12V, 2A ononderbroken voeding - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

VOEDINGSWEDSTRIJD INSCHRIJVEN

Stem alsjeblieft op mij als je dit Instructable nuttig vindt

Wat is een ononderbroken stroomvoorziening?

Uittreksel uit Wikipedia

"Een ononderbroken stroomvoorziening, ook wel ononderbroken stroombron, UPS of batterijback-up, is een elektrisch apparaat dat noodstroom levert aan een belasting wanneer de ingangsstroombron of netstroom uitvalt. Een UPS verschilt van een hulp- of noodstroomsysteem of een stand-bygenerator in die zin dat het vrijwel onmiddellijke bescherming biedt tegen stroomonderbrekingen door energie te leveren die is opgeslagen in batterijen."

Houd er rekening mee dat een UPS slechts een kortetermijnoplossing is en dat de beschikbaarheid van stroom afhankelijk is van de belasting die op de UPS is aangesloten.

Waarom een 12V-UPS?

De meeste moderne elektronische apparatuur in en om onze huizen is uitsluitend afhankelijk van het elektriciteitsnet. Als de stroom uitvalt, valt ook al onze moderne elektronische apparatuur uit. Er zijn enkele gevallen waarin dit ongewenst is, om er maar een paar te noemen:

• Alarmsystemen
• Toegangscontrolesystemen
• Netwerkconnectiviteit
• Telefoonsystemen
• Beveiliging / Noodverlichting

Al deze systemen werken meestal op 12V en kunnen eenvoudig worden aangesloten op een 12V UPS.

Onderdelen van een UPS

Een UPS bestaat uit 3 onderdelen:

1. Transformator
2. Gereguleerde voeding
3. Batterij oplader
4. Reserve batterij

Ik zal elke stap doornemen en uitleggen hoe je een betrouwbare 12V UPS kunt bouwen zonder speciale componenten.

Stap 1: De transformator

De 12V UPS maakt gebruik van een kant-en-klare, standaard transformator, die verkrijgbaar is bij alle toonaangevende leveranciers van beveiligingsapparatuur. De uitgang van de transformator moet tussen 16 en 17 V AC zijn en maximaal 3 ampère. Ik geef altijd de voorkeur aan overontwerp, dus ik zal deze 2A UPS zo ontwerpen dat deze maximaal 3A kan.

Sommige leveranciers hebben al transformatoren in een behuizing gemonteerd, met extra overstroom- en overspanningsbeveiliging.

Stap 2: De gereguleerde voeding

Een UPS moet continu de nominale stroom kunnen leveren bij de nominale uitgangsspanning, zonder op de back-upbatterij te vertrouwen voor hulp. Dus de eerste stap zal zijn om een 12V voeding te ontwerpen.

Een goed begin is om de LM317 spanningsregelaar te gebruiken. Voordat we kijken naar de huidige classificatie van het apparaat, laten we beginnen met de gereguleerde uitgangsspanning. Hoewel we allemaal gewend zijn om naar een 12V-systeem te verwijzen, is het in feite normaal gesproken een 13,8V-systeem. Deze spanning is de volledig opgeladen spanning van een standaard SLA-accu. Dus voor alle berekeningen zal ik 13,8V gebruiken.

Raadpleeg het gegevensblad van de LM317 om de componentenwaarden te berekenen. Het zegt dat:

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

en dat Iadj typisch beperkt is tot 50uA.

Om te beginnen heb ik de R1-waarde gekozen als 1Kohm, dus

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

13,8 = 1,25 (1 + R2/1K) + 50uA x R2

13,8 = 1,25 + 1,25/10E3 x R2) + 50E-6 x R2

12.55 = 0.00125 R2 + 0.00005 R2

12.55 = 0.0013 R2

R2 = 9.653Kohm

Maar een waarde van 9,653Kohm is geen standaard weerstandswaarde, dus we zullen meerdere weerstanden moeten gebruiken om in de buurt van deze waarde te komen. De beste oplossing is om twee weerstanden parallel te plaatsen. Elke twee parallel geschakelde weerstanden hebben altijd een gecombineerde weerstand die LAGER is dan de weerstand met de laagste waarde. Dus maak weerstand R2a 10Kohm.

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

1/9.653K = 1/10K + 1/R2b

1/9.653K - 1/10K = 1/R2b

R2b = 278Kohm

R2b als 270K

R2 = 9.643Kohm, dichtbij genoeg voor wat we nodig hebben.

De condensator van 1000 uf is niet kritisch, maar dit is een goede waarde. De 0.1uf-condensator die oscillaties van de uitgangsspanning vermindert

We hebben nu een 13,8V voeding, met een vermogen van 1,5 ampère volgens de datasheet.

Stap 3: De batterijlader

Om onze voeding als acculader te gebruiken, moeten we de laadstroom naar de accu beperken. De voeding kan maximaal 1,5 ampère leveren, dus de volgende stap zal zijn om te kijken naar het circuit met een batterij aangesloten op de uitgang. Naarmate de accuspanning stijgt (opladen), neemt de laadstroom af. Bij een volledig opgeladen accu van 13,8V zakt de laadstroom naar nul.

De weerstand op de uitgang wordt gebruikt om de stroom te beperken tot de nominale waarde van de LM317. We weten dat de uitgangsspanning van de LM317 is vastgesteld op 13,8V. Een lege SLA-accuspanning ligt rond de 12,0V. Het berekenen van R is nu eenvoudig.

R = V / I

R = (13.8V - 12V) / 1.5A

R = 1.2ohm

Nu is het gedissipeerde vermogen in de weerstand

P = I^2 R

P = 1.5^2 x 1.2

P = 2,7 W

Stap 4: stroom verdubbelen tot maximaal 3A

In plaats van duurdere regelaars te gebruiken met een rating van 3A, heb ik ervoor gekozen om toch gebruik te maken van de standaard LM317. Om de huidige classificatie van de UPS te verhogen, heb ik eenvoudig twee circuits bij elkaar opgeteld, waardoor de huidige classificatie verdubbelde.

Maar er is een probleem bij het aansluiten van twee voedingen op elkaar. Hoewel hun uitgangsspanningen exact hetzelfde waren berekend, zullen variaties in componenten, evenals de lay-out van de printplaat, ertoe leiden dat één voeding altijd de meeste stroom verbruikt. Om dit te elimineren, werden de gecombineerde uitgangen genomen na de stroombegrenzingsweerstanden, en niet op de uitgang van de regelaar zelf. Dit zorgt ervoor dat het spanningsverschil tussen de twee regelaars wordt opgevangen door de uitgangsweerstanden.

Stap 5: Het laatste circuit

Ik kon geen 1R2, 3W-weerstanden vinden, dus besloot ik verschillende weerstanden te gebruiken om de 1R2-weerstand te maken. Ik heb verschillende serie/parallelle weerstandswaarden berekend en ontdekte dat het gebruik van zes 1R8-weerstanden 1R2 oplevert. Precies wat ik nodig had. De 1R2 3W-weerstand is nu vervangen door zes 1R8 0,5W-weerstanden.

Een andere toevoeging aan het circuit is een stroomstoringsuitgang. Deze uitgang is 5V als de netspanning aanwezig is, en 0V tijdens een netstoring. Deze toevoeging maakt het eenvoudiger om de UPS aan te sluiten op systemen die ook een netstatussignaal nodig hebben. Het circuit bevat ook een status-LED aan boord.

Als laatste is er een zekering toegevoegd aan de 12V uitgang van de UPS.

Stap 6: pc-kaart

Niet veel te zeggen hier.

Ik ontwierp een eenvoudig pc-bord met behulp van de freeware-versie van Eagle. De printplaat is zo ontworpen dat niet-geïsoleerde snelkoppelingen op de printplaat kunnen worden gesoldeerd. Hierdoor kan het complete UPS-bord bovenop de batterij worden gemonteerd.

Zorg ervoor dat u koellichamen van behoorlijk formaat toevoegt aan de twee LM317-regelaars.