مصدر طاقة غير منقطع 12 فولت ، 2 أمبير: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

دخول مسابقة توريد الطاقة

يرجى التصويت لي إذا وجدت هذا Instructable مفيدًا

ما هو مصدر الطاقة غير المنقطع؟

مقتطف من ويكيبيديا

"مصدر الطاقة غير المنقطع ، أيضًا مصدر الطاقة غير المنقطع ، UPS أو البطارية الاحتياطية ، هو جهاز كهربائي يوفر طاقة طارئة للحمل عند انقطاع مصدر طاقة الإدخال أو مصدر الطاقة الرئيسي. يختلف UPS عن نظام طاقة مساعد أو طارئ أو مولد احتياطي من حيث أنه سيوفر حماية شبه فورية من انقطاعات طاقة الإدخال ، من خلال توفير الطاقة المخزنة في البطاريات."

لاحظ أن UPS هو حل قصير المدى فقط ، وسيعتمد توفر الطاقة على الحمل المتصل بـ UPS.

لماذا UPS 12V؟

تعتمد معظم المعدات الإلكترونية الحديثة في منازلنا وحولها فقط على مصدر طاقة المرافق. عندما تنقطع الطاقة ، تنقطع أيضًا جميع أجهزتنا الإلكترونية الحديثة. هناك بعض الحالات التي يكون فيها هذا غير مرغوب فيه ، لتسمية زوجين فقط:

• أنظمة الإنذار
• أنظمة التحكم في الدخول
• اتصال الشبكة
• أنظمة الهاتف
• أضواء الأمن / الطوارئ

تعمل كل هذه الأنظمة عادةً بجهد 12 فولت ، ويمكن توصيلها بسهولة بمزود طاقة بجهد 12 فولت.

مكونات UPS

يتكون UPS من 3 أجزاء:

1. محول
2. مصدر طاقة منظم
3. شاحن بطارية
4. بطارية احتياطية

سأخوض في كل خطوة ، وأشرح كيفية بناء UPS موثوق به 12 فولت باستخدام أي مكونات خاصة.

الخطوة 1: المحولات

يستخدم 12V UPS محولًا قياسيًا جاهزًا ومتوفرًا لدى جميع موردي معدات الأمان الرائدين. يجب أن يكون خرج المحول بين 16 إلى 17 فولت تيار متردد ، ومُصنَّفًا حتى 3 أمبير. أفضّل دائمًا الإفراط في التصميم ، لذلك سأصمم UPS 2A بحيث يتم تصنيفها بحد أقصى 3A.

قام بعض الموردين بتركيب محولات بالفعل في حاوية ، مع حماية إضافية للتيار الزائد وزيادة التيار.

الخطوة 2: منظم إمداد الطاقة

يجب أن يكون UPS قادرًا على توفير التيار المقنن باستمرار بجهد الخرج المقنن ، دون الاعتماد على البطارية الاحتياطية للحصول على المساعدة. لذا فإن الخطوة الأولى ستكون تصميم مصدر طاقة بجهد 12 فولت.

ستكون البداية الجيدة هي استخدام منظم الجهد LM317. قبل أن ننظر إلى التصنيف الحالي للجهاز ، لنبدأ بجهد الخرج المنظم. على الرغم من أننا جميعًا معتادون على الإشارة إلى نظام 12V ، إلا أنه في الواقع عادة ما يكون نظام 13.8V. هذا الجهد هو الجهد المشحون بالكامل لبطارية SLA القياسية. لذلك بالنسبة لجميع الحسابات ، سأستخدم 13.8 فولت.

لحساب قيم المكونات ، ارجع إلى ورقة البيانات LM317. إنها تنص على أن:

الصوت = 1.25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

وأن Iadj نموذجي يقتصر على 50uA.

للبدء ، اخترت قيمة R1 لتكون 1Kohm ، لذلك

الصوت = 1.25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

13.8 = 1.25 (1 + R2 / 1K) + 50uA × R2

13.8 = 1.25 + 1.25 / 10E3 × R2) + 50E-6 × R2

12.55 = 0.00125 R2 + 0.00005 R2

12.55 = 0.0013 R2

R2 = 9.653 كيلو أوم

لكن القيمة 9.653Kohm ليست قيمة مقاومة قياسية ، لذلك سيتعين علينا استخدام مقاومات متعددة للاقتراب من هذه القيمة. سيكون الحل الأفضل هو وضع مقاومين على التوازي. أي مقاومتين على التوازي ، سيكون لهما دائمًا مقاومة مشتركة أقل من المقاوم الأقل قيمة. لذلك اجعل المقاوم R2a 10Kohm.

1 / R2 = 1 / R2a + 1 / R2b

1 / 9.653 ك = 1/10 ك + 1 / R2b

1 / 9.653 ك - 1/10 ك = 1 / R2b

R2b = 278 كيلو أوم

R2b كـ 270 كيلوبايت

R2 = 9.643Kohm ، قريبة بما يكفي لما نحتاج إليه.

مكثف 1000 فائق التوهج ليس حرجًا ، لكن هذه قيمة جيدة. مكثف 0.1 فائق التوهج يقلل تذبذبات جهد الخرج

لدينا الآن مصدر طاقة 13.8 فولت ، مصنّف عند 1.5 أمبير وفقًا لورقة البيانات.

الخطوة الثالثة: شاحن البطارية

لاستخدام مصدر الطاقة الخاص بنا كشاحن للبطارية ، نحتاج إلى قصر تيار الشحن على البطارية. يمكن أن يوفر مصدر الطاقة 1.5 أمبير فقط كحد أقصى ، لذلك ستكون الخطوة التالية هي إلقاء نظرة على الدائرة ببطارية متصلة بالمخرج. مع ارتفاع جهد البطارية (الشحن) ، سينخفض تيار الشحن. مع بطارية مشحونة بالكامل تبلغ 13.8 فولت ، سينخفض تيار الشحن إلى الصفر.

سيتم استخدام المقاوم الموجود على الخرج للحد من التيار لتصنيف LM317. نحن نعلم أن جهد الخرج لـ LM317 ثابت عند 13.8 فولت. يبلغ جهد بطارية SLA الفارغة حوالي 12.0 فولت. أصبح حساب R بسيطًا الآن.

R = V / I

R = (13.8 فولت - 12 فولت) / 1.5 أمبير

R = 1.2 أوم

الآن ، الطاقة المشتتة في المقاوم هي

P = I ^ 2 R

P = 1.5 ^ 2 × 1.2

P = 2.7 واط

الخطوة 4: مضاعفة التيار إلى 3A كحد أقصى

بدلاً من استخدام منظمات أكثر تكلفة تم تصنيفها لـ 3A ، اخترت الاستمرار في استخدام LM317 القياسي. لزيادة التصنيف الحالي لـ UPS ، قمت ببساطة بإضافة دائرتين معًا ، وبالتالي مضاعفة التصنيف الحالي.

ولكن هناك مشكلة عند توصيل اثنين من مصادر الطاقة معًا. على الرغم من احتساب الفولتية الناتجة الخاصة بهم لتكون متطابقة تمامًا ، فإن الاختلافات في المكونات ، بالإضافة إلى تخطيط لوحة الكمبيوتر الشخصي ستؤدي إلى مصدر طاقة واحد يأخذ دائمًا غالبية التيار. للتخلص من ذلك ، تم أخذ النواتج المدمجة بعد المقاومات المحددة الحالية ، وليس على إخراج المنظم نفسه. هذا يضمن أن فرق الجهد بين المنظمين يتم امتصاصه بواسطة مقاومات الإخراج.

الخطوة 5: الدائرة النهائية

لم أتمكن من الحصول على مقاومات 1R2 ، 3W ، لذلك قررت استخدام العديد من المقاومات لتكوين المقاوم 1R2. لقد حسبت قيمًا مختلفة للمقاوم المتسلسل / المتوازي ، ووجدت أن استخدام ستة مقاومات 1R8 ينتج عنه 1R2. بالضبط ما احتاجه. تم الآن استبدال المقاوم 1R2 3W بستة مقاومات 1R8 0.5W.

إضافة أخرى إلى الدائرة هي ناتج انقطاع التيار الكهربائي. سيكون هذا الخرج 5 فولت عندما تكون الطاقة الرئيسية موجودة ، و 0 فولت أثناء انقطاع التيار الكهربائي. تسهل هذه الإضافة توصيل UPS بالأنظمة التي تتطلب أيضًا إشارة حالة الشبكة الرئيسية. تشتمل الدائرة أيضًا على مؤشر LED للوضع على اللوحة.

أخيرًا ، تمت إضافة فتيل حماية إلى خرج 12 فولت من UPS.

الخطوة 6: لوحة الكمبيوتر الشخصي

ليس الكثير لقوله هنا.

لقد صممت لوحة كمبيوتر بسيطة باستخدام الإصدار المجاني من Eagle. تم تصميم لوحة الكمبيوتر الشخصي بحيث يمكن لحام عروات الفصل السريع غير المعزولة بلوحة الكمبيوتر الشخصي. هذا يسمح بتركيب لوحة UPS الكاملة أعلى البطارية.

تأكد من إضافة أحواض حرارية ذات حجم مناسب لمنظمي LM317.