في إطار هذا المنشور ، نحقق في 4 تصميمات بسيطة لإمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) 220 فولت باستخدام بطارية 12 فولت ، والتي يمكن فهمها وصنعها من قبل أي متحمس جديد. يمكن استخدام هذه الدوائر لتشغيل جهاز أو تحميل محدد بشكل مناسب ، دعنا نستكشف الدوائر.

تصميم رقم 1: UPS بسيط باستخدام IC واحد

قدمت فكرة بسيطة هنا يمكن بناؤها في المنزل باستخدام معظم المكونات العادية لإنتاج مخرجات معقولة. يمكن استخدامه ليس فقط لتشغيل الأجهزة الكهربائية المعتادة ولكن أيضًا للأدوات المتطورة مثل أجهزة الكمبيوتر. تستخدم دائرة العاكس تصميم موجة جيبية معدلة.

قد لا تكون هناك حاجة ماسة إلى مصدر طاقة غير متقطع مع ميزات تفصيلية لتشغيل حتى الأدوات المتطورة. قد يكون التصميم المخترق لنظام UPS المقدم هنا كافياً للاحتياجات. كما يتضمن شاحن بطارية ذكي عالمي مدمج.

الفرق بين UPS والعاكس

ما هو الفرق بين مزود الطاقة غير المنقطع (UPS) وعاكس؟ حسنًا ، على نطاق واسع ، يهدف كلاهما إلى أداء الوظيفة الأساسية لتحويل جهد البطارية إلى تيار متردد والذي يمكن استخدامه لتشغيل الأدوات الكهربائية المختلفة في غياب طاقة التيار المتردد المحلية.

ومع ذلك ، في معظم الحالات ، قد لا يتم تجهيز العاكس العديد من وظائف التحويل التلقائي وتدابير السلامة المرتبطة عادةً بـ UPS.

علاوة على ذلك ، لا تحمل العاكسات في الغالب شاحن بطارية مدمجًا بينما تحتوي جميع وحدات UPS على شاحن بطارية تلقائي مدمج معها لتسهيل الشحن الفوري للبطارية المعنية عند وجود التيار المتردد الرئيسي وإرجاع طاقة البطارية في وضع العاكس لحظة فشل طاقة الإدخال.

تم تصميم UPS أيضًا لإنتاج تيار متردد له شكل موجة جيبية أو على الأقل موجة مربعة معدلة تشبه تمامًا نظيرتها ذات الموجة الجيبية. ربما تصبح هذه أهم ميزة مع UPS.

مع وجود العديد من الميزات في متناول اليد ، لا شك في أن هذه الأجهزة المدهشة يجب أن تصبح باهظة الثمن ، وبالتالي لا يستطيع الكثير منا في فئة الطبقة الوسطى وضع أيديهم عليها.

لقد حاولت أن أجعل تصميم UPS على الرغم من أنه لا يمكن مقارنته مع الأجهزة الاحترافية ، ولكن بمجرد بنائه ، سيكون بالتأكيد قادرًا على استبدال أعطال التيار الكهربائي بشكل موثوق تمامًا وأيضًا نظرًا لأن الإخراج عبارة عن موجة مربعة معدلة ، فهي مناسبة لتشغيل جميع الأدوات الإلكترونية المتطورة ، حتى أجهزة الكمبيوتر.

جميع التصميمات هنا من النوع غير المتصل ، قد ترغب أيضًا في تجربة ذلك دائرة UPS بسيطة على الإنترنت

فهم تصميم الدوائر

يوضح الشكل بجانبه تصميمًا بسيطًا للعاكس المربّع المعدل ، والذي يسهل فهمه ، ولكنه يشتمل على ميزات مهمة.

يحتوي IC SN74LVC1G132 على ملف بوابة NAND واحدة (Schmitt Trigger) مغلفة في عبوة صغيرة. إنه يشكل أساسًا قلب مرحلة المذبذب ويتطلب مكثفًا واحدًا ومقاومًا للتذبذبات المطلوبة. تحدد قيمة هذين المكونين السلبيين تردد المذبذب. هنا أبعادها حوالي 250 هرتز.

يتم تطبيق التردد أعلاه على المرحلة التالية التي تتكون من عداد / مقسم عقد واحد من جونسون IC 4017. تم تكوين IC بحيث تنتج مخرجاتها وتكرر مجموعة من خمسة نواتج منطقية متسلسلة عالية. نظرًا لأن الإدخال عبارة عن موجة مربعة ، يتم إنشاء المخرجات أيضًا كموجات مربعة.

قائمة قطع غيار UPS العاكس

R1 = 20 ألف
R2 ، R3 = 1 كيلو
R4 ، R5 = 220 أوم
C1 = 0.095 فائق التوهج
C2 ، C3 ، C4 = 10 فائق التوهج / 25 فولت
T0 = BC557B
T1، T2 = 8050
T3 ، T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 أو بوابة واحدة من IC4093
IC2 = 4017
IC3=7805
المحول = 12-0-12 فولت / 10 أمبير / 230 فولت

قسم شاحن البطاريات

يتم تكوين الخيوط الأساسية لمجموعتين من ترانزستورات دارلينجتون ذات الكسب العالي ، عالية الطاقة إلى IC بحيث تستقبل وتوصل إلى النواتج البديلة.

يتم إجراء الترانزستورات (جنبًا إلى جنب) استجابةً لهذه التبديل ويتم سحب الجهد المتناوب المقابل للتيار العالي من خلال نصفي لفائف المحولات المتصلة.

نظرًا لأنه يتم تخطي الفولتية الأساسية للترانزستورات من IC بالتناوب ، فإن الدافع المربع الناتج من محول يحمل فقط نصف متوسط القيمة مقارنة بالعواكس العادية الأخرى. هذه القيمة المتوسطة RMS ذات الأبعاد للموجات المربعة المتولدة تشبه إلى حد كبير متوسط قيمة التيار المتردد الرئيسي الذي يتوفر عادة في مقابس الطاقة المنزلية ، وبالتالي يصبح مناسبًا ومناسبًا للأجهزة الإلكترونية الأكثر تطوراً.

التصميم الحالي لإمداد الطاقة غير المنقطع هو تلقائي بالكامل وسيرغب العودة إلى وضع العاكس لحظة فشل طاقة الإدخال. يتم ذلك من خلال اثنين من المرحلات RL1 و RL2 RL2 بهما مجموعة مزدوجة من جهات الاتصال لعكس كلا خطي الإخراج.

كما هو موضح أعلاه ، يجب أن يشتمل UPS أيضًا على شاحن بطارية ذكي عالمي مدمج والذي يجب أيضًا التحكم فيه بالجهد والتيار.

يوضح الشكل التالي الذي يعد جزءًا لا يتجزأ من النظام القليل من الذكاء شاحن بطارية أوتوماتيكي دائرة كهربائية. لا يتم التحكم في الفولتية بالدائرة فحسب ، بل تتضمن أيضًا تكوينًا للحماية الحالية.

يشكل الترانزستور T1 و T2 أساسًا مستشعر جهد دقيق ولا يسمح أبدًا للحد الأعلى لجهد الشحن بتجاوز الحد المحدد. تم إصلاح هذا الحد عن طريق ضبط الإعداد المسبق P1 بشكل مناسب.

يعمل الترانزستور T3 و T4 معًا على 'مراقبة' استهلاك التيار المتصاعد من البطارية ولا يسمح لها أبدًا بالوصول إلى المستويات التي قد تعتبر خطرة على عمر البطارية. في حالة بدء التيار في الانجراف إلى ما بعد المستوى المحدد ، فإن الجهد عبر R6 يتجاوز - 0.6 فولت ، وهو ما يكفي لتحريك T3 ، والذي بدوره يخنق الجهد الأساسي لـ T4 ، وبالتالي يقيد أي ارتفاع إضافي في التيار المسحوب. يمكن العثور على قيمة R6 باستخدام الصيغة:

“أفكار تطبيقات android للطلاب ”

R = 0.6 / I ، حيث أنا معدل الشحن الحالي.

يقوم الترانزستور T5 بوظيفة جهاز مراقبة الجهد والمفاتيح (يلغي تنشيط) المرحلات في العمل ، لحظة فشل التيار الكهربائي المتردد.

قائمة أجزاء الشاحن

R1، R2، R3، R4، R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET ، LINEAR
R6 = انظر النص
T1,T2,=BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 أوم ، SPDT
RL2 = 12V / 400 أوم ، SPDT ، D1-D4 = 1N5408
D5 ، D6 = 1N4007
TR1 = 0-12 فولت ، الحالي 1/10 من البطارية آه
C1 = 2200 فائق التوهج / 25 فولت
C2 = 1 فائق التوهج / 25 فولت

تصميم رقم 2: UPS محول واحد للعاكس وشحن البطارية

توضح المقالة التالية تفاصيل دائرة UPS بسيطة تعتمد على الترانزستور مع دائرة شاحن بطارية مدمجة ، والتي يمكن استخدامها للحصول على خرج طاقة التيار الكهربائي غير المنقطع بثمن بخس ، في منازلك ومكتبك ومتاجرك وما إلى ذلك ، يمكن ترقية الدائرة إلى أي مستوى أعلى من القوة الكهربائية المطلوبة. تم تطوير الفكرة من قبل السيد سيد زعيدي.

الميزة الرئيسية لهذه الدائرة هي أنها تستخدم محول واحد لشحن البطارية وكذلك لتشغيل العاكس . بمعنى أنه لا يتعين عليك دمج محول منفصل لشحن البطارية في هذه الدائرة

البيانات التالية قدمها السيد سيد عبر البريد الإلكتروني:

رأيت أن الناس يتعلمون من خلال منشورك. لذا ، أعتقد أنه يجب عليك شرح هذا التخطيطي للناس.

هذه الدائرة لها هزاز مستقر يعتمد على الترانزستورات كما فعلت. المكثفات c1 و c2 هي 0.47 للحصول على تردد خرج يبلغ حوالي 51.xx هرتز كما قمت بقياسها ولكنها ليست ثابتة في جميع الحالات.

يحتوي MOSFET على صمام ثنائي عكسي عالي الطاقة يستخدم لشحن البطارية ولا داعي لإضافة صمام ثنائي خاص إلى الدائرة. لقد أظهرت مبدأ التبديل مع المرحلات في التخطيطي. يجب استخدام RL3 مع دائرة مقطوعة.

هذه الدائرة بسيطة للغاية وقد اختبرتها بالفعل. سأقوم باختبار تصميم آخر لي سوف أشاركه معك بمجرد الانتهاء من الاختبار. يتحكم في جهد الخرج ويثبت ذلك باستخدام PWM. أيضًا في هذا التصميم ، أستخدم محولًا 140 فولتًا للشحن و BTA16 للتحكم في أمبير الشحن. دعونا نأمل في الخير.

أنت تقوم بعمل أفضل. لا تستسلم أبدًا ، أتمنى لك يومًا رائعًا.

تصميم رقم 3: دائرة UPS القائمة على IC 555

التصميم الثالث الموضح أدناه هو دائرة UPS بسيطة باستخدام PWM ، وبالتالي تصبح آمنة تمامًا لتشغيل المعدات الإلكترونية المتطورة مثل أجهزة الكمبيوتر ونظام الموسيقى وما إلى ذلك. ستكلفك الوحدة بأكملها حوالي 3 دولارات. تم تضمين شاحن مدمج أيضًا في التصميم للحفاظ على البطارية دائمًا في حالة شحن وفي وضع الاستعداد. دعونا ندرس المفهوم بأكمله والدائرة.

مفهوم الدائرة أساسي تمامًا ، يتعلق الأمر كله بجعل أجهزة الإخراج تتبدل وفقًا لنبضات PWM المطبقة جيدًا ، والتي بدورها تقوم بتبديل المحول لتوليد جهد مكافئ مستحث للتيار المتردد له معلمات متطابقة مع نموذج موجة جيبية التيار المتردد القياسية.

تشغيل الدائرة:

يمكن فهم مخطط الدائرة بمساعدة النقاط التالية:

تستخدم دائرة PWM IC 555 المشهور جدًا للجيل المطلوب من نبضات PWM.

يمكن ضبط الإعدادات المسبقة P1 و P2 بدقة على النحو المطلوب لتغذية أجهزة الإخراج.

سوف تستجيب أجهزة الإخراج تمامًا لنبضات PWM المطبقة من دائرة 555 ، لذلك يجب أن يؤدي التحسين الدقيق للإعدادات المسبقة إلى نسبة PWM مثالية تقريبًا والتي يمكن اعتبارها مكافئة تمامًا لشكل موجة التيار المتردد القياسي.

ومع ذلك ، نظرًا لأن نبضات pWM التي تمت مناقشتها أعلاه يتم تطبيقها على قواعد كل من الترانزستورات الموضوعة للتبديل بين اثنين من الخناجر المنفصلة ، فإن ذلك يعني حدوث فوضى تامة ، حيث لن نرغب أبدًا في تبديل كل من لفتي المحولات معًا.

استخدام بوابات NOT لتحفيز تبديل 50 هرتز

لذلك تم تقديم مرحلة أخرى تتكون من عدد قليل من بوابات NOT من IC 4049 ، والتي تضمن أن الأجهزة تعمل أو تتبدل بالتناوب وليس كلها في وقت واحد.

يقوم المذبذب المصنوع من N1 و N2 بتنفيذ نبضات موجة مربعة كاملة ، والتي هي أبعد من ذلك مخزنة بواسطة N3 - N6 . تلعب الثنائيات D3 و D4 أيضًا دورًا مهمًا من خلال جعل الأجهزة تستجيب فقط للنبضات السلبية من بوابات NOT.

تعمل هذه النبضات على إيقاف تشغيل الأجهزة بالتناوب ، مما يسمح لقناة واحدة فقط بالعمل في أي لحظة معينة.

يتم استخدام الإعداد المسبق المرتبط بـ N1 و N2 لتعيين تردد خرج التيار المتردد لـ UPS. بالنسبة لـ 220 فولت ، يجب ضبطه على 50 هرتز و 120 فولت ، يجب ضبطه على 60 هرتز.

قائمة قطع غيار UPS

R1 ، R2 ، R3 R4 ، R5 = 1K ،
P1 ، P2 = حسب الصيغة ،
P3 = 100K إعداد مسبق
D1 ، D2 = 1N4148 ،
D3, D4 = 1N4007,
D5 ، D6 = 1N5402 ،
D7 ، D8 = 3 فولت زينر ديود
C1 = 1 فائق التوهج / 25 فولت
C2 = 10 ن ،
C3 = 2200 فائق التوهج / 25 فولت
T1 ، T2 = TIP31C ،
T3 ، T4 = BDY29
IC1 = 555 ،
N1… N6 = IC 4049 ، يرجى الرجوع إلى ورقة البيانات لمعرفة أرقام التعريف.
محول = 12-0-12 فولت ، 15 أمبير

دائرة شاحن البطارية:

إذا كان UPS ، فإن تضمين دائرة شاحن البطارية يصبح أمرًا ضروريًا.

مع مراعاة التكلفة المنخفضة وبساطة التصميم ، تم دمج تصميم شاحن بطارية بسيط للغاية ولكنه دقيق بشكل معقول في دائرة إمداد الطاقة غير المنقطعة هذه.

بالنظر إلى الشكل ، يمكننا أن نشهد ببساطة مدى سهولة التكوين.

يمكنك الحصول على الشرح الكامل في هذا دائرة شاحن البطارية article تم وضع المرحلات RL1 و RL2 لجعل الدائرة أوتوماتيكية تمامًا. عندما تتوفر طاقة التيار الكهربائي ، تعمل المرحلات على تنشيط وتبديل أنابيب التيار المتردد مباشرة إلى الحمل عبر جهات اتصال N / O في غضون ذلك ، يتم شحن البطارية أيضًا من خلال دائرة الشاحن. في اللحظة التي تفشل فيها طاقة التيار المتردد ، تعود المرحلات وتفصل خط التيار الرئيسي وتستبدلها بمحول العاكس بحيث يتولى العاكس الآن مسؤولية إمداد التيار الكهربائي بالحمل ، في غضون مللي ثانية.

“ما هو اتصال الألياف الضوئية ”

تم إدخال مرحل آخر RL4 لقلب جهات الاتصال الخاصة به أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، بحيث يتم تحويل البطارية التي تم الاحتفاظ بها في وضع الشحن إلى وضع العاكس للتوليد المطلوب من طاقة التيار المتردد الاحتياطية.

قائمة أجزاء الشاحن

R1 = 1 ك ،
P1 = 10 آلاف
T1 = BC547B ،
C1 = 100 فائق التوهج / 25 فولت
D1 - D4 = 1N5402
د 5 ، 6 ، 7 = 1N4007 ،
جميع المرحلات = 12 فولت ، 400 أوم ، SPDT

محول = 0-12 فولت ، 3 أمبير

تصميم رقم 4: تصميم UPS 1kva

يناقش التصميم الأخير ولكن الأقوى إلى حد بعيد دائرة UPS 1000 وات المزودة بمدخل +/- 220 فولت ، باستخدام 40 عددًا من بطاريات 12 فولت / 4 أمبير في السلسلة. تجعل عملية الجهد العالي النظام أقل تعقيدًا نسبيًا وبدون محول. تم طلب الفكرة من قبل برج الدلو.

المواصفات الفنية

أنا معجب بك وقمت ببناء العديد من المشاريع لاستخدامي الشخصي بنجاح وكان من دواعي سروري. بارك الله فيك. الآن أعتزم بناء 1000 واط UPS بمفهوم مختلف (عاكس بتيار مستمر عالي الجهد).

سأستخدم بنك بطارية من 18 إلى 20 بطارية محكمة الغلق في سلسلة كل 12 فولت / 7 أمبير لمنح تخزين 220+ فولت كمدخل لمحول بدون محول.

هل يمكنك اقتراح أبسط دائرة ممكنة لهذا المفهوم والتي يجب أن تتضمن شاحن بطارية + حماية وتحويل تلقائي بسبب فشل التيار الكهربائي. لاحقًا سأقوم بتضمين مدخلات الطاقة الشمسية أيضًا.

التصميم

يمكن بناء دائرة UPS المقترحة 1000 وات باستخدام الدائرتين التاليتين حيث تكون الأولى هي قسم العاكس مع مرحلات التحويل التلقائي المطلوبة. يوفر التصميم الثاني مرحلة الشحن التلقائي للبطارية.

الدائرة الأولى التي تصور العاكس 1000 واط تتكون من ثلاث مراحل أساسية.

تشكل T1 و T2 جنبًا إلى جنب مع المكونات المرتبطة مرحلة مكبر الصوت التفاضلي الذي يضخم إشارات PWM المدخلة من مولد PWM الذي يمكن أن يكون مولد جيبي.

يصبح R5 هو المصدر الحالي لتوفير التيار الأمثل للمرحلة التفاضلية ولمرحلة السائق اللاحقة.

القسم بعد المرحلة التفاضلية هو مرحلة السائق التي ترفع بشكل فعال PWM المضخم من المرحلة التفاضلية إلى مستويات كافية لبدء مرحلة mosfet ذات القدرة اللاحقة.

يتم محاذاة mosfets بطريقة سحب الدفع عبر بنكي البطاريات 220 فولت ، وبالتالي تبديل الفولتية عبر أطراف الصرف / المصدر الخاصة بهم لإنتاج خرج التيار المتردد 220 فولت المطلوب دون دمج محول.

يتم إنهاء الإخراج أعلاه إلى الحمل عبر مرحلة تبديل الترحيل التي تتكون من مرحل DPDT بجهد 12 فولت 10 أمبير يتم اشتقاق مدخلات التشغيل من أنابيب الخدمة الرئيسية عبر محول تيار متردد / تيار مستمر بجهد 12 فولت. يتم تطبيق جهد التشغيل هذا على ملفات جميع مرحلات 12 فولت المستخدمة في الدائرة للأنابيب المقصودة لعكس إجراءات التحويل.

قائمة الأجزاء لدائرة UPS 1000 وات أعلاه

تم تصنيف كل المقاوم CFR 2 وات ما لم يذكر.

R1 ، R3 ، R10 ، R11 ، R8 = 4k7
R2 ، R4 ، R5 = 68 ألف
R6, R7 = 4k7
R9 = 10 كيلو
R13 ، R14 = 0.22 أوم 2 واط
R12 ، R15 = 1 ك ، 5 وات
C1 = 470 بيكو فاراد
C2 = 47 فائق التوهج / 100 فولت
C3 = 0.1 فائق التوهج / 100 فولت
C4 ، C5 = 100pF
D1 ، D2 = 1N4148
T1، T2 = BC556
T5 ، T6 = MJE350
T3 ، T4 = MJE340
س 1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

مرحل = DPDT ، جهات اتصال 12 فولت / 10 أمبير ، ملف 400 أوم

دائرة شاحن البطارية لشحن بنوك البطارية بجهد 220 فولت.

على الرغم من أنه من الناحية المثالية ، يجب شحن بطاريات 12 فولت المعنية بشكل فردي عبر مصدر إمداد 14 فولت ، إلا أن مع مراعاة البساطة في الاعتبار ، تم العثور على شاحن عالمي واحد بجهد 220 فولت أكثر مرغوبة وسهل البناء.

كما هو موضح في الرسم البياني أدناه ، نظرًا لأن جهد الشحن المطلوب يقع بالقرب من 260 فولت ، يمكن رؤية مخرج التيار الكهربائي 220 فولت مستخدمًا بشكل مباشر لهذا الغرض.

ومع ذلك ، فإن تطبيق التيار الكهربائي مباشرة قد يكون خطيرًا على البطاريات نظرًا للكم الهائل من التيار الذي تنطوي عليه ، يتم تضمين حل بسيط باستخدام لمبة سلسلة 200 واط في التصميم.

يتم تطبيق مدخلات التيار الكهربائي عبر صمام ثنائي واحد 1N4007 ومن خلال لمبة متوهجة 200 واط تمر عبر ملامسات مرحل التبديل.

في البداية ، يتعذر على الجهد المعدل نصف الموجي الوصول إلى البطاريات نظرًا لوجود المرحل في وضع إيقاف التشغيل.

عند الضغط على PB1 ، يُسمح للإمداد بالوصول إلى البطاريات مؤقتًا.

يؤدي هذا إلى توليد مستوى مماثل من الجهد عبر لمبة 200 واط ويتم استشعاره بواسطة ضوء LED البصري.

يستجيب opto على الفور ويطلق التتابع المصاحب الذي ينشط على الفور ويغلقه ويحافظ عليه حتى بعد إطلاق PB1.

يمكن رؤية لمبة 200 وات متوهجة قليلاً وتعتمد شدتها على حالة شحن بنك البطارية.

“دائرة التحكم في سرعة محرك التيار المستمر ”

عندما تبدأ البطاريات في الشحن ، يبدأ الجهد عبر لمبة 200 واط في الانخفاض حتى يتم إيقاف تشغيل المرحل بمجرد الوصول إلى مستوى شحن البطارية بالكامل. يمكن ضبط ذلك عن طريق إعداد الإعداد المسبق 4k7.