Untuk memastikan kelancaran operasi Untuk perangkat elektronik apa pun, perlu dilakukan cadangan daya, atau dengan kata lain, memasukkan sumber listrik tambahan (cadangan) ke dalam rangkaian. Untuk menjamin pengoperasian yang berkelanjutan, setidaknya diperlukan satu sumber listrik independen. Biasanya ini adalah baterai.

Bagian terbaik dari tugas ini adalah kemudahan implementasinya. Untuk menyediakan cadangan daya pada sirkuit elektronik berdaya rendah, hanya tiga komponen yang cukup: dioda penyearah, penghambat Dan baterai.

Skema reservasi

Skema cadangan daya mungkin terlihat seperti ini:

Gambar 1. Rangkaian cadangan daya sederhana perangkat.

Rangkaian secara konvensional terdiri dari tiga bagian: jaringan (sisi kiri rangkaian), ke terminal keluaran 2-3 yang menghubungkan perangkat elektronik (sisi kanan rangkaian); baterai GB1 dihubungkan secara paralel dengan output sumber listrik melalui resistor pengisian R1 dan dioda beban VD1.

Untuk pengoperasian normal rangkaian catu daya, tegangannya harus sedikit lebih tinggi dari tegangan pengenal baterai GB1. Jika tegangan catu daya tidak mencukupi, baterai GB1 akan selalu dalam keadaan kurang terisi, yang akan mempercepat penurunan kinerjanya. Jika tegangan catu daya jauh lebih tinggi daripada tegangan baterai, maka akan terjadi pengisian daya yang berlebihan dengan penurunan kinerja dini, dan sebagai tambahan, saat perangkat diberi daya dari baterai dalam mode cadangan daya, kekurangan tegangan suplai mungkin terjadi. Hal ini penting untuk pengoperasian sirkuit dari catu daya stabil yang tidak memiliki stabilisasi tegangan sendiri.

Prinsip operasi

Sirkuit yang disajikan untuk dipertimbangkan memiliki dua mode operasi, yang masuk akal untuk dipertimbangkan:

Pola makan biasa

Mari kita lihat Gambar 2.

Gambar 2. Catu daya rangkaian normal.

Dalam mode normal, catu daya utama memasok energi ke perangkat elektronik dan sekaligus mengisi daya baterai GB1 melalui resistor pengisian R1. VD1 terkunci dalam mode ini karena terdapat peningkatan potensial pada katodanya dari sumber listrik relatif terhadap potensial listrik anoda yang dihubungkan ke baterai. Hal ini menghilangkan terjadinya pengisian daya yang terlalu besar ketika daya baterai sangat habis, dan sumber daya kelebihan beban. Arus pengisian maksimum dibatasi oleh R1. Idealnya, baterai harus dipilih sedemikian rupa sehingga ketika baterai terisi penuh, arus yang besarnya sama dengan arus bocor baterai mengalir melaluinya.

Panah merah menunjukkan arus. Arus catu daya adalah jumlah arus perangkat elektronik dan arus pengisian baterai.

Modus cadangan

Mari kita beralih ke Gambar 3.

Gambar 3. Mode daya cadangan.

Ketika tegangan dari sumber listrik hilang atau berkurang secara signifikan, ketika potensial listrik pada katoda dioda VD1 menjadi lebih rendah dari potensial anoda yang terhubung ke baterai, dioda terbuka dan arus beban utama mengalir melaluinya, memberi daya pada baterai. perangkat. Sebagian arus beban juga akan mengalir melalui R1. Arus beban ditunjukkan dengan panah hijau.

Ketika tegangan dari sumber listrik dipulihkan, potensi listrik katoda meningkat lagi, dioda dimatikan, dan rangkaian masuk ke mode daya normal, di mana perangkat disuplai dengan energi dari sumber listrik dan baterai. GB1 dikenakan biaya.

Jika di rangkaian ini Anda menggunakan baterai yang terbuat dari baterai galvanik konvensional, maka resistor R1 harus dikeluarkan dari rangkaian untuk menghilangkan proses pengisian yang tidak disesuaikan. Ketika energi unsur-unsur habis, harus diganti dengan yang baru.

Pada artikel ini, kita akan melihat cara membuat catu daya cadangan baterai untuk perangkat elektronik kecil agar tidak pernah kehilangan daya.

Ada banyak perangkat elektronik yang harus dialiri listrik secara terus menerus dan tanpa gangguan. Contoh bagus dari perangkat tersebut adalah jam alarm. Jika listrik padam di tengah malam dan alarm Anda tidak berbunyi tepat waktu, Anda bisa melewatkan rapat penting. Solusi paling sederhana untuk masalah ini adalah sistem tenaga cadangan baterai. Jadi, jika daya dari sumber eksternal turun di bawah ambang batas tertentu, baterai secara otomatis mengambil alih beban dan terus memberi daya pada semuanya hingga daya eksternal pulih kembali.

Komponen

• Catu daya DC;
• baterai;
• kompartemen baterai;
• penstabil tegangan (opsional);
• resistor 1 kOhm;
• 2 dioda (dengan arus maju yang diizinkan melebihi arus dari sumber listrik);
• konektor laki-laki untuk tegangan konstan;
• konektor betina untuk tegangan konstan.

Diagram skematik

Ada berbagai jenis sistem cadangan baterai, dan jenis sistem yang Anda pilih sangat bergantung pada daya yang Anda gunakan. Untuk proyek ini, saya merancang rangkaian sederhana yang dapat digunakan untuk memberi daya pada elektronik berdaya rendah yang beroperasi pada 12 volt atau lebih rendah.

Pertama, kita membutuhkan catu daya DC. Sumber seperti itu sangat umum dan tersedia dalam berbagai voltase dan peringkat arus. Catu daya dihubungkan ke rangkaian melalui konektor daya DC. Kemudian dihubungkan ke dioda pemblokiran. Dioda pemblokiran mencegah arus mengalir dari sistem baterai cadangan kembali ke sumber listrik. Selanjutnya baterai dihubungkan melalui resistor dan dioda lainnya. Resistor memungkinkan baterai diisi secara perlahan oleh catu daya, dan dioda menyediakan jalur arus resistansi rendah antara baterai dan rangkaian akhir, sehingga baterai dapat memberi daya pada rangkaian akhir jika tegangan keluaran catu daya turun terlalu rendah. Jika rangkaian yang Anda nyalakan memerlukan catu daya yang diatur, maka Anda cukup menambahkan pengatur tegangan di bagian akhir.

Jika Anda menyalakan Arduino atau mikrokontroler serupa, perlu diperhatikan bahwa pin V in sudah terhubung ke pengatur tegangan onboard. Jadi Anda dapat menerapkan tegangan apa pun antara 7 dan 12 volt ke pin V in.

Memilih nilai resistor

Pemilihan nilai resistor harus dilakukan dengan hati-hati agar tidak terjadi pengisian baterai yang berlebihan secara tidak sengaja. Untuk mengetahui nilai resistor yang akan digunakan, Anda harus terlebih dahulu mempertimbangkan sumber listriknya. Saat Anda bekerja dengan catu daya yang tidak diatur, tegangan keluaran tidak konstan. Ketika rangkaian yang ditenagai olehnya dimatikan atau diputus, tegangan pada terminal keluaran sumber meningkat. Tegangan rangkaian terbuka ini dapat mencapai nilai satu setengah kali lebih tinggi dari tegangan yang tertera pada kotak catu daya. Untuk memeriksanya, ambil multimeter dan ukur tegangan pada terminal keluaran catu daya ketika tidak ada yang terhubung dengannya. Ini akan menjadi tegangan maksimum catu daya.

Baterai NiMH dapat diisi dengan aman pada arus pengisian C/10, atau sepersepuluh dari kapasitas baterai per jam. Namun, menerapkan jumlah arus yang sama setelah baterai terisi penuh dapat merusak baterai. Jika baterai diperkirakan akan terus diisi dayanya selama jangka waktu tidak terbatas (seperti dalam sistem cadangan baterai), maka arus pengisian daya harus sangat rendah. Idealnya, arus muatan harus sama dengan C/300 atau bahkan kurang.

Dalam kasus saya, saya akan menggunakan kotak baterai ukuran AA dengan baterai 2500mAh. Untuk alasan keamanan, saya memerlukan arus pengisian 8mA atau kurang. Berdasarkan hal tersebut, kita dapat menghitung berapa nilai resistor yang kita perlukan.

Untuk menghitung resistansi yang diperlukan dari resistor Anda, mulailah dengan menentukan tegangan rangkaian terbuka dari catu daya, lalu kurangi tegangan baterai yang terisi penuh. Ini akan memberi Anda tegangan pada resistor. Untuk menentukan resistansi, bagilah perbedaan tegangan dengan arus maksimum. Dalam kasus saya, tegangan rangkaian terbuka dari catu daya adalah 9V, dan tegangan pada baterai sekitar 6V. Ini memberikan perbedaan tegangan 3V. Membagi 3 volt ini dengan arus 0,008 amp menghasilkan nilai resistansi 375 ohm. Oleh karena itu, nilai resistor kita minimal harus 375 Ohm. Untuk keamanan tambahan saya menggunakan resistor 1k ohm. Namun, perlu diingat bahwa menggunakan resistor bernilai lebih tinggi akan memperlambat pengisian baterai secara signifikan. Namun hal ini tidak menjadi masalah jika sistem daya cadangan sangat jarang digunakan.

Prolog

Berbekal CAD dan buku teks, draf, pensil, dan GOOGLE, mari mulai mendesain. Mari kita mulai dengan sesuatu yang sederhana - sistem tenaga perangkat.

Katering

Bus dua belas volt adalah yang utama. Ini memasok daya ke jembatan yang memompa arus ke belitan tegangan rendah dari transformator jaringan linier. Dari situ kami memberi daya pada driver transistor yang termasuk dalam jembatan. Relai peralihan jaringan juga akan diberi daya dari bus ini.

Bus lima volt diperlukan untuk memberi daya pada sirkuit mikro ACS712, chip logika, LCD karakter, dll.

Bus tiga volt akan memberi daya pada “otak” perangkat – STM32F100C8T6B MK.

Penyimpangan liris

Untuk kejelasan, bagian diagram digambar di Proteuse v 7.7. Perpustakaannya tidak memuat semua komponen yang digunakan, sehingga beberapa komponen diganti dengan analog. Diagram terakhir dan lengkap akan dalam format Dip Trace CAD. Dengan semua komponen yang disetujui. Tapi itu ada di artikel selanjutnya.

Gambar dapat diklik.

Driver bus 5 dan 3,3 Volt disusun pada stabilisator LDO 1% tipe NCP1117STxx. Catu daya analog modul ADC diambil dari bus 3,3 Volt melalui induktansi, kapasitor penghalus dan pemblokiran. Lahan analog juga layak untuk dibagi. Namun hal ini tidak terjadi pada rangkaian ini, karena pengukurannya tidak kritis, dan kesalahan beberapa digit tidak akan menyebabkan "gangguan" pada perangkat. Mari kita terapkan filter perangkat lunak - rata-rata bergerak - dan bahkan mungkin mencapai kesalahan satu digit.

Pengukuran saat ini dan perlindungan kelebihan beban

Untuk perlindungan cepat terhadap kelebihan beban atau korsleting pada belitan tegangan rendah transformator linier, kami memasang shunt arus. Kami akan memperkuat sinyal dari shunt menggunakan op-amp dan menggunakan komparator kami akan merakit rangkaian perbandingan dengan kait. Kami akan memasukkan data kelebihan beban ke MK, dan juga menutupnya berdasarkan sinyal ini. SEMUA kunci jembatan.

Video singkat yang mensimulasikan pengoperasian proteksi arus disajikan di bawah ini.

Bagian kekuatan

Gambar dapat diklik.

Jembatan transistor “mengandalkan” shunt arus untuk memberikan perlindungan kerja cepat. Output jembatan melalui filter LC, dirancang untuk frekuensi cutoff ~ 1 kHz, diumpankan ke belitan transformator tegangan rendah. Ada baiknya membicarakan filter dan transformator secara lebih rinci.

Perhitungan filter dilakukan dalam program "RL Kalkulator" dengan link ke apa yang disebut off. Saya tidak dapat menemukan situsnya lagi. Itu sebabnya saya memposting arsip dengan kalkulator di sini. Berikut screenshot perhitungannya.

Induktansi yang dihasilkan sebesar 10 milihenry cukup mengesankan. Tapi kapasitasnya ternyata lumayan. Karena kita mempunyai keluaran variabel dari filter, kita tidak dapat bertahan dengan kapasitor polar. Saya memasang dua kapasitor keramik secara paralel ke dalam rangkaian - 4,7 μF, X7R, 25V (1206).

Throttle dihitung menggunakan data yang diterima menggunakan program Coil32. Berikut ini tautan ke arsip dengan program tersebut. Saya memilih cincin ferit untuk tersedak dengan parameter berikut: Cincin N87 R25x15x10. Berikut adalah screenshot perhitungan pada program.

Ternyata 70 lilitan kawat dengan diameter 1 mm untuk memberikan induktansi yang dibutuhkan. Cukup dapat diterima untuk penggulungan manual.

Pilihan trafo jatuh pada trafo toroidal tipe TTP-60, dengan tegangan sekunder 9 Volt. Perhitungannya sederhana. Tegangan bolak-balik sebesar 9 Volt memberikan amplitudo 12,7 Volt. Tegangan baterai yang terisi sekitar 13 Volt. Jadi kita bisa mendapatkan kurang lebih 220 volt pada outputnya. Tentu saja mengisi baterai saja tidak cukup. Oleh karena itu, ada usulan untuk memutar putaran sekunder sebanyak 5-6 putaran. Artinya, ternyata belitan tegangan rendah dengan keran. Kami menghilangkan peningkatan tegangan dari terminal ekstrem belitan untuk mengisi daya baterai saat beroperasi dari jaringan. Dan kami menyuplai tegangan dari jembatan ke terminal luar dan tengah saat kami bekerja dari baterai. Berdasarkan tegangan yang diambil dari terminal luar belitan, kami menilai tegangan pada belitan tegangan tinggi selama pengoperasian dari baterai, umpan balik untuk penyesuaian.

Transistor jembatan dikendalikan dari MK melalui driver setengah jembatan IRS2101S. Kunci teratas dikelola menggunakan skema bootstrap. Transistor pengisian saluran-P dikendalikan oleh saklar bipolar konvensional. Choke pengisian penghalusan memiliki dimensi dan nilai desain yang sama dengan choke pada filter LC setelah jembatan.

Deteksi dan peralihan keberadaan jaringan

Gambar dapat diklik.

Tegangan listrik disuplai ke LED optocoupler melalui kapasitor redaman, dioda, dioda zener, kapasitor penghalus, dan resistor pembatas arus. Pintu keluar menuju MK.

Relai yang mengalihkan jaringan ke beban dikendalikan dari MK.

Proteksi arus diterapkan pada op-amp dan komparator. Keluaran komparator dipecah menjadi dua transistor. Satu untuk memasukkan sinyal ke MK, yang kedua untuk menutup setiap orang transistor jembatan.

Gambar di bawah menunjukkan diagram koneksi driver untuk jembatan.

Gambar dapat diklik.

Semuanya standar, menurut datasheet driver IRS2101S.

Rangkaian pembangkit pulsa jembatan

Gambar dapat diklik.

Arus lebih dimasukkan ke dalam MK dan diduplikasi oleh LED. Transistor saluran-P pengisian daya dikendalikan oleh transistor NPN bipolar.

Logika jembatannya adalah sebagai berikut. PWM 20 kHz akan dimodulasi oleh tabel sinus dengan 400 nilai. Transfer nilai ke register PWM akan diatur melalui DMA. Setelah memuat setengah buffer, yaitu 200 nilai, satu setengah siklus, DMA akan memicu interupsi, dimana sinyal MCU_P_1 dan MCU_P_2 akan saling dibalik. Setelah memuat seluruh buffer, sinyal MCU_P_1 dan MCU_P_2 akan dibalik secara terbalik dalam interupsi DMA. Dan kemudian dalam mode siklik. Tingkat setengah gelombang yang konstan akan disuplai ke transistor atas pada lengan, dan PWM sinusoidal ke sakelar bawah pada lengan yang berlawanan. Setengah siklus berikutnya adalah sepasang transistor lainnya.

Selama kelebihan arus, transistor NPN Q7 akan memberikan level rendah pada input logika, yang pada gilirannya akan menyebabkan level rendah pada output logika dan, sebagai hasilnya, mematikan SEMUA transistor jembatan.

Platform perangkat keras

Bus tiga volt akan memberi daya pada “otak” perangkat – STM32F100C8T6B MK.

• MK memiliki biaya yang rendah. Analog dari segi kemampuan dari ATMEL atau PIC memiliki harga yang lebih mahal lagi, dengan kapasitas bit 8 bit.
• Ketersediaan pengontrol ADC, DAC, dan DMA 12-bit.
• Kapasitas kernel 32 bit.
• Peningkatan kapasitas memori program dan data.

Untuk menunjukkan pengoperasian perangkat dan mengeluarkan data yang diperlukan, rangkaian akan menggunakan LCD sintesis karakter dengan pengontrol kontrol KS0066 (HD44780). Ada banyak perpustakaan untuk bekerja dengan tampilan seperti itu di RuNet.

Diagram koneksi antara layar dan pengontrol adalah sebagai berikut.

Gambar dapat diklik.

Koneksinya langsung. Port MK terhubung langsung ke layar. Logika 3 V dan 5 V tidak berpasangan. Masalah mungkin timbul di sini, dan Anda harus mengkonfigurasi keluaran MK sebagai keluaran kolektor terbuka, dan menarik saluran ke 5 volt, dan menggunakan keluaran MK itu sendiri yang toleran terhadap 5 volt. Seperti yang mereka katakan, hidup akan menjawabnya, tetapi ketika mengembangkan papan sirkuit tercetak, "pembaruan" ini perlu disertakan.

Tombol khusus diperlukan untuk menavigasi menu dan opsi yang ditampilkan di layar.

Perhitungan tambahan

Mari kita tentukan parameter skema:

• V IN,MAX = tegangan input maksimum 15V,
• V DRV = tegangan suplai driver 12V dan amplitudo sinyal kontrol,
• dV BST = riak tegangan 0,5V pada kapasitor C BST dalam kondisi tunak,
• dV BST,MAX = penurunan tegangan maksimum 3V pada C BST sebelum rangkaian proteksi tegangan rendah diaktifkan atau amplitudo sinyal kontrol menjadi tidak mencukupi,
• f DRV = frekuensi konversi 100 Hz, karena kapasitor kita beroperasi pada interval 10 ms,
• D MAX = 1 siklus kerja maksimum pada tegangan input minimum.

• Q G = 24 nC total biaya peralihan IRLZ44ZS pada V DRV = 5V dan V DS = 44V,
• R GS = nilai resistor 10K R GS,
• I R = 10uA arus bocor dioda D BST pada tegangan input maksimum dan suhu sambungannya TJ = 80°C,
• V F = penurunan tegangan 0,6V pada dioda D BST pada arus 0,1A dan suhu sambungan TJ = 80°C,
• I LK = 0,13mA arus bocor rangkaian pergeseran level pada tegangan input maksimum dan suhu kristal TJ = 100°C,
• I QBS = arus 1mA yang dikonsumsi oleh driver tingkat atas.

Kami memilih nilai yang dihitung dari seri standar. Mari kita ambil kapasitor jenis tantalum untuk mengurangi arus bocor dari kapasitor itu sendiri. Totalnya 47 µF x 25 V, tipe D.

Mari kita hitung arus muatan kapasitor, sehingga memilih dioda.

Jadi dioda yang dirancang untuk arus maju 1 A akan mengatasi tugas ini.

Kesimpulan

Saya akan menjelaskan implementasi perangkat lunak dari fungsionalitas perangkat dalam artikel terpisah. Ada ide untuk mengimplementasikan banyak solusi menarik dalam program ini, misalnya, kontrol PID terhadap tegangan keluaran saat beroperasi dari baterai.

Epilog

Jadi - entah bagaimana pada suatu waktu, sedikit demi sedikit, perusahaan kami (perusahaan yang sangat miskin: seperti kebanyakan TEPLOENERGO di Ukraina) mulai gagal, mis. terbakar “di sisi panas” dari peralihan pasokan listrik yang kemudian diganti.
Saya harus mencari tahu, mis. buat 6 buah. catu daya untuk memberi daya pada beberapa perangkat (terkait dengan metrologi, instrumentasi dan kontrol).
Persyaratan bagi mereka adalah:
1) catu daya sensor stabil - 20:28V/0,1A
2) catu daya stabil dari perangkat itu sendiri - 10:14V/0,2A
3) isolasi galvanik antar saluran listrik
4) catu daya cadangan untuk perangkat (tidak ada sensor) dari baterai 12V (saya tidak akan mencantumkan lebih lanjut)
Saya memutuskan untuk tidak menemukan kembali roda, tetapi menggunakan solusi sirkuit yang sudah dikembangkan, terutama karena itu perlu dibuat dengan harga murah dan berkualitas tinggi. Dan entah bagaimana saya tidak terlalu peduli dengan pilihan desain sirkuit - contoh implementasi catu daya muncul di kepala saya.
Nah, itulah keseluruhan ceritanya dan sekarang - to the point.
Diagram perangkat:

Seperti dapat dilihat dari diagram, catu daya terdiri dari dua saluran independen 24V dan 12V yang dibangun di atas “engkol”. Dioda VD5 dipasang pada 12V pada LM7812, yang menaikkan tegangan menjadi 12,7V untuk mengkompensasi penurunan pada VD12. Tidak ada lagi yang bisa dikatakan tentang stabilisator, karena ini adalah desain sirkuit yang terkenal dan dijelaskan dalam buku referensi mana pun dan, tentu saja, semua ini ada di "Tutorial".
Untuk memastikan pasokan listrik tidak terputus, baterai yang dapat diisi ulang digunakan (dalam kasus saya adalah "GEMBIRD 12V4.5A").
Sirkuit yang ditunjukkan pada gambar mencegah kerusakan pada baterai karena baterai menerima daya berlebih. Secara otomatis mematikan proses pengisian ketika tegangan pada elemen naik di atas nilai yang diizinkan dan terdiri dari pengatur arus pada transistor VT3, penguat VT2, detektor level tegangan pada VT1.
Indikator proses pengisian adalah nyala LED VD4 yang padam jika sudah selesai.
Kami mulai menyiapkan perangkat dengan stabilizer saat ini. Untuk melakukan ini, kami menutup sementara output basis transistor VT3 ke kabel biasa, dan sebagai pengganti baterai kami menghubungkan beban setara dengan miliammeter 0...500 mA. Menggunakan perangkat untuk mengontrol arus dalam beban, memilih resistor R3 mengatur arus pengisian nominal untuk jenis baterai tertentu.
Pengaturan tahap kedua adalah mengatur tingkat batasan tegangan keluaran menggunakan resistor pemangkas R4. Untuk melakukan ini, dengan mengontrol tegangan pada beban, kami meningkatkan resistansi beban hingga tegangan maksimum yang diizinkan muncul (13,8 V untuk baterai 12V/4,5A). Menggunakan resistor R5, kita mematikan arus pada beban (LED akan padam).
Transformator berukuran kecil apa pun dengan tegangan pada belitan sekunder 15...18 V dapat digunakan; untuk saluran 24V - 25..28V.
Transistor VT3 terpasang pada pelat pembuangan panas. Untuk kemudahan pengaturan, disarankan untuk menggunakan resistor multi-putaran seperti SP5-2 atau serupa dengan R4; resistor lainnya cocok untuk jenis apa pun;
Untuk menyediakan daya cadangan 12V dari baterai, rangkaian rangkaian digunakan pada elemen VD7, VT4, VT5 dan relai (12V yang diimpor) dengan satu kelompok kontak switching. Jika ada daya listrik dan oleh karena itu +U pada kapasitor C4, C5, transistor VT4 terbuka dan relai dimatikan, baterai diisi melalui kontak tertutup. Ketika tegangan dalam jaringan gagal, transistor VT4 menutup - VT5 terbuka dan relai diaktifkan - dengan kontaknya menghubungkan baterai "+" melalui VD11 ke beban.
Sekarang sedikit tentang bagian-bagian yang digunakan:
- dioda - apa saja... berdasarkan arus dan tegangan, saya menggunakan 1N4007 impor termurah;
- transistor VT1, VT2, VT4 - KT3102, mungkin KT315 atau analog impor.
- transistor VT3 dapat digunakan KT814 atau KT816 - tergantung pada kapasitas baterai dan arus yang akan diisi;

Sekarang sedikit di foto - proses pembuatannya:

PCB. Saya menyolder konektornya - lalu saya ingat bahwa saya perlu mengambil foto untuk ceritanya. Saya tidak menentukan jalannya, karena... PCB itu sendiri ternyata berkualitas buruk - treknya terkelupas bahkan pada kecepatan minimum. suhu besi solder. Setelah menyolder, saya melapisi seluruh papan dengan pernis.

Pemadaman listrik secara berkala dapat merusak seluruh sistem pemanas dan mempengaruhi pengoperasian peralatan rumah tangga. Mengatur daya cadangan di rumah pada pandangan pertama adalah tugas yang sulit. Pada artikel ini kami akan memberi tahu Anda cara mengatur catu daya cadangan secara mandiri di rumah.

Di hampir semua rumah tangga, Anda dapat menemukan sejumlah perangkat yang bagus untuk dilengkapi dengan daya cadangan. Ini termasuk lemari es, peralatan pompa air, ketel pemanas, komputer dan perangkat telepon. Pasokan listrik yang terputus secara tiba-tiba atau lonjakan tegangan memperpendek umur motor, dan pasokan listrik pada perangkat elektronik bisa mati.

Ada dua cara untuk mengurangi pengaruh jaringan listrik kota terhadap ritme hidup Anda. Untuk tujuan ini, digunakan sumber daya tak terputus (UPS) atau generator listrik darurat.

Menggunakan UPS di Rumah Tangga

Hampir semua komputer desktop modern dilengkapi dengan catu daya yang tidak pernah terputus untuk melindungi dari kehilangan data. Perangkat yang desainnya serupa, tetapi kelasnya lebih bertenaga, dapat digunakan untuk memberi daya pada peralatan rumah tangga selama pemadaman darurat. Kekhususan penggunaannya mencakup pengaturan fasilitas penyimpanan baterai yang dapat menyediakan listrik ke seluruh rumah selama satu atau dua hari.

Namun, dalam kehidupan sehari-hari, UPS yang paling banyak digunakan adalah UPS yang melindungi satu atau beberapa konsumen, digabungkan menjadi saluran khusus, yang juga dapat dihubungkan ke ruang ketel atau penerangan darurat. Ini secara radikal mengubah rencana kelistrikan rumah dan mungkin memerlukan kabel tambahan.

Sistem catu daya inverter yang tidak pernah terputus: 1 - jaringan; 2 - inverter baterai; 3 - bank baterai; 4 - konsumen

Sebelum membeli UPS, Anda harus membuat daftar konsumen darurat dan menghitung konsumsi daya mereka selama periode terlama yang memungkinkan terjadinya pemadaman listrik. Dalam hal ini, mode pengoperasian peralatan dan pengalaman downtime di masa lalu tanpa listrik harus diperhitungkan.

Misalnya, hal berikut memerlukan daya cadangan:

1. Kulkas - 400 W, waktu pengoperasian - 6 jam.
2. Pompa sirkulasi - 95 W, waktu pengoperasian - 24 jam.
3. Otomatisasi ketel gas dan ruang ketel - 85 W, waktu pengoperasian - 24 jam.
4. Mengisi daya laptop dan ponsel - 200 W, waktu pengoperasian - 4 jam.

Dengan demikian, kita dapat menentukan konsumsi total peralatan: 2,4 + 2,28 + 2,04 + 0,8 = 7,52 kW/jam per hari. Untuk memperhitungkan dan mengkompensasi penurunan sementara baterai UPS, 30% harus ditambahkan ke nilai ini, sehingga kapasitas harian baterai UPS yang dibutuhkan menjadi hampir 9,8 kW/jam. Dengan menyesuaikan waktu pengoperasian darurat, Anda akan mendapatkan daya yang dibutuhkan perangkat. Ingatlah bahwa perangkat dengan kelas daya ini sangat mahal dan tidak selalu perlu membuat cadangan daya tambahan: karena UPS tidak akan beroperasi pada beban penuh, kapasitas yang dihitung sudah cukup.

Konfigurasi Jaringan Aman

Jika Anda perlu mengatur daya cadangan untuk satu atau dua konsumen, sebaiknya gunakan UPS lokal. Dengan cara ini, Anda tidak perlu mengulang pemasangan kabel di rumah; Anda hanya perlu memilih lokasi yang tepat untuk memasang perangkat, yang cukup merepotkan.

Secara umum, dengan beban di atas 3 kVA/jam, masuk akal untuk memasang satu perangkat catu daya cadangan untuk semua konsumen, dengan mengatur saluran khusus untuk mereka. Membeli satu UPS yang kuat lebih menguntungkan daripada beberapa UPS yang kurang kuat; dalam hal ini, biaya pemasangan kabel baru sepenuhnya dapat dibenarkan.

Keuntungan lain dari UPS berdaya tinggi adalah kemampuan untuk secara mandiri menentukan mode dan karakteristik arus keluaran untuk masa pakai baterai yang lebih lama. Pengontrol pengisian daya internal pada perangkat tersebut secara signifikan memperpanjang umur baterai dan menjaganya tetap beroperasi penuh bahkan selama tidak ada aktivitas dalam waktu lama. Sebagian besar perangkat memiliki antarmuka PC untuk memantau log operasi dan diagnostik, dan penstabil tegangan internal akan menghilangkan lonjakan daya dan gangguan jaringan.

Baterai tahan lama - sambungkan generator

Ada dua cara untuk meningkatkan masa pakai baterai: menambah armada baterai dan menggunakan sumber daya otonom. Opsi pertama lebih mahal dan sebaiknya digunakan hanya dalam kondisi di mana pemasangan generator mesin pembakaran internal tidak memungkinkan, misalnya di apartemen atau perkantoran. Muncul pertanyaan kontroversial: mengapa Anda memerlukan UPS jika Anda memiliki generator?

Praktek menunjukkan bahwa penggunaan paralel perangkat ini memiliki kelebihan:

1. Catu daya benar-benar berkelanjutan.
2. Karakteristik arus yang dihasilkan pembangkit listrik portabel masih jauh dari ideal. Stabilizer UPS menghaluskan gangguan dan memiliki pelindung lonjakan arus elektronik.
3. Saat beroperasi dari generator, perangkat berdaya tinggi tidak diperlukan; cukup sesuai dengan beban puncak ketika konsumen dihidupkan secara bersamaan. Dalam kasus yang dibahas di atas, UPS dengan kapasitas 1 kVA/jam sudah cukup.

Dalam beberapa kasus, masuk akal untuk menggunakan generator dengan fungsi autostart. Pada saat peralihan daya dari generator darurat dan jika terjadi situasi darurat (generator mati, bahan bakar habis), daya dialihkan ke UPS. Dalam mode normal, listrik yang dihasilkan akan cukup untuk menjaga baterai tetap terisi penuh dan menghidupkan semua konsumen.

Sistem catu daya hibrida yang tidak pernah terputus: 1 - jaringan; 2 - inverter; 3 - pembangkit; 4 - bank baterai; 5 - konsumen

Konstruksi rangkaian pada saklar transfer otomatis multifungsi

Kenyamanan menggunakan UPS cukup tinggi sehingga banyak pemilik berpikir untuk mencadangkan seluruh jaringan listrik, daripada konsumen individu. Ada juga beberapa solusi untuk ini.

Jika tidak memungkinkan untuk memasang genset, fungsi daya cadangan diambil alih oleh perakitan baterai dengan kapasitas yang cukup. Jenis baterai ditentukan oleh mode pengoperasian: baterai gel memiliki siklus tertinggi dan dirancang untuk sering digunakan; baterai AGM timbal-asam lebih murah dan digunakan secara optimal untuk pengoperasian dalam mode bypass.

Tempat baterai dirakit dari beberapa baterai bebas perawatan yang dihubungkan secara paralel dengan kapasitas 100-200 A/jam. Total kapasitas taman harus sesuai dengan total konsumsi energi dalam hal tegangan rendah, yaitu dalam kasus yang dibahas di atas, konsumsi perangkat dari jaringan 230 V adalah 9,8 kW/jam atau kVA/jam. Pada tegangan 12 V, ini setara dengan total konsumsi 816 A/jam, yang merupakan cara menentukan total kapasitas armada. Saat merakit, Anda juga perlu memperhitungkan konsumsi daya sistem itu sendiri dan kerugian pada kabel tegangan rendah, yaitu sekitar 5-7% dari daya aslinya. Semua fungsi pengelolaan sistem catu daya tak terputus dilakukan oleh inverter yang dikontrol secara elektronik. Biaya perangkat dengan kualitas yang tepat (MeanWell) untuk daya puncak 1 kW adalah $400-600, dari 3 hingga 5 kW - $1200-1400. Omong-omong, perangkat kompleks dengan parameter yang sama setidaknya 2-3 kali lebih mahal.

Sistem cadangan dengan unit ATS: 1 - jaringan; 2 - pembangkit; 3 - bank baterai; 4 — switchboard transfer otomatis (ATS); 5 - inverter multifungsi; 6 - konsumen

Jika Anda memiliki generator, masa pakai baterai dapat dikurangi secara signifikan menjadi satu atau dua jam pengoperasian tanpa gangguan. Namun Anda perlu memasang perangkat ATS dengan fungsi starter generator. Switchboard paling sederhana yang diproduksi di dalam negeri, seperti ShchAPg-3-1-50 “Tekhenergo” (~20.000 rubel) atau rakitan ATS buatan sendiri, juga cocok.