Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania

31 Lip 2011 21:52 7599 38

  • Poziom 26  
    Witam Was.
    Opierając się na schemacie z wątku
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=3123687#3123687
    Stworzyłem układ do awaryjnego zasilania układu w razie gdy napięcie sieciowe padnie. W związku z tym mam kilka pytań.
    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania

    1) czy układ jest poprawny ?, Czy dioda D1 jest poprawnie załączona i czy ten typ jest dobry? Dioda ta ma w różnym nazewnictwie
    Peak Repetitive Reverse Voltage, Working Peak Reverse Voltage,DC Blocking Voltage
    równe 20V tak wiec wydaje mi się, że jest dobra.
    2) jakie napięcie akumulatora wybrać, myślałem o akumulatorze 6V ale czy znajdę stabilizator działający z tak małą różnicą napięcia?. Układ będzie zasilany 5V (przed złączem SL3 będzie stabilizator)
    3) układ będzie pobierał około 350mA, ponieważ musi pracować kolo 15-20 godzin wybrałem taki akumulator
    http://www.bto.pl/B2CProdukt.aspx?id_artykulu=12640 lub jego odpowiednik 6V.
    Czy któryś z szanownych kolegów wie jaki powinny być prąd podładowywania dla tej pojemności akumulatora ?.
    Wersja schematu jest dla akumulatora 12V, może ktoś wie jakie wartości elementów powinny być dla 6V (o ile da się taki akumulator zastosować).

    Będę wdzięczny za wszelkie sugestie.

    Dodałem stabilizatory oraz zaktualizowałem trochę układ.
    Co o tym sądzicie?

    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania

    Pozdrawiam serdecznie
  • IGE-XAO
  • Pomocny post
    Poziom 20  
    Na pewno masz błąd w podłączeniu ujemnego zacisku z akumulatora jeśli spojrzysz na oryginalny schemat ujemny zacisk akumulatora podłączony jest przed R3 z twojego schematu. Jest tak dlatego że właśnie na R3 dokonywany jest pomiar prądu ładowania akumulatora.
    Pozdrawiam Matejkos

  • Poziom 26  
    Dzięki, ...Poprawiłem schemat. Pytanie jaki dać prąd ładowania akumulatora
    Dla 7Ah w/g instrukcji tej: http://www.cyfronika.com.pl/zelowe_instrukcja.htm
    Powinienem dać ładowanie 700mA, czy mogę dać mniej?.
    Raz nie mam tak mocnego zasilacza, dwa ten akumulator będzie podpięty na stałe z układem.

    Pozdrawiam
  • Poziom 20  
    Możesz dać mniej w sumie po pewnym czasie ten prąd zmaleje ważne jest ażeby nie przesadzić z napięciem ładowanie według tej instrukcji to 13,5-13,8 V. Zmniejszenie prądu ładowanie wydłuży tylko czas ładowania, więc jeżeli będziesz pobierał prąd z akumulatora tylko w czasie krótkich przerw w zasilaniu zewnętrznym to wydłużenie czasu ładowania nie będzie miało zbyt dużego wpływu na akumulator.
    Pozdrawiam Matejkos
  • Poziom 27  
    Witam
    Z pewnością dla drugiego schematu zastosowanie akumulatora 6V odpada, gdyż dla 7805 oraz LM317 minimalna różnica między Uin a Uout musi wynosić ok 2 do 2,5V. Do tego należy jeszcze dodać spadek napięcia na D1.
    Tak więc w najlepszym wypadku dla otrzymania 5V, napięcie akumulatora musiałoby wynosić co najmniej 8V.
    Można by oczywiście poszukać stabilizatora o małej różnicy napięć Uin-Uout równej 0,5V, np. LM2940T-5,0 i jako D1 koniecznie zastosować Schottky. I wtedy układ powinien działać poprawnie przy napięciu z akumulatora nie mniejszym niż 6V.
    Ogólnie dla akumulatorów za optymalny prąd ładowania przyjmuje się 0,1C. Można także bez problemu (a nawet lepiej bo mniejsze jest ryzyko przeładowania) stosować 0,05C, tylko należy liczyć się z długim czasem naładowania do pełna zupełnie wyładowanego, oczywiście do dopuszczalnej granicy) akumulatora, wynoszącym ok 30 godz.
    Pozdrawiam
  • Poziom 27  
    Jeszcze dwie uwagi odnośnie przedstawionych schematów:
    1. Dla prądu nie większego niż 700mA nie trzeba C1 i C2 o tak dużych pojemnościach, wystarczy jeden 1500uF.
    2. Dla wersji z akumulatorem 12V jako D1 i D2 można dać zwykłe diody 1A, np. któreś z serii 1N4001...1N4007.
  • IGE-XAO
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Układ ma jedną wadę. W czasie awarii, aku rozłąduje się do zera chociażby przez rezystory. A to dla wielu aku jest zabójcze.

  • Poziom 26  
    Każdy układ ma jakieś założenia ten też ma.
    Tam gdzie będzie pracował awarie prądu zdarzają się raz na 10-20 dni. Przerwa trwa od godziny do pięciu. Jedyna opcja jaka mi przychodzi do głowy to danie bezpiecznika napięciowego w postaci
    dzielnika napięciowego z rezystorów, z którego napięcie idzie do jakiegoś ADC. Jeżeli to napięcie spadnie poniżej (chyba 10V) to wyłącza układ?

    Kolejna rzecz czy tranzystory w tym układzie dokładnie BC558B i BC548B (takie powinny być na tamtym schemacie tylko nie opisałem dokładnie), mogę zastąpić
    wersją SMD czyli BC 857 oraz BC 847 (wersje SMD) tylko bez B?
    Nie wiem czy wzmocnienie odgrywa tu jakąś rolę?. Pozostałe parametry mają podobne czyli Ice Uce Ucb

    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Możesz je zastąpić, wzmocnienia w tym układzie nie są krytyczne.
    Jeśli chodzi o rozwiązanie problemu z rozłądowaniem aku przy dłuższym braku prądu, to najlepiej jest użycie komparatora napięcia który będzie sterował bramką mosfeta wyłączającego aku przy zbyt niskim napięciu.
  • Pomocny post
    Poziom 38  
    Czy akumulator ma być wyjmowany w dowolnej chwili czy też wmontowany na stałe?
    Bo jeśli na stałe- tak jak w UPS- to układ można mocno uprościć.

  • Poziom 26  
    Co do odłączania akumulatora wymyśliłem takie coś ale nie jestem do końca pewien czy schemat jest poprawny.
    Sam akumulator jest na stałe montowany tzn dopóki nie zdechnie.
    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania
  • Poziom 27  
    oskar777 napisał:
    ...Tam gdzie będzie pracował awarie prądu zdarzają się raz na 10-20 dni. Przerwa trwa od godziny do pięciu.

    Przy zastosowaniu aku 7Ah i poborze prądu 350mA może on pracować nawet do 20 godzin.
    Po cóż więc komplikować sobie układ przez jakieś komparatory-automatyczne odłączniki...
    Pozdrawiam
  • Poziom 38  
    Zrewiduj koncepcję.
    Akumulator powinien być stale ładowany z napięcia powiedzmy 15V przez opornik.
    Za opornikiem powinna być dioda stabilizacyjna powiedzmy 6.8V do masy z jakimś opornikiem o małej wartości w szereg.
    Dioda ta ma ograniczyć napięcie ładowania akumulatora.
    Diody stabilizacyjne o napięciu w okolicach 6.8V mają tę miłą cechę że ich współczynnik temperaturowy jes bliski 0- znajdują się na pograniczu efektu zenera i przebicia lawinowego- a każde z tych zjawisk ma przeciwny współczynnik temperaturowy.
    A napięcie końcowe ładowania w przypadku tego akumulatora wynosi 6.825V.
    Z tego wynika dość dobra dokładność.
    Prąd początkowy ładowania dobieramy wartością opornika.
    A układy powinny być zasilane wyłącznie z akumulatora- wtedy nie jest potrzebny żaden przełącznik diodowy.
    O ile zasilanie 3.3V nie stanowi problemu- w tej części układ jest prawie prawidłowy (bo nie podałeś jaki prąd będzie pobierany) - o tyle zasilanie 5V jest kłopotliwe z akumulatora który ma napięcie 6.8V spadające przy braku napięcia zasilającego do dopuszczalnej wartości 5.5V po kilku- kilkunastu godzinach.
    Dla 5V proponuję poszukać stabilizatora LDO.

  • Poziom 26  
    Tzn na drugim rysunku jest układ podładowywania układu przecież, coś ala rezystor tyle że lepsza stabilizacja napięcia/prądu wiec zenerka odpada moim zdaniem, bo tamten układ robi to za nią.
    Akumulator będzie na 12V bo z 6V będzie za dużo zabawy widzę.
    Układ jest zasilany z sieci a akumulator przy okazji.
    Prąd podałem przecież. 350mA, punkt 3 ci w pierwszym poście.
    Pozdrawiam
  • Poziom 38  
    Ale podałem Ci przykład jak bym to rozwiązał- jako stary inzynier- prosto i skutecznie.
    Dokładność prądu ładowania- bez znaczenia- może być +-20%.
    Dokładność napięcia końcowego akumulatora- +-5%.
    To wystarczy.
    Chociaż łatwo doprowadzić do +-1%.
    Uproszczenie układu- czyli mniejsza ilość elementów- do wlutowania i późniejszego serwisowania- to jest to co ma znaczenie.

  • Poziom 26  
    Ok, może nie do końca Cie zrozumiałem. Tak więc skoro Twoja wiedza jak by nie patrzeć jest większa od mojej w tej dziedzinie to układ z rys drugiego jest poprawny?. Mam już zakupione elementy na niego i bardzo chciałbym już go złożyć tylko chciałbym wiedzieć czy jest w nim wszystko ok. Wydaje mi się, że jest ok. D1 i D2 to shottky, nie widać tego na schemacie dokładnie.
    I chyba tylko o nie się roznosi bo reszta jest sprawdzona przez Kolegów.
    Pozdrawiam serdecznie.
  • Poziom 27  
    Witam
    Rozwiązanie które sugeruje janbernat jest genialne w swej prostocie! Odpada wiele elementów, co zwiększa niezawodność całego układu.
    Z moich wstępnych obliczeń wychodzi, że dioda Zenera powinna być większej mocy, min. 3W a najlepiej 5W. Gdyby był problem ze znalezieniem 5 watowej, można próbować połączyć szeregowo dwie 3,3V 3W.
    Stabilizator +5V musi być oczywiście LDO, o możliwie najmniejszej różnicy napięć pomiędzy IN a OUT wynoszącej np. 0,5V, a jeśli możliwe, jeszcze mniejszej.
    No i odpadają D1 i D2 co zwiększa zakres napięć użytecznych akumulatora do wykorzystania przez stabilizator.
    Tak więc zastosowanie akumulatora 6V jest w tym przypadku jak najbardziej sensowne.

  • Poziom 26  
    Zrobiłem wersje uproszczoną
    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania
    Nie wiem czy R2 jest potrzebny, niby jest do prądu wstecznego diody ale to jest shottky dedykowane pod takie rozwiązania.

    Obliczenia wydaje mi się, że są poprawne?
  • Poziom 38  
    oskar777- ty naprawdę chcesz próbować ładować te ogniwo?
    Przecież ono zaraz wybuchnie- można stracić wzrok.

  • Poziom 26  
    tym mi wiele nie pomożesz, ogniwo jest zamontowane na stałe i ma być podładowywane cały czas. Mam dać mniejszy prąd? Czy jest coś źle układ zmontowany?
  • Poziom 27  
    Nie rozumiem co w tym schemacie robi ta pastylka CR2032H. Przecież to ma 3V i raczej nie nadaje się do ładowania!

  • Poziom 26  
    A moja wina :), dałem przykładowy symbol akumulatora. Nie mogłem znaleźć w eagle coś co jest akumulatorem żelowym 7Ah. Tak więc zakładając, że jest to 7Ah to schemat jest poprawny?.
    Pozdrawiam
    Oskar
  • Pomocny post
    Poziom 38  
    Diody D3 i D4 zastąp zworą.
    Diodę D2 wyrzuć całkiem.
    Stabilizator 3.3V podłącz do akumulatora a ten na 5V zastąp jakimś LDO.
    Teraz żeby nie było tak różowo- diody stabilizacyjne mają rozrzut parametrów- np. taka 1N4736A może mieć przy "pewnym szczęściu" 6.46-7.14V przy prądzie 37mA.
    W najbardziej pechowym przypadku akumulator będzie nieco niedoładowany albo nieco przeładowany.
    Ale zawsze da się coś wymyślić- opornik R2 o wartości kikudziesięciu ohm sprawi że przy nieco większym napięciu diody stabilizacyjnej D1 ten prąd ładowania będzie bardzo mały- zwłaszcza gdy stale będzie pobierany prąd z akumulatora do zasilania układu.
    A co gdy napięcie na D1 będzie zbyt małe?
    Wsadzić w szereg z D1 opornik o wartości kilku-kilkunastu ohm.
    Wtedy prąd płynący do diody D1 spowoduje niewielki wzrost napięcia aż do osiągnięcia napięcia pożądanego.
    A gdy zbyt duże- w takim przypadku można pozostawić diodę D3.
    Opornik R2 jest w każdym razie konieczny- bo jeśli wstawiamy w układ w pełni naładowany akumulator a D1 bedzie miała nieco niższe napięcie to może w niej popłynąć zbyt duży prąd.

  • Poziom 26  
    Zrobiłem 2 schematy
    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania

    Dodałem LDO 5V, oraz zmieniłem połączenie 3.3 V.
    pierwszy rysunek jest tak proponowałeś, drugi zaś taki jak miałem.

    Układ pobiera 350mA (może 400mA w porywach) tak jak pisałem wcześniej. Więc wydaje mi się, że twoja propozycja o ile dobrze ją zrozumiałem, się zjara. Tzn dioda zenera tego nie wytrzyma w końcu przez nią płynie max 50mA a ja potrzebuje 350mA.
    Akumulator będę musiał dać chyba 12V jednak bo jak mam spadek napięcia na D4 to żaden LDO tego nie pociągnie, ale mogę się mylić.

    Pozdrawiam
    Oskar
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Witam
    Schemat pierwszy wydaje mi się najbardziej zbliżony do tego o co chodzi.
    Gdybym ja miał to robić, zrezygnowałbym z D3, bo w razie zaniku zasilania z sieci energetycznej, aku. nie ma prawa rozładować się wstecz, gdyż zaporę stanowi mostek prostowniczy.
    No i sprawa D1. Nie można zakładać prądu płynącego przez nią 50mA, bo przy obciążeniu prądem ładowania akumulatora oraz pobieranym z pinów 1 i 2 SV1 nie będzie ona spełniać swej stabilizacyjnej roli.
    Dla najbardziej niekorzystnego przypadku, gdy akumulator będzie rozładowany sumaryczny prąd pobierany z +12V będzie ok 700mA (350 ładowanie aku. prądem 0,05C + 350 dla IC1 i IC2), i na taki prąd trzeba liczyć R1, no i D1...
    Pozdrawiam

  • Poziom 26  
    Nie mam dostępu do diod zener takiej mocy, a nie chce w kilkunastu sklepach kupować. Czy drugi układ jest zły czy po prostu gorszy ?.
    Dla 700mA zakładając mocniejsze zenerki 0.5W musiałbym dać ich w szereg 8 sztuk
    5.2V spadek napięcia * 0.7A = 3.64W... 3.64W / 0.5W = +/-8 sztuk.
    Mogę dać zenerkę z tranzystorem ale to już lepiej dać drugi rysunek. Mniej wątpliwości.
    Będę wdzięczny za pomoc.
    Pozdrawiam
  • Poziom 27  
    Drugi układ jest po prostu zły, bo ciągle zakłada ładowanie aku. z kombinacji R1 D1 co przy tych ich wartościach po prostu nie zadziała (napięcie spadnie poniżej 6V i nie będzie ładowania akumulatora)
    Zgadzam się, że znalezienie D1 takiej mocy (6,8Vx700mA) może być kłopotliwe!
    Tak więc sobie myślę, że całą kombinację R1, D1 można by zastąpić np. przez LM317 z napięciem OUT wyregulowanym w zakresie ok. 6,8-7,15V, bo takie górne napięcie powinno być bezpieczne dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych (żelowych), o Uzn=6V.
    Wtedy ponad to napięcie, akumulator nie może się już naładować (nie grozi przeładowanie).
    Oczywiście wtedy napięcie wejściowe z prostownika z kondensatorem wygładzającym (C dla pewności ok. 4700uF) nie może być niższe niż 7,15V+3V, uwzględniając w tym jeszcze możliwy spadek napięcia w sieci energetycznej.
    Jeśli ktoś uważa, że gdzieś w tym rozumowaniu popełniłem błąd, bardzo proszę o skorygowanie.
    Pozdrawiam

  • Poziom 26  
    Założenie jest taki by układ był cały czas podładowywany, akumulator jest na stałe zamontowany. Dlatego powstał układ z rys pierwszego na samej górze.
    On jest poprawny moim zdaniem ale chciałem go uprościć.
    Drugi układ z ostatniego posta mojego zakłada właśnie stałe ładowanie akumulatora. Żelowe ładuje się prądem 0.1 - 0.05 C [A] ja dałem prąd ładowania około 0.007 C [A] mogę go jeszcze zmniejszyć.
    [dondu] To będzie wielokanałowy termometr z dużym LCD który żre koło 300mA z podświetleniem.
    Podświetlenie będzie bardzo często włączone, gdyż będzie on w zaciemnionym miejscu. Dojdzie do tego parenaście led które z multipleksowaniem będą mi zjadały około 50-100mA.
    To tyle.

    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    No to może do problemu powinieneś podejść zupełnie inaczej:

    Skoro masz tam mikrokontroler (jaki?) to możesz zrobić układ oparty o diodowy OR

    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania
    źródło: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/04/podtrzymanie-zasilania-mikrokontrolera.html

    ... ale w taki sposób:

    Zapasowy akumulator w razie awarii zasilania

    Idea działania:

    A. Jest zasilanie
    1. pomiar napięcia na AKU
    2. jeżeli za niskie to doładowujemy włączając klucz

    B. Brak zasilania
    1. dioda D2 zasila uC z AKU

    Oczywiście schemat jest tylko schematem ideowym.
    Niezbędny jest ogranicznik prądu ładowania AKU (a może PWM z kondensatorem na kluczu - luźna nieprzemyślana propozycja) oraz odpowiednio dobrany dzielnik rezystorowy do ADC.

    W ten sposób otrzymasz, prosty układ na którym możesz zaimplementować własny program dobrany do zastosowanego rodzaju AKU, łącznie z funkcjami podtrzymania ładowania jak i samego ładowania.


    EDIT:
    Jeszcze trzeba wykryć, czy jest zasilanie główne, więc do tego trzeba by jeszcze jeden pin z uC. Potrzebne by uC nie włączał ładowania gdy nie ma zasilania głównego, a napięcie na AKU spada, bo uC jest z niego zasilany.