En aquest breu tutorial aprenem a fer-ho dissenyar un circuit SAI personalitzat a casa utilitzant components normals com ara alguns IC NAND i alguns relés.
Què és un SAI?
Els SAI que signifiquen font d’alimentació ininterrompuda són inversors dissenyats per proporcionar una alimentació de corrent altern a una càrrega connectada sense una mínima interrupció, independentment de fallades o fluctuacions sobtades d’alimentació o, fins i tot, d’un apagat.
Un SAI és útil per a ordinadors i altres equips d’aquest tipus que impliquen un tractament crític de les dades i que no poden permetre la interrupció de la xarxa durant una operació vital de processament de dades.
Per a aquests equips, el SAI és molt útil a causa de la seva còpia de seguretat instantània de la càrrega i perquè proporciona a l’usuari un temps suficient per guardar les dades crucials de l’ordinador, fins que es restaura l’alimentació real de la xarxa.
Això significa que un SAI ha de ser extremadament ràpid amb el seu canvi de xarxa a inversor (mode de còpia de seguretat) i viceversa durant un possible mal funcionament de la xarxa elèctrica.
En aquest article aprenem a fer un SAI senzill amb totes les funcions mínimes, assegurant-nos que s’ajusta als fonaments anteriors i proporciona a l’usuari una potència ininterrompuda de bona qualitat al llarg de les seves operacions.
Etapes UPS
Un circuit bàsic de SAI tindrà les següents etapes fonamentals:
1) Un circuit inversor
2) Una bateria
3) Un circuit de carregador de bateria
4) Una etapa de circuit de canvi amb relés o altres dispositius com triacs o SSR.
Ara anem a saber com es poden construir i integrar les etapes del circuit anterior per implementar un sistema raonablement decent Sistema SAI .
Diagrama de blocs
Les fases funcionals esmentades d'una font d'alimentació ininterrompuda es podrien entendre detalladament a través del següent diagrama de blocs:
Aquí podem veure que la funció principal de canvi de SAI es duu a terme per un parell de fases de relés DPDT.
Tots dos relés DPDT s’alimenten des d’una font o adaptador de 12 V CA a CC.
Es pot veure el relé DPDT del costat esquerre controlant el carregador de bateria. El carregador de bateria s’alimenta quan la xarxa de CA està disponible a través dels contactes del relé superior i subministra l’entrada de càrrega a la bateria mitjançant els contactes del relé inferior. Quan falla la xarxa de CA, els contactes del relé canvien als contactes N / C. Els contactes del relé superior desconnecten el carregador de bateria, mentre que els contactes inferiors connecten ara la bateria amb l’inversor per iniciar el funcionament del mode inversor.
Els contactes de relés del costat dret s’utilitzen per canviar de xarxa de corrent altern a la xarxa de corrent altern de l’inversor i viceversa.
Un disseny pràctic de SAI
En la discussió següent intentarem entendre i dissenyar un circuit de SAI pràctic.
1) L’inversor.
Atès que un SAI ha de fer front a aparells electrònics crucials i sensibles, l’etapa d’inversors implicada ha d’estar raonablement avançada amb la seva forma d’ona, és a dir, és possible que no es recomani un inversor d’ona quadrada normal per a un SAI i, per tant, per al nostre disseny ens assegurem que aquesta condició és adequadament atesa.
Tot i que he publicat molts circuits inversors en aquest lloc web, inclosos els sofisticats Tipus d’ona sinusoïdal PWM Aquí seleccionem un disseny completament nou per fer l'article més interessant i afegirem un nou circuit inversor a la llista
El disseny de SAI utilitza només un sol IC 4093 i, tanmateix, és capaç d'executar una bona ona sinusoïdal modificada per PWM funcions a la sortida.
Llista de peces
- Portes N1 --- N3 NAND de IC 4093
- Mosfets = IRF540
- Transformador = 9-0-9V / 10 amperes / 220V o 120V
- R3 / R4 = pot de 220k
- C1 / C2 = 0,1uF / 50V
- Totes les resistències són 1K 1/4 watt
Funcionament del circuit inversor
El IC 4093 consta de 4 portes NAND tipus Schmidt , aquestes portes estan configurades i disposades adequadament al circuit inversor mostrat anteriorment, per implementar les especificacions requerides.
Una de les portes N1 està configurada com a oscil·lador per produir 200 Hz, mentre que una altra porta N2 es connecta com a segon oscil·lador per generar impulsos de 50Hz.
La sortida de N1 s’utilitza per conduir els mosfets connectats a una velocitat de 200Hz mentre que la porta N2 juntament amb les portes addicionals N3 / N4 commuta els mosfets alternativament a la velocitat de 50Hz.
Això és per assegurar-se que els mosfets mai no es puguin conduir simultàniament des de la sortida de N1.
Les sortides de N3, N4 trenquen els 200Hz de N1 en blocs alterns d’impulsos que són processats pel transformador per produir una CA PWM als 220V previstos.
D’aquesta manera es conclou l’etapa d’inversors del nostre tutorial de creació d’UPS
La següent etapa explica el circuit de relés de canvi , i com s’ha de connectar l’inversor anterior amb els relés de commutació per facilitar la còpia de seguretat automàtica de l’inversor i les operacions de càrrega de la bateria en cas de fallada de xarxa i viceversa.
Etapa de canvi de relés i circuit del carregador de bateria
La imatge següent mostra com es pot configurar la secció del transformador del circuit de l’inversor amb alguns relés per implementar el canvi automàtic per al disseny de SAI proposat.
La figura també mostra un circuit de carregador de bateries automàtic senzill utilitzant l'IC 741 al costat esquerre del diagrama.
Primer aprenem com es connecten els relés de canvi i després podem continuar amb l'explicació del carregador de bateria.
En total, hi ha 3 conjunts de relés que s’utilitzen en aquesta etapa:
1) 2 números de relés SPDT en forma de RL1 i RL2
2) Un relé DPDT com a RL3a i RL3b.
RL1 s’uneix amb el circuit del carregador de bateria i controla el nivell de càrrega de tall alt / baix de la bateria i determina quan la bateria necessita es pot utilitzar per al convertidor i quan s’ha d’eliminar.
L’SPDT RL2 i el DPDT (RL3a i RL3b) s’utilitzen per a les accions de canvi instantani durant una fallada d’alimentació i restauració. Els contactes RL2 s’utilitzen per connectar o desconnectar l’aixeta central del transformador amb la bateria en funció de la disponibilitat o absència de xarxa.
RL3a i RLb, que són els dos conjunts de contactes del relé DPDT, es converteixen en responsables de canviar la càrrega a través de la xarxa de l’inversor o de la xarxa elèctrica durant els períodes d’aturada o de restauració.
Les bobines de RL2 i DPDT RL3a / RL3b s’uneixen amb un 14V Font d'alimentació de manera que aquests relés s’activen i es desactiven ràpidament en funció de l’estat de la xarxa d’entrada i fan les accions de canvi necessàries. Aquest subministrament de 14V també s’utilitza com a font per carregar la bateria de l’inversor mentre hi hagi corrent elèctrica disponible.
La bobina del RL1 es pot veure connectada amb el circuit opamp que controla la càrrega de la bateria de la bateria i garanteix que el subministrament a la bateria des de la font de 14V es tallarà tan aviat com assoleixi el mateix valor.
També s’assegura que, mentre la bateria està en mode inversor i la consumeix la càrrega, el seu nivell de descàrrega inferior mai baixa d’11V i talla la bateria de l’inversor quan arriba a aquest nivell. Aquestes dues operacions són executades pel relé RL1 en resposta a les ordres opamp.
El procediment de configuració del circuit de carregador de bateria del SAI anterior es pot aprendre en aquest article que descriu com es fa un carregador de bateria de tall alt amb IC 741
Ara només ha d’integrar totes les etapes anteriors per executar un SAI petit d’aspecte decent, que es podria utilitzar per proporcionar una alimentació ininterrompuda al vostre PC o a qualsevol altre gadget similar.
Ja està, conclou el nostre tutorial per dissenyar un circuit personal de SAI que qualsevol aficionat nou pot fer fàcilment seguint la guia detallada anterior.
Anterior: Circuits de ventilador de CC controlats per temperatura Arduino Següent: Circuit del controlador de velocitat del motor d’inducció de 3 fases
