Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak skonstruować prosty zasilacz awaryjny (UPS)

ghost666 23 Lip 2018 23:17 3891 27
  • Jak skonstruować prosty zasilacz awaryjny (UPS)
    UPS - zasilacz awaryjny, zasilacz bezprzerwowy etc. - urządzenie lub cały system, który zapewnia stały dostęp do zasilania, niezależnie od dostarczania energii elektrycznej z zewnątrz. Tego rodzaju zasilacze stosuje się przy urządzeniach zasilanych z sieci energetycznej na wypadek jej awarii lub zaniku zasilania z innych powodów.

    Na schemacie po lewej stronie przedstawiono bardzo prosty zasilacz UPS. Na jego przykładzie można łatwo zrozumieć zasadę działania tego urządzenia. System po lewej stronie zasilany jest napięciem zmiennym poprzez transformator TR1. Na wyjściu zasilacza mamy dwa napięcia: niestabilizowane 12 V oraz 5 V stabilizowane (poprzez układ LM7805).

    Strona pierwotna transformatora podłączona jest do sieci energetycznej (230 V). Napięcie po stronie wtórnej dochodzić może do 15 V za prostownikiem złożonym z czterech diod 1N4001 (mostkiem Graetza). Bezpiecznik 2 A (F1) działa jako zabezpieczenie układu na wypadek awarii akumulatora lub zwarcia na wyjściu urządzenia.

    Gdy do układu podłączone jest zasilanie sieciowe, dioda LED 1 będzie zapalona. W momencie, gdy napięcie z sieci zostanie odłączone, a zasilanie systemu przejmie akumulator, dioda zgaśnie.

    Powyższy układ zaprojektowano tak, by było możliwie elastyczny - łatwo można przerobić go na inne napięcie, zmieniając stabilizator napięcia lub wymieniając akumulator na inny. Możliwe jest np. szeregowe połączenie dwóch akumulatorów 12 V i wymiana stabilizatora na układ LM7815, aby nasz zasilacz awaryjny dawał stabilizowane zasilanie 15 V.

    Zasilacze UPS dzieli się na kilka rodzajów:

    * Online - w pełni odseparowuje zasilany układ od sieci energetycznej. Działa on na zasadzie podwójnego przetwarzania energii.
    * Offline - nie separuje urządzenia od sieci. Baterie dołączane są do wyjścia dopiero w momencie utraty zasilania po stronie pierwotnej.

    Źródlo: https://www.eeweb.com/circuit-projects/uninterruptible-power-supply-ups-basic-circuit-diagram


    Fajne! Ranking DIY
  • Sklep HeluKabel
  • #2 24 Lip 2018 06:49
    chudybyk
    Poziom 27  

    Może się czepiam, ale to nie tyle zasilacz typu UPS, co zasilacz buforowy niskiego napięcia. UPS-em zwykło się nazywać urządzenia generujące napięcie przemienne na wyjściu, którym można zasilać standardowe odbiorniki sieci elektroenergetycznej.

  • #3 24 Lip 2018 08:06
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #4 24 Lip 2018 10:18
    DarekMich
    Poziom 15  

    chudybyk napisał:
    Może się czepiam, ale to nie tyle zasilacz typu UPS, co zasilacz buforowy niskiego napięcia. UPS-em zwykło się nazywać urządzenia generujące napięcie przemienne na wyjściu, którym można zasilać standardowe odbiorniki sieci elektroenergetycznej.


    Uninterrupted power supply - sama nazwa nie ma nic wspolnego z tym ze napiecie wyjsciowe musi byc przemienne. W prostym tlumaczeniu "nieprzerwane zrodlo mocy" uwazam ze przedstawiony tutaj schemat calkowicie podchodzi pod ta kategorie.

  • Sklep HeluKabel
  • #5 24 Lip 2018 10:44
    chudybyk
    Poziom 27  

    DarekMich napisał:

    W prostym tlumaczeniu "nieprzerwane zrodlo mocy" uwazam ze przedstawiony tutaj schemat calkowicie podchodzi pod ta kategorie.

    Nie jestem lingwistą. Jestem inżynierem. Nie spotkałem, by takie zasilacze nazywano "UPS". Na polskim rynku mówi/pisze się najczęściej o "zasilaczach buforowych" w tym kontekście, rezerwując termin "UPS" dla zasilaczy dających 230VAC na wyjściu. Nie można określać funkcji urządzenia poprzez bezkrytyczne tłumaczenie z języka obcego.

  • #6 24 Lip 2018 11:11
    yogi009
    Poziom 42  

    A ja sądzę, że dla hobbystów to ciekawy dydaktyczny przykład, chociaż niekoniecznie należy go nazywać UPS. Niemniej wiadomo o co chodzi.

  • #7 24 Lip 2018 11:20
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #8 24 Lip 2018 11:24
    chudybyk
    Poziom 27  

    Też mogę zacząć rzucać linkami, które "udowodnią" coś innego, tylko po co? Sprzedawcy dają takie opisy, jaki im się podoba.

  • #9 24 Lip 2018 11:37
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #10 24 Lip 2018 11:42
    chudybyk
    Poziom 27  

    Naprawdę mam wrzucać linki do zasilaczy, które nie mają w nazwie "UPS"? Bana dostanę za flood i offtopic.

  • #11 24 Lip 2018 13:43
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #12 24 Lip 2018 14:25
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 33  

    nowyARM napisał:
    Konstrukcja niegodna polecenia:
    1) Uzyskanie 5V z 12V stabilizatorem liniowym - straty.
    2) Prąd ładowania ograniczony rezystorem R1. Ładowanie będzie trwało wybitnie długo albo akumulator bedzie przeładowywany.
    3) Zasilanie w trybie awaryjnym przez diodą krzemową D2 - straty.

    30 lat temu, amator, mógłby pochwalić się taką konstrukcją, w dzisiejszych czasach, układ ten jest wzorem jak nie budować układów bezprzerwowego zasilania.

    Nie zgodzę się. Autor napisał wyraźnie: "Jak skonstruować prosty zasilacz awaryjny (UPS)"
    PROSTY. Proste konstrukcje muszą być łatwe do zrozumienia i konstruowania przez nie-specjalistów w danej dziedzinie.

    Zgodzę się z pkt. 2. Można by ograniczenie prądu zrobić nieco lepiej.

  • #13 24 Lip 2018 14:38
    ghost666
    Tłumacz Redaktor

    Tak, sumowanie (ORowanie) zasilania na diodzie krzemowej to słaby pomysł, szczególnie dla większych mocy.

    Pisałem o bardziej zaawansowanych metodach takiego działania tutaj: https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=17154187

  • #14 24 Lip 2018 14:39
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #15 24 Lip 2018 14:53
    yogi009
    Poziom 42  

    A ja dalej uważam, że do celów zgrubnej dydaktyki jest to odpowiedni materiał. Można zaznaczyć, że to nie jest rozwiązanie optymalne, że dzisiaj się to projektuje nieco inaczej, ale najpierw trzeba zrozumieć ogólną ideę działania takiego układu. W końcu to nie jest DIY, tylko artykuł.

  • #16 24 Lip 2018 15:34
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #17 24 Lip 2018 15:43
    yogi009
    Poziom 42  

    Cieszę się, że mamy tak wysoki odsetek zgodności :-) Jednym słowem, zaznaczamy że artykuł ma wartość edukacyjną na dość podstawowym poziomie i że profesjonalnie powinno się to robić nieco inaczej, ale poza tym artykuł może być przydatny :-)

  • #18 24 Lip 2018 19:27
    szczepan999
    Poziom 11  

    W dobie przetwornic impulsowych aż prosi się zaktualizować ten schemat ideowy o przetwornicę na wyjściu zamiast stabilizatora liniowego. Na szybko i niskim kosztem można coś takiego sklecić z gotowych modułów przetwornic dostępnych na aliexpress. Kontrolę naładowania akumulatora też można załatwić tego typu gotowym modułem.

  • #19 24 Lip 2018 19:45
    Wszechelektronik
    Poziom 10  

    Jeśli chodzi o prosty układ, może lepiej tak:
    Jak skonstruować prosty zasilacz awaryjny (UPS)
    Nie wiem jak długo wytrzyma akumulator ładowany w ten sposób, jak zwykle proste rozwiązania mają pewne wady. Na podobnej zasadzie całkiem niedawno poskładałem sobie zasilanie awaryjne, tyle że u mnie między mostkiem a żarówką jest przetwornica dc/dc dająca w zależności od potrzeby 12V - 14.5V.

  • #20 24 Lip 2018 19:57
    TechEkspert
    Redaktor

    Systemy zasilania awaryjnego i gwarantowanego to działka, która dość mocno mnie interesuje i ten materiał mnie razi ;)
    @chudybyk @nowyARM @DarekMich ciekawy wątek poruszacie, UPS w polskich warunkach i potocznej mowie to będzie zawsze większa lub mniejsza jednostka dostarczająca na wyjściu napięcie AC 1f lub 3f w topologii online lub offline: Prawie wszystko o zasilaczach UPS.
    To co zostało przedstawione w materiale prawie zawsze zostanie nazwane zasilaczem buforowym.
    Można natrafić jeszcze na zasilanie w postaci siłowni DC (głównie rozwiązania telekomunikacyjne) gdzie mamy bloki prostowników, ładowarek, akumulatorów i napięcie DC na wyjściu.

    Druga sprawa to beznadziejna sprawność tego rozwiązania (m.in stabilizator liniowy), brak kontroli ładowania/rozładowania akumulatora, stabilizacji napięcia w gałęzi "12V" (jak wiadomo napięcie 12V jest tutaj umowne Szczelne akumulatory kwasowe - właściwości i zastosowania)
    jednak w celach dydaktycznych i niektórych mało wymagających rozwiązaniach może się to sprawdzić.

    I tą część jest dla mnie akceptowalna, a nawet może wywołać dalszą produktywną dyskusję i wymianę doświadczeń.

    Dla mnie niestety dalsza część:

    "Zasilacze UPS dzieli się na kilka rodzajów:
    * Online - w pełni odseparowuje zasilany układ od sieci energetycznej. Działa on na zasadzie podwójnego przetwarzania energii.
    * Offline - nie separuje urządzenia od sieci. Baterie dołączane są do wyjścia dopiero w momencie utraty zasilania po stronie pierwotnej. "


    to już niestety wyrwane z kontekstu zdanie niewiele mające wspólnego z pierwszą częścią,
    dodatkowo określenie że UPS Online "w pełni odseparowuje zasilany układ od sieci energetycznej" to jakiś marny żart,
    wprawdzie na wyjściu UPS Online można umieścić transformator separujący, ale na 100% nie jest to sednem tematu i zdarza się to tylko w specjalnych uzasadnionych przypadkach.
    W wielkim skrócie w technologii online mamy prostownik, szynę DC, akumulatory i ładowarkę, oraz falownik, układ pozwala na bezprzerwowe zasilanie odbiorów (kosztem niestety strat energii), częstotliwość i napięcie wyjściowe może być niezależne od wejściowego (VFI).

    Dalej jest już niestety wg. mnie znacznie gorzej:

    "Offline - nie separuje urządzenia od sieci. Baterie dołączane są do wyjścia dopiero w momencie utraty zasilania po stronie pierwotnej"

    Pomijam tekst z separacją, ale podłączenie akumulatorów do wyjścia nie ma miejsca w UPS z wyjściem AC. Energia z akumulatorów zwyczajnie jest wykorzystywana przez układ wytwarzający napięcie AC, który załączony jest po zaniku zasilania i odbiory przełączane są (tutaj jest chwilowy zanik zasilania) na wyjście takiego układu. Może pojawić się jeszcze jeden rodzaj UPS Offline tzw. lineinteractive.

    Kiedyś nawet wrzuciłem materiał o tym jak w praktyce zbudowany jest UPS.

    Mimo sporych nieścisłości, proponuję pozostawić temat, gdyż tak to często bywa, że w dyskusji pod artykułem pojawiają się treści o znacznie większej wartości niż sam wstępny artykuł. To jest zresztą duża przewaga takiego elektronicznego medium, artykuł rozwija się dzięki czytelnikom, a nie kończy się po kropce postawionej przez autora.

    Każdemu polecam chociaż raz stać się autorem materiału w Artykułach,
    sporo można się nauczyć, oraz zweryfikować swoje podejście do tematu.

    Generalnie każdy może się pomylić, ważne aby uzyskać z takiego błędu coś korzystnego.

    Sprawy trudności tłumaczeń ang->pol dosięgają każdego, np. na profesjonalnej stronie netgear w sekcji transmiterów PLC znajdziemy "Zasilacze powerline" :)
    http://www.netgear.pl/home/products/networking/powerline/
    http://www.netgear.pl/home/#

  • #21 25 Lip 2018 21:08
    Matheu
    Poziom 19  

    Z jednej strony - POMYSŁ na oddzielenie diodami dwóch źródeł energii:
    - akumulator/ baterie
    - "sieć zasilająca"
    może przydać się początkującym.

    Z drugiej - implementacja tego zasilacza przez wsadzenie stabilizatora 5V za akumulatorem 12V to nie jest dobry pomysł (b. duże straty), owszem - w dziale "Elektronika - początkujacy" byłoby OK jako przykład "jakiegoś" zasilacza, ale już nie bardzo jako wzór do naśladowania...

    Mam wrażenie, że autor artykułu często - trochę słabo trzyma się tematu przewodniego, brakowało mi tu np. dokładniejszego opisu samego układu
    - dlaczego trzy diody zamiast jednej, ale po chwili pracy szarych komórek - dwie dodatkowe diody w gałęzi akumulatora są po to, aby można było dać rezystor ograniczenia prądu ładowania.

    - brak parametrów transformatora (choćby napięcie wyjściowe trafo, a przydałaby się też moc VA lub prąd wyjściowy), oczywiście - można to wyliczyć czy raczej jakoś przyjąć (wiemy tylko, że zabezpieczenie jest na 2A, oraz kondensator jest 2000uF - można przypuszczać, że pobór prądu przez obciążenie jest rzędu 2A, ale to jest przypuszcznie), ale niekoniecznie to jest tożsame z prądem wyjściowym trafo.

    - dobór rezystora ograniczenia prądu - jest rez. 220 Ohm (czyli I≈ ok, ale nie podano przykładowej pojemności akumulatora
    dobór akumulatora:
    przyjmijmy akumulator kwasowo-ołowiowy "12V", pojemność 12Ah
    U(ładowaniaAkum)= 6*2,4V =14,4V
    U(rozładowanegoAkum) = 10,8V
    czyli aby naładować akumulator - trzebaby, aby napięcie za tym rezystorem ograniczającym prąd było większe od ok.14,4V !!
    rezystor ma 220 Ohm - podczas ładowania będzie straszny spadek napięcia na tym rezystorze
    - bardzo mały prąd łądowania (a prawdopodobnie - akumulator nie naładuje się w pełni) - lub trzebaby dać dużo wyższe napięcie przed rezystorem czyli wyższe napięcie wtórne trafo - tylko po to, żeby akumulator mógł się sensownie naładować!!!
    - jaka moc rezystora ograniczenia prądowego (bo tu mogłoby mieć to znaczenie)

    Znacznie lepszym pomysłem byłaby żarówka - (jako opornik o zmiennej rezystancji):
    przy rozładowanym akumulatorze - ograniczenie prądu do sensownej wartości (gorące włókno żarówki), a jednocześnie nie stanowi dużego oporu (zimne włókno) przy końcówce ładowania. Stabilizujące/ ujemne sprzężenie zwrotne. Bardzo proste rozwiązanie.

    Swoją drogą - lubię artykuły Ghosta, mimo pewnych braków - pobudzają mnie do myślenia;)


    To może zmienić tytuł artykułu na:
    Jak skonstruować PROSTY zasilacz awaryjny napięcia stałego / "UPS" - dla początkujących???

  • #22 25 Lip 2018 22:15
    Jawi_P
    Poziom 33  

    Matheu napisał:
    Swoją drogą - lubię artykuły Ghosta, mimo pewnych braków - pobudzają mnie do myślenia;)

    To może zmienić tytuł artykułu na:
    Jak skonstruować PROSTY zasilacz awaryjny napięcia stałego / "UPS" - dla początkujących???

    Litości... Przecież to jest tłumaczenie artykułu.

    Matheu napisał:
    Z drugiej - implementacja tego zasilacza przez wsadzenie stabilizatora 5V za akumulatorem 12V to nie jest dobry pomysł (b. duże straty), owszem - w dziale "Elektronika - początkujacy" byłoby OK jako przykład "jakiegoś" zasilacza, ale już nie bardzo jako wzór do naśladowania...

    1/ To jest prosty "UPS"
    2/ Niby dlaczego już stosowanie stabilizatorów liniowych z 12V -> 5V jest niekoszerne?
    Ile komercyjnych rozwiązań jest opartych na takich rozwiązaniach?
    Przecież w artykule nie ma mowy o obciążeniu tego stabilizatora. Jak tam ktoś będzie potrzebował do zasilania uC z kilkanaście/dziesiąt mA to ma budować przetwornicę? To rozwiązanie nie służy do stałego zasilania urządzenia.
    Czy na prawdę jak już jest stary poczciwy LM78xx etc to już takie rozwiązanie z klucza dupy nie urywa?

    koledzy bez przesady z tą krytyką. Bo tytuł nie kłamie ;)

  • #23 26 Lip 2018 09:55
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #24 26 Lip 2018 10:23
    Mark II
    Poziom 20  

    W moim odczuciu artykuł jako żywo przypomina pewien rodzaj polskich poradników/podręczników elektroniki z lat osiemdziesiątych. Ich autorzy zazwyczaj bazowali na gotowych rowiązaniach albo własnego pomysłu, albo skopiowanych z dostępnej literatury lub dokumentacji technicznych. Jaki był poziom ówczesnej, przeciętnej polskiej elektroniki wielu z nad dość dobrze pamięta. Taką też wartość miały owe publikacje, stając się zazwyczaj jedynie zapychaczami półek. Niewprawny amator najczęściej był zainteresowany "działającym" schematem, więc powielał sztampowe i czasem przy tym błędne rowiązania, drepcząc w miejscu.
    Może warto początkującym postawić poprzeczkę nieco wyżej, nawet jeżeli Elektroda z jakiegoś powodu zobowiązana jest do publikacji podobnych materiałów.

  • #25 26 Lip 2018 11:49
    Jawi_P
    Poziom 33  

    nowyARM napisał:
    Skoro stabilizator jest 1,5A to można przyjąć, że o taki prąd chodzi co daje: (14,7V-5V)*1,5A = 14,55W (na obciążeniu wydzieli się 7,5W. Dla różnych prądów i napięć sprawność będzie wahać się w granicach 30...50%.
    Używając stabilizatora impulsowego synchronicznego (np ST1S10) przy prądach 1,5A nie jest wymagane chłodzenie, sprawność 90%.
    30% a 90%. Jest różnica?

    Ja napisałem, że nie w każdym przypadku stabilizator liniowy jest na spalonej pozycji. A artykuł sugeruje odbiorcę tego rozwiązania. Fakt, zabrakło informacji o stratach, sprawności i co to oznacza dla amatora, zabrakło komentarza ze strony autora. Skoro artykuł jest dla początkujących, to zabrakło uzupełniającego opisu działania.
    Jeżeli chodzi o ST1S10 i podobne.
    Nie ma co porównywać z LM78xxx. Płytka nie może być zaprojektowana na kolanie byle jak. Częstotliwość pracy tej przetwornicy zobowiązuje. Dławik trzeba dobrać. Kondensatory nie mogą być pierwsze lepsze z szuflady. W przetwornicach w obudowach SO8 należy pomyśleć o polutowaniu termo-pada. Początkujący może mieć problem.

    Podsumowując:
    Nie jest dobrym rozwiązaniem chyba, dosłowne tłumaczenie zachodnich materiałów bez własnego komentarza, własnych porównujących rozwiązań. Choć wydaje się, że powyższa dyskusja właśnie to robi. Tylko, że co któryś post, zamiast wnieść do dyskusji coś nowego, to powtarza wcześniej wymienione wady poprzedników, no hejt normalnie, hejt. ;)
    Brakuje tylko postów typu "fajne", "zgadzam się".
    Potrzeba w artykule wspomnieć wyraźnie, że rozwiązanie jest proste, ma wady i czekamy na dyskusję ze wskazaniem lepszych rozwiązań ze schematami.

  • #26 26 Lip 2018 12:13
    3149400
    Użytkownik usunął konto  
  • #27 26 Lip 2018 12:36
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 33  

    Dajcie już spokój.

    ghost666 napisał:
    Na schemacie po lewej stronie przedstawiono bardzo prosty zasilacz UPS.

    Bardzo prosty. Aby zrozumieć zasadę działania. To jest schemat do nauki podstaw działania takich urządzeń.

  • #28 26 Lip 2018 12:56
    Janusz_kk
    Poziom 16  

    nowyARM napisał:

    Raportuj | Popraw błędy | Pomocny post? (0)
    #23 26 Lip 2018 09:55

    Jawi_P napisał:
    Przecież w artykule nie ma mowy o obciążeniu tego stabilizatora


    Skoro stabilizator jest 1,5A to można przyjąć, że o taki prąd chodzi co daje: (14,7V-5V)*1,5A = 14,55W (na obciążeniu wydzieli się 7,5W. Dla różnych prądów i napięć sprawność będzie wahać się w granicach 30...50%.


    Ze strasznie brudnego palca to wyssałeś, nigdzie nie jest napisane jakie tam będzie obciążenie, ja także daję 1,5A-rowe stabilizatory na 50-100mA obciążenia
    po to abym nie musiał dawać radiatora to po 1 a po drugie jak na procku robię dokładne odczyty adc to też nie chcę mieć śmiecia z przetwornicy i tam tez daję
    stabilizator liniowy.
    Więc są różne przypadki i do nich trzeba dobierać rozwiązania a nie szerzyć jedynie słuszną wiarę jak Ty tu robisz.