Делаем мощный источник бесперебойного питания на базе стандартного UPS, подключив к нему два КАМАЗовских аккумулятора. Так же делаем автоматическую вентиляцию при переходе на автономный режим.
Такова уж действительность, что Российские электросети заставляют самих потребителей заботиться о стабильности получаемого электричества. В нашем случае необходимо решить две важные проблемы: большое падение напряжения (характерное для жаркого/холодного времени года, когда включаются кондиционеры/электронагреватели) и полное отключение электричества («выбивание» автоматов, аварии на подстанции и т.д.).
Если первая проблема легко решается установкой автотрансформатора, позволяющего получать на выходе стабильное напряжение 220 вольт, то вторая требует организацию системы бесперебойного питания, рассчитанную на большой период автономной работы.
Организовать бесперебойное снабжение дачного дома или гаража можно при помощи модернизации компьютерных . После двух лет работы в любом ИБП деградируют внутренние аккумуляторные батареи. Иcточник бесперебойного питания с нерабочими батареями неоднократно наблюдались на радиорынке по символической цене в 1000 рублей.
Для большого времени автономной работы источник бесперебойного питания необходимо подключить к нему аккумуляторы большой емкости. Самым оптимальным вариантом будут стартерные аккумуляторы от автомобилей типа КАМАЗ - 140 АЧ. Так как в большинстве мощных источников бесперебойного питания применяются аккумуляторы общим напряжением 24 вольта, то нам понадобиться пара аккумуляторных батарей, соединенных последовательно. От состояния ваших батарей будет зависеть продолжительность автономного энергоснабжения.
В первую очередь достаем и выкидываем неисправную батарею. Для удобства подключения внешнего аккумулятора большой емкости нам необходимо сделать контактные зажимы (желательно красного и черного цветов, обозначающих плюс и минус соответственно). Для этого, на лицевой панелиисточника бесперебойного питания проделываем два отверстия, фиксируем контактные зажимы и припаиваем к ним провода, которые подходили к внутренней аккумуляторной батарее.
Продолжительный режим работы в состоянии преобразования энергии аккумулятора в напряжение 220 вольт сопровождается большим нагревом. Для предупреждения преждевременного выхода из строя решено установить на вентиляционную решетку два обычных вентилятора размером 80х80х25 мм.
Вентиляторы подключены последовательно. Для запуска вентиляторов в режиме преобразования используем светодиод, который обозначает работу источника бесперебойного питания от батареи. Припаиваем проводами выводы светодиода к обмоткам маленькой реле. К одному из контактов реле припаиваем провод от входящего плюса нашей аккумуляторной батареи. Ко второму - свободный красный провод вентилятора. Свободный черный провод вентилятора припаиваем к входящему минусу аккумуляторной батареи.
Все! Теперь, при переходе источника бесперебойного питания в режим работы от аккумуляторной батареи у нас автоматически будет включаться охлаждение.
Давно искал возможность обеспечить резервное питание для моей домашней малотоковой нагрузки (роутер, камера и т.п.). Не покупать же под такое отдельный ИБП 220В (отдельный потому, что подобные устройства, как правило, располагаются далеко от основного ПК, который у меня подключен через стандартный ИБП)! В сети (да и здесь на сайте) попадались разные самодельные штуки на базе модулей powerbank"ов и повышающих схем, но ни одного рабочего решения я так и не увидел. И вот, практически случайно, на просторах aliexpress был обнаружен такой мини-ИБП.
По ссылке предлагается ИБП с выходным напряжением 5В. Перед заказом надо списаться с продавцом и определить необходимые параметры - выходное напряжение и тип разъема на кабеле-переходнике (выход у всех моделей - стандартный USB-A male, в комплекте дается кабель-переходник). Я заказал с выходом 12В и с самым ходовым цилиндрическим разъемом 5.5x2.1mm. Цена для всех моделей одинакова.
Заявленные характеристики: выход 12 Вольт 1 Ампер,
безударное переключение на работу от аккумулятора при пропадании сети 220В, защита от КЗ и перегрузки, заряд аккумулятора возможен одновременно с питанием нагрузки. Время заряда аккумулятора до восстановления емкости 90% - 3 часа.
Пришел в непримечательной коробочке без указаний на производителя. На коробочке неизвестный китайский менеджер написал выходное напряжение.
Дополнительная информация
ИБП выглядит как стандартный блок питания, евровилка (можно заказать с американской). В сравнении с типовым блоком питания 12В - наш герой справа:
Общее качество изготовления корпуса - отличное. Ничего не люфтит, разъемы на месте, крышка батарейного отсека легко открывается и закрывается. Длина отсека позволяет вставить только незащищенные аккумуляторы.
Дополнительная информация
В комплекте - сам ИБП, кабель-переходник
и Li-Ion аккумулятор типоразмера 18650 китайского производителя FST емкостью 2600mAh.
FST () - судя по всему, китайский производитель второго эшелона, имеет свой сайт, на котором я и нашел спецификации этого аккумулятора:
По коду можно определить, что аккумулятор довольно-таки старый - изготовлен 29 апреля 2015 года.ИБП имеет на левом боку маленький переключатель на два положения (наименованы соответственно как A и B), а также два светодиода, сигнализирующие о режиме работы ИБП.
Вот так описывает режимы сам производитель:
Режим А - это основной режим ИБП. По умолчанию, питание нагрузки производится от сети 220В и одновременно осуществляется подзаряд аккумулятора (при необходимости). При потере сети 220В происходит безударный переход на питание от аккумулятора и обратный возврат на питание от сети.
Режим B - это режим обыкновенного блока питания, в этом режиме аккумулятор не задействован вообще. Может использоваться, когда надо избежать ненужного разряда аккумулятора.
А теперь - общее тестирование. Проводилось при помощи известной электронной нагрузки.
1. Тестирование блока питания.
На номинальных параметрах без проблем отработал несколько часов, температура корпуса не превышала 55 градусов. При токе 1.2А срабатывает защита от перегрузки и блок отключает выход. Восстановление происходит автоматически при устранении перегрузки.
На холостом ходу и при малой нагрузке (до 400mA) блок издает довольно громкие неприятные звуки в виде шелеста и разного скворчания.
2. Тестирование ИБП
Здесь все не так радужно. Попытка тестирования на заявленных параметрах (нагрузка 1А) закончилась отключением ИБП через 15 минут. Расчеты показывают, что это едва 20-25% емкости аккумулятора. Напряжение на клеммах аккумулятора в этот момент было примерно 3.6В. Что является причиной такого поведения - непонятно. Возможно, это перегрев блока или аккумулятора (аккумулятор был довольно-таки теплый, температура корпуса ИБП достигала 60 градусов).
Пришлось поумерить аппетиты и провести тестирование на половинной мощности (нагрузка 0.5А). В этом случае полученные результаты значительно лучше - общее время работы составило 1 час 13 минут, из аккумулятора удалось добыть 7.260Wh из примерно 9.620Wh расчетных, т.е. порядка 75%.
Отключение ИБП происходит при напряжении аккумулятора меньше 3В.
Отдельное тестирование самого аккумулятора не проводил. Правильнее будет заказать какой-нибудь фирменный среднетоковый аккумулятор типа Sanyo NCR18650GA, и повторить тестирование в составе ИБП.
С зарядкой аккумулятора в составе ИБП тоже не все чисто. Заряд осуществляется током всего лишь 160mA, и расчет показывает, что в таком режиме заряд будет продолжаться не менее 16 часов. И да, так оно и вышло в реале (как это стыкуется с заявлением производителя, что 90% заряд достигается за 3 часа - известно только ему). Отсечка заряда производится на напряжении 4.215В, что является вполне правильным значением.
3. Разборка
Разборка производится элементарно. Достаточно открутить 4 шурупа на обратной стороне ИБП, и он аккуратно распадается на две половинки. Плата к корпусу никак не крепится, а просто зажимается между двумя половинками.
К сожалению, полноценных знаний, чтобы оценить схемотехнику ИБП, не имею, поэтому приведу здесь фотографии основной платы и укажу маркировку наиболее важных компонентов. Возможно, это кому-нибудь пригодится.
Верх:
Низ:
Качество пайки - удовлетворительное. Флюс не отмыт, некоторые детали припаяны криво-косо (присмотритесь, как припаян трансформатор - только одной стороной, вторая висит в воздухе!).
Кстати говоря, неприятный шум при работе на малой нагрузке, о котором я писал выше, значительно ослаб после того, как я тщательно отмыл плату от остатков флюса и всякой грязи. Хотя может и совпадение, конечно…
4. Выводы
Как обычно у китайской техники, параметры завышены ровно в два раза. Однако учитывая практически уникальную функциональность этого ИБП на сегодняшний день и то, что для планируемой нагрузки в виде камеры мне нужно меньше 500mA, покупка себя оправдала.
P.S. Для последователей (если таковые найдутся) могу посоветовать договариваться с продавцом о покупке без аккумулятора.
Наиболее известны компьютерные источники бесперебойного питания (ИБП, или UPS). Обычного компьютерного бесперебойника хватает на несколько минут , необходимых для того, чтобы пользователь успел сохранить данные и завершить работу в штатном режиме. Вести речь о долговременном питании множества приборов потребления в данном случае бесполезно. Если необходимо обеспечить работу систем «умного дома», приборов отопления или другой бытовой техники, то понадобится более мощное устройство, рассчитанное на долговременную работу. Можно приобрести готовый прибор, но для людей подготовленных и разбирающихся в электротехнике привлекателен вариант самостоятельного изготовления бесперебойника. Это поможет в какой-то степени сэкономить деньги, даст возможность применить свои навыки и получить в результате устройство, максимально соответствующее потребностям конкретного потребителя.
Обеспечить бесперебойное питание приборов в течение достаточно длительного времени могут только устройства на основе мощных и емких аккумуляторов, для которых надо использовать зарядное устройство соответствующей мощности и инвертор, преобразующий постоянное напряжение в стандартные 220 В. Наибольшую сложность будет представлять именно изготовление инвертора, поскольку от того, какой он выдает синус - чистый или меандр разных типов - зависит, какие приборы смогут быть запитаны от полученного комплекта. Некоторые устройства не воспринимают импульсное напряжение с большим числом высокочастотных гармоник — это надо учитывать, планируя создание ИБП.
Большинство пользователей предпочитают использовать готовый инвертор заводской сборки, поскольку обеспечить необходимую частоту для дома и всех потребителей достаточно сложно.Что потребуется?
Для изготовления ИБП своими руками в первую очередь потребуются аккумуляторы от мощного автомобиля
- КамАЗа или иного подобного грузовика. Необходимо использовать пару аккумуляторов на 12 В, соединенных последовательно и обладающих емкостью от 190 А·ч. Устройства малой емкости заряжаются быстрее, но более требовательны к режиму зарядки и болезненно реагируют на перезаряд. Кроме того, понадобится зарядное устройство, обладающее достаточной мощностью, и инвертор.
Маломощный импульсный блок питания можно использовать в самых разных радиолюбительских конструкциях. Схема такого ИБП отличается особой простотой, поэтому может быть повторена даже начинающими радиолюбителями.
Основные параметры БП:
Входное напряжение - 110-260В 50Гц
Мощность - 15 Ватт
Выходное напряжение - 12В
Выходной ток - не более 0,7А
Рабочая частота 15-20кГц
Исходные компоненты схемы можно достать из подручного хлама. В мультивибраторе использовались транзисторы серии MJE13003, но при желании можно заменить на 13007/13009 или аналогичные. Такие транзисторы легко найти в импульсных блоках питания (в моем случае были сняты из компьютерного БП).
Конденсатор по питанию подбирается с напряжением 400 Вольт (в крайнем случае, на 250, чего очень не советую)
Стабилитрон использован отечественный типа Д816Г или импортный с мощностью порядка 1 ватт.
Диодный мост - КЦ402Б, можно использовать любые диоды с током 1 Ампер. Диоды нужно подобрать с обратным напряжением не менее 400 вольт. Из импортного интерьера можно ставить 1N4007 (полный отечественный аналог КД258Д) и другие.
Импульсный трансформатор - ферритовое кольцо 2000НМ, размеры в моем случае К20х10х8, но были использованы и также большие кольца, при этом намоточные данные не менял, работало нормально. Первичная обмотка (сетевая) состоит из 220 витков с отводом от середины, провод 0,25-0,45мм (больше нет смысла).
Вторичная обмотка в моем случае содержит 35 витков, что обеспечивает на выходе порядка 12 Вольт. Провод для вторичной обмотки подбирается с диаметром 0,5-1мм. Максимальная мощность преобразователя в моем случае не более 10-15 ватт, но мощность можно изменить подбором емкости конденсатора С3 (при этом, намоточные данные импульсного трансформатора уже меняются). Выходной ток такого преобразователя порядка 0,7А.
Сглаживающую емкость (С1) подобрать с напряжением 63-100Вольт.
На выходе трансформатора стоит использовать только импульсные диоды, поскольку частота достаточно повышена, обычные выпрямительные могут и не справится. FR107/207 пожалуй, самые доступные из импульсных диодов, часто встречаются в сетевых ИБП.
БП не имеет никаких защит от короткого замыкания, поэтому не следует замыкать вторичную обмотку трансформатора.
Перегрев транзисторов не замечал, с выходной нагрузкой 3 Ватт (светодиодная сборка) они ледяные, но на всякий случай можно установить на небольшие теплоотводы.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | MJE13003 | 2 | 13007/13009 | В блокнот | |
| VDS1 | Диодный мост | КЦ402А | 1 | Либо другой маломощный | В блокнот | |
| VDS2 | Диодный мост | 1 | Любой до 2А | В блокнот | ||
| VD1 | Стабилитрон | Д816Г | 1 | В блокнот | ||
| С1 | 220 мкФ 440В | 1 | В блокнот | |||
| С2 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ х 16В | 1 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 2.2 мкФ х 630В | 1 | Пленочный |
У многих пользователей ПК есть в наличии старые отработавшие свой срок ИБП. Частая их причина нетрудоспособности - это выход из строя аккумуляторов. Так как замена на новые батареи нерентабельна, а порой просто невозможна из-за отсутствия аналогов, эти устройства попросту валяются без дела или выбрасываются на помойку.
Но можно дать вторую жизнь ИБП, сделав из него очень полезное устройство - инвертор, преобразующий 12 в бортовой сети автомобиля в необходимое для некоторых приборов 220 в. Притом, что заводская версия инвертора обойдется в немалые деньги, а так вы сэкономите деньги, и сделаете из хлама нужную вещь.
Итак, первое, что нужно сделать - это удалить старые, потекшие батареи. Они достаточно просто демонтируются, сняв нижнюю крышку и отключив провода питания. Если остались следы потекшего электролита, чистим корпус от кристаллов окисления.
Такая операция обеспечит устранение дальнейшего вытекания кислоты, а также значительно облегчит вес аппарата.
Изменение схемы подключения
По конструкции бесперебойники отличаются, но принцип действия у них один и тот же - преобразовывать напряжение 12 в в 220 в. То есть в каждой модели присутствует плата с электронным преобразователем напряжения. Он-то нам и нужен. Но есть одно условие, он должен быть рабочим.
Так как приборы, которые будут подключаться к этому устройству имеют стандартную вилку на 220 в, необходимо на боковой или задней панели, установить обычную бытовую розетку для скрытой проводки. К ней-то и припаиваем провода выхода с преобразователя 220 в, которые ранее подходили к специальным трехрожковым вилкам на задней панели ИБП.
В первом и во втором случае, провода припаивают к тем, что шли на батарею ИБП. Очень важно соблюсти полярность подключения. Красный провод - это плюс, а черный - минус.
Как и в сети авто, так и в ИБП эти цвета должны совпадать. Лучше всего, конечно, проверить полярность мультиметром, чтобы наверняка.
Такая схема подключения предусматривает моментальную работу устройства при его подключении. Если вы хотите сделать включение через тумблер или автомат, то просто в проводе, идущем от АКБ автомобиля разрываем «плюс» и присоединяем один провод на вход, а другой на выход автомата, закрепленного на корпусе ИБП. Таким образом разрывается питание инвертора, когда это необходимо.
Тонкости в работе
Следует понимать, что такое устройство не выдаст большую мощность. Как правило. она составляет не более 150 Вт, но этого вполне достаточно для подключения небольшого телевизора, ноутбука и другой слаботочной техники.
Почему не заряжается аккумулятор автомобиля от зарядного устройства