním galvanickým článkem o napětí 1,5 V. Navrhovaný nepřerušitelný zdroj napájení (obr. 10.10) pro quartzové elektronicko-mechanické hodinky produkuje napětí 1,4 V při průměrném zatěžovacím proudu 1 mA. . Napětí odebrané z kapacitního děliče C1 a C2 usměrní uzel na prvcích VD1, VD2, SZ. Bez zátěže napětí na kondenzátoru SZ nepřekročí 12 V.
Dříve diskutovaná zařízení pro automatické přepínání na záložní napájení při výpadku hlavního zdroje využívala jako základní (hlavní) zdroj stejnosměrný proud. Méně známá jsou schémata redundance pro zařízení pracující na střídavý proud. Schéma jednoho z nich, schopného pracovat v obvodech stejnosměrného i střídavého proudu, je uvedeno níže.

Rýže. 10.10. Nízkonapěťový nepřerušitelný napájecí obvod

Rýže. 10.11. Schéma zapojení pro připojení záložního zdroje s galvanickým oddělením

Obvod pro zapínání záložního zdroje s galvanickým oddělením (IR/7) je napájen ze zdroje řídicího signálu (obr. 10.11), při minimálním odběru proudu (zlomky mA). Řídicí signál je přiveden na odporový dělič R1, R2. Zenerova dioda VD6 a diody VD1 - VD5 chrání vstup zařízení před přepětím a nesprávným zapojením polarity. IR/7 je deaktivováno reléovými kontakty K1.1. Napětí odebrané z rezistoru R2 a zenerovy diody VD6 je přiváděno přes diodu VD5 do vysokokapacitního elektrolytického kondenzátoru C1. Při prvním zapnutí zařízení se tento kondenzátor nabije na 9...10 V za 2...3 minuty, poté je obvod připraven k provozu. Rychlost nabíjení a proud spotřebovaný zařízením jsou určeny rezistorem R1. Tranzistor VT1 je uzavřen úbytkem napětí na VD5.

Přes diodu VD7 a rezistor R4 je zařízení připojeno k IR/7.
Po vypnutí řídicího napětí se již nepřemosťuje přechod emitor-báze vstupního tranzistoru zařízení. Tranzistory VT1 a VT2 jsou otevřeny. Kondenzátor C1 je vybíjen přes relé K1 a tranzistor VT2. Kontakty K1.1 relé se sepnou, včetně IRP. Napájení obvodu pochází z IRP. Současně mohou kontakty relé K1.2 ovládat další zátěž. Pokud se na vstupu zařízení znovu objeví řídicí napětí, tranzistor VT1 se vypne. V souladu s tím je také uzamčen tranzistor VT2. Relé K1 je bez napětí a svými kontakty vypne K1.1 IRP. Napětí na kondenzátoru C1 zůstává na 9...10 B a obvod přejde do pohotovostního režimu.

Pro zajištění spolehlivého provozu mnoha stacionárních zařízení je nutné používat záložní napájení. Nejčastěji se pro tyto účely instaluje baterie, ale musí být sledována, neumožňovat silné vybití a včas dobíjet. Je výhodnější svěřit tuto odpovědnost automatizaci.

K dobití baterie potřebujete vhodné zařízení (interní nebo externí). Nabíječku lze vyrobit jako součást nepřerušitelného napájecího systému a plně automatizovat proces, tj. může se zapnout, když napětí baterie klesne pod prahovou úroveň, nebo použít „plovoucí“ nabíjení. Plovoucím nabíjením rozumíme paralelní zapojení akumulátoru se zátěží (obr. 2.18), kdy napájecí zdroj slouží pouze ke kompenzaci samovybíjecích proudů v akumulátorech. V tomto případě se schéma ukazuje jako nejjednodušší.

V těchto obvodech je vstupní napětí z transformátoru zvoleno tak, aby nabíjecí proud procházející baterií kompenzoval přirozený samovybíjecí proud. Potřebné napětí za usměrňovačem lze experimentálně zvolit instalací přídavných diod nebo pomocí odboček ze sekundárního vinutí transformátoru (u některých unifikovaných transformátorů např. z řady TH, TPP apod. je možné napětí mírně změnit v sekundárním okruhu přepínáním odboček v primárním vinutí) . Zároveň pomocí ampérmetru hlídáme proud v obvodu baterie. Typicky by hodnota plovoucího nabíjecího proudu neměla překročit 0,005...0,01 jmenovité hodnoty baterie. Snížení nabíjecího proudu vede pouze k prodloužení doby trvání procesu (v této aplikaci nezáleží na době nabíjení - bude vždy dostačující).

Taková schémata lze použít, pokud je vaše síť dostatečně stabilní a napájecí napětí je v mezích tolerance

Rýže. 2.18. Obvody, které zajišťují plovoucí nabíjení záložní baterie

(ve velkých městech to sledují). V opačném případě je mezi transformátor a baterii instalován stabilizátor napětí a dioda zabraňující průchodu proudu baterie do stabilizátoru, když není transformátor zapnutý (obr. 2.19). Čip KP142EH12 lze nahradit podobným importovaným LM317.

Rýže. 2.19. Nabíjecí obvod se stabilizátorem napětí

Pokročilejší obvod nabíječky je znázorněn na Obr. 2.20. Nejenže udržuje stabilní napětí

baterie, ale má také nastavitelnou proudovou ochranu, která zabraňuje poškození článků při zkratu na výstupu (nebo při poruše baterie). Omezení proudu je také užitečné v případech, kdy je připojena nová baterie (ještě nenabitá nebo dříve velmi vybitá). V tomto případě omezení proudu na požadovanou úroveň zabrání přetížení napájecího síťového transformátoru (může být nízkopříkonový - 14...30 W, protože v režimu „Alarm“ může požadovaný proud snadno zajistit sama baterie ). Uvnitř čipu je navíc teplotní ochrana, která při přehřátí vypne jeho výstup, což eliminuje poškození součástek.

K sestavení zařízení můžete použít jednostrannou desku plošných spojů ze skelných vláken znázorněnou na Obr. 2.21, jeho vzhled je na Obr. 2.22.

Při instalaci byly použity díly C1 - libovolný oxid, C2-C4 - ze série K10. Trimrový rezistor R4 - víceotáčkový SP5-2V. Jako mikroobvod můžete použít kterýkoli z řady K142EH3 nebo K142EH4 - mají planární kolíky. Pro instalaci mikroobvodu ze strany tištěných vodičů je v desce vytvořeno okno o rozměrech 15 x 10 mm a otvory pro jeho upevnění. Mezi desku chladiče mikroobvodu a desku jsou umístěny dielektrické podložky tak, aby vývody ležely přímo na vodivých drahách. To umožní připevnění desky odvádějící teplo k celé rovině mikroobvodu.

Rýže. 2.21. Topologie DPS a uspořádání prvků

Rýže. 2.22. Vzhled montážních prvků na desce

Transformátor (T1) lze vyměnit za TP115-K9 - má 2 vinutí po 12 V s přípustným proudem do 0,8 A. Naprázdno bude napětí na vinutí 16 V a po usměrnění a vyhlazení s kondenzátor - 19 V, což je dostačující pro provoz stabilizátoru (většinu času bude obvod pracovat ve vysokorychlostním režimu).

Další obvod, který funguje podobně, je znázorněn na Obr. 2.2,3- Je založen na mikroobvodu L200 (neexistují žádné domácí analogy), který má kolíky (2 a 5) pro sledování proudu v zátěži. Typické je normální sepnutí mikroobvodu: maximální proud v zatěžovacím obvodu závisí na hodnotě odporu B2 (Lax = 0,45/R2) a požadované napětí se nastavuje rezistorem R3. Stabilizátor může poskytovat výstupní proud od 0,1 do 2 A a má vnitřní ochranu proti přehřátí.

Rýže. 2.23. Druhá verze obvodu nabíječky s proudovým omezením

K instalaci prvků druhého obvodu nabíječky můžete použít desku s plošnými spoji znázorněnou na Obr. 2.24.

O nastavení všech okruhů se stabilizací. Budete potřebovat miliampérmetr, voltmetr (nejlépe digitální) a výkonný rezistor simulující zátěž. To vše je zapojeno podle obvodu znázorněného na Obr. 2.25.

Nejprve při odpojené baterii nastavte pomocí příslušného trimovacího rezistoru napětí na výstupu stabilizátoru na 13 V. Poté přepínačem S1 zapněte odpor RH a zkontrolujte omezovací proud. Lze jej instalovat libovolným způsobem výběrem proudového zpětnovazebního odporu - R3 ve schématu na Obr. 2,20 (například pro proud 220 mA - R3 = 3,9 Ohm; pro 300 mA - R3 = 3,3 Ohm) nebo R2 v obvodu na Obr. 2.23.

Rýže. 2.24. Topologie PCB a vzhled instalace

Rýže. 2.25. Stojan pro nastavení a testování nabíječky

Nyní místo rezistoru RH připojíme baterii GB1. Požadovaný proud v nabíjecím obvodu (pro energetickou kapacitu konkrétní baterie) nastavíme úpravou výstupního napětí. Konečná instalace by měla být provedena po úplném nabití baterie - tento proud by měl kompenzovat samovybíjení1.

Další čtení

1. Kadino E. Elektronické zabezpečovací systémy. Za. z francouzštiny - M.: DMK Press, 2001, str. 11.

2. Shelestov I.P. Radioamatéři: užitečná schémata. Kniha 1. - M.: SOLON-Press, 2003, str. 84.

3. Shelestov I.P. Radioamatéři: užitečná schémata. Kniha 3. - M.: SOLON-Press, 2003, str. 133.

4. Web společnosti: http://www.dart.ru/index5.shtml?/cataloguenew/acoustics/oscillator.shtml

5. ChrustalevD. A. Baterie. - M.: Izumrud, 2003.