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.
ИБП – это очень выгодный прибор. Пока он работает, у пользователя нет проблем с электроснабжением. Но на этом функциональность данного прибора не заканчивается. Простейшая доработка бесперебойника дает возможность создать на его базе такие устройства как преобразователь, блок питания и зарядка.
Как бесперебойник переделать в преобразователь напряжения 12/220 В
Преобразователь напряжения (инвертор) превращает постоянный 12-вольтовый ток в переменный, попутно повышая напряжение до 220 вольт. Средняя стоимость такого устройства – 60-70 долларов США. Однако даже у владельцев изношенных бесперебойников с функцией старта от батареи есть вполне реальный шанс получить работоспособный преобразователь фактически даром. Для этого нужно сделать следующее:
Вскрыть корпус ИБП.
Демонтировать аккумулятор, сняв с клемм накопителя два провода – красный (на плюс) и черный (на минус).
Демонтировать спикер – устройство звуковой сигнализации, похожее на сантиметровую шайбу.
Припаять к красному проводу предохранитель. Большинство конструкторов советуют использовать предохранители на 5 ампер.
Соединить предохранитель с контактом «входа» ИБП – гнезда, куда вставлялся кабель, соединяющий бесперебойник с розеткой.
Соединить черный провод со свободным контактом гнезда «входа».
Взять штатный кабель для подключения ИБП к розетке, срезать вилку. Подключить разъем в гнездо входа и определить цвета проводов, соответствующие красному и черному контактам.
Подсоединить провод от красного контакта к плюсу аккумулятора, а от черного – к минусу.
Включить ИБП.
Внутреннее устройство ИБП Eaton 5P 1150i
Такую трансформацию допускают только бесперебойники с функцией старта от батареи. То есть ИБП должен изначально уметь включаться от , без подключения к розетке.
Если у ИБП есть штатная розетка – 220 вольт можно снимать с ее контактов. Если таковой розетки нет – ее заменит удлинитель, подключенный к гнезду «выхода» бесперебойника. Вилка удлинителя удаляется, после чего провода припаиваются к контактам гнезда «выхода».
Основные недостатки подобных преобразователей :
- Рекомендуемое время работы такого инвертора – до 20 минут, поскольку ИБП не рассчитаны на длительную работу от аккумуляторов. Однако этот недостаток можно устранить, врезав в корпус ИБП компьютерный вентилятор, работающий от 12 В.
- Отсутствие контроллера заряда аккумулятора. Пользователю придется периодически проверять напряжение на клеммах накопителя. Для устранения этого недостатка в конструкцию преобразователя можно врезать обычное автомобильное реле, припаяв красный провод за предохранителем к 87 контакту. При правильном подключении такое реле разомкнет подачу энергии при падении напряжения на аккумуляторе ниже 12 вольт.
Как из бесперебойника сделать блок питания
В этом случае из всей конструкции бесперебойника понадобится только . Поэтому решившемуся на подобную переделку ИБП пользователю придется либо распотрошить весь ИБП, оставив только корпус и трансформатор, либо снять эту деталь, заготовив для нее отдельный корпус. Далее действуют по следующему плану:
С помощью омметра определяют обмотку с самым большим сопротивлением.Типовые цвета – черный и белый. Эти провода будут входом в блок питания. Если трансформатор остался в ИБП, то этот шаг можно пропустить – входом в самодельный блок питания в этом случае будет «входное» гнездо на торце ИБП, связующее прибор с розеткой.
Далее на трансформатор подают переменный ток на 220 вольт. После этого с оставшихся контактов снимают напряжение, подыскивая пару с разностью потенциалов до 15 вольт. Типовые цвета – белый и желтый. Эти провода будут выходом из блока питания.
Вход в блок питания формируют из проводов, по одну сторону от сердечника. Выход из блока формируют из проводов, расположенных с противоположной стороны.
На выходе из блока питания ставят диодный мост.
Потребители подключаются к контактам диодного моста.
Трансформатор
Типовое напряжение на выходе из трансформатора – до 15 В, однако оно просядет после подключения к самодельному блоку питания нагрузки. Вольтаж на выходе конструктору такого устройства придется подбирать путем экспериментов. Поэтому практика использования трансформатора ИБП как основы блока питания для компьютера – это далеко не самая лучшая идея.
Переделка бесперебойника под зарядку
В этом случае не нужна минимальная трансформация, похожая на описанную абзацем выше. Ведь у бесперебойника есть своя батарея, которая заряжается по мере надобности. В итоге для превращения ИБП в зарядное устройство нужно сделать следующее:
Обнаружить первичный и вторичный контур трансформатора. Этот процесс описан абзацем выше.
Подать на первичный контур 220 вольт, врезав в цепь регулятор напряжения – в качестве такового можно использовать реостат для лампочек, заменяющий традиционный выключатель.
Регулятор поможет откалибровать напряжение на обмотке выходе в пределах от 0 до 14-15 вольт. Место врезки регулятора – перед первичной обмоткой.
Подключить к вторичной обмотке трансформатора диодный мост на 40-50 ампер.
Соединить клеммы диодного моста с соответствующими полюсами аккумулятора.
Уровень заряда аккумулятора контролируется по его индикатору или вольтметром.
Написать письмо
По любому вопросу вы можете воспользоваться данной формой.
К устройству были следующие требования: малогабаритный, малозатратный, бесшумный в работе с высоким КПД который может обеспечивать автономную работу модема на протяжении трех или более часов.
Источники бесперебойного питания бывают двух видов: с мягким и жестким стартом. В нашем случае желательна система с жестким стартом.
В таком случае модем не выключается из-за отсутствия сетевого напряжения из-за моментального срабатывания бесперебойника.
Первое , что нам понадобится это аккумуляторы. Идеальным вариантом являются батарейки стандарта 18650 (4 шт. , емкость: чем больше- тем лучше).
Второе – это корпус. Подойдет корпус с платой от PowerBank. Имеет шесть отсеков для батареек 18650. Два отсека мы применим для размещения всей электроники.
Третье – DC-DC преобразователь, который обеспечивает 2 ампера (далее А) выходного тока
Четверное – Понижающий стабилизатор с возможностью стабилизации тока и напряжения. Он нужен для зарядки аккумулятора бесперебойника от адаптера питания модема (его ток порядка 3-х А).
Пятое – Элетромагнитное реле (обязательно с напряжением 12 вольт). Ток реле в принципе не важен.
Шестое – Два резистора любой мощности. Один с сопротивлением в 150 Ом, второй- на 1 кОм.
Седьмое -Транзистор прямой проводимости BD 140. Важно, чтобы он был прямой проводимости.
Восьмое – Любой малогабаритный выключатель с фиксацией. Ток не менее 1 А.
На выходе указанного стабилизатора нужно выставить напряжение около 4,1-4,2 В, что равноценно напряжению полностью заряженных литий- ионных аккумуляторов. А также нужно выставить максимальный ток заряда около 1,5- 2 А. Делается это с помощью подстроечных резисторов на плате понижающего стабилизатора.
Плату Dc-Dc повышающего преобразователя тоже нужно настроить. Для этого подключаем ее к одной банке литиевого аккумулятора и с помощью встроенного подстроечного резистора выставляем на выходе напряжение около 12 В. Именно этот преобразователь будет обеспечивать питание модема.
Теперь разберем, как работает вся эта система.
При наличии сетевого напряжения питание от адаптера модема (около 12 в) поступает на понижающий стабилизатор, который заряжают литиевые аккумуляторы. В этом случае открыт транзистор, и питание через его переход поступает на реле и последнее срабатывает, размыкая сеть питания Dc-dc преобразователя. Если же питание с адаптера отсутствует, например при отключении сетевого напряжения – транзистор закрывается и прекращается подача питания на обмотку реле. Контакты 1 и 2 замыкаются. Питание от аккумуляторов поступает на преобразователь, который повышает напряжение с литиевых аккумуляторов до уровня 12 в, обеспечивая бесперебойную работу модема. Выключатель предназначен для экстренного отключения источника бесперебойного питания.
Прошу обратить внимание на диод, который имеется в схеме.
Он подключен таким образом, чтобы не допускать протекание тока от выхода, повышающего преобразователя на вход понижающего стабилизатора.
Ремонт стиральной машины своими руками
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.
