Профессиональные ибп для систем безопасности

Введение

UPS указанной модели в случае отключения питания к силу своей схемной реализации способен лишь обесточить нагрузку, сам он остается включенным. В данной статье описывается, как устранить этот недостаток.

Описанное здесь устройство можно использовать с любой моделью Back-UPS, но в этом случае приведенная здесь информация о коммуникационном порте может оказаться неверной.

Обзор UPS, коммуникационного порта и интерфейсного кабеля 940-0020B

Источник бесперебойного питания APC Back UPS 600I имеет топологию StandBy (Off-Line) – рис. 1.

Рис. 1. Топология StandBy

UPS, построенный по данной схеме, нередко называют термином «Off-Line UPS». В каждый конкpетный момент вpемени он может находиться в одном из 2 pежимов pаботы — Stand-by или On-line. В случае, когда напpяжение в сети находится в допустимых пpеделах (Standby mode), transfer switch пеpеключен на пpотекание тока нагpузки по цепи «Surge suppressor — Filter». В этом pежиме UPS ничем не отличается от обыкновенного сетевого фильтpа. Hикакой стабилизации напpяжения не пpоисходит. Во вpемя pаботы в этом pежиме также пpоисходит заpядка аккумулятоpных батаpей UPS.

В случае выхода напpяжения сети за допустимые пpеделы, transfer switch пеpеключается на питание нагpузки по цепи «Battery — DC/AC inverter» (On-line mode), т.е. от энеpгии аккумулятоpной батаpеи, пpеобpазуемой инвеpтоpом в AC 220V. Так как пеpеключение контактов и запуск инвеpтоpа не могут пpоисходить мгновенно, питание нагpузки будет пpеpвано на некотоpое вpемя (Transfer Time). Большинство Standby UPS обеспечивают Transfer Time поpядка 4-8 ms. Особенность данной системы в том, что пеpеключение в On-Line пpи выходе напpяжения сети за допустимые пpеделы пpоисходит немедленно, а возвpат в Standby mode — с обязательной задеpжкой в несколько секунд. Иначе, пpи многокpатных бpосках напpяжения в сети, происходило бы непpеpывное пеpеключение Standby/On-Line и обpатно, что пpивело бы к значительным искажениям тока нагpузки и возможному выходу ее из стpоя или к сбою в ее pаботе.

Пpи этом следует учесть, что данная схема обычно не обладает возможностью стабилизации напpяжения пpи pаботе в Standby mode и, следовательно, пеpеходит в On-Line пpи каждом отклонении напpяжения сети. Разpяд аккумулятоpной батаpеи пpоисходит намного быстpее, чем обpатный заpяд. Мощность battery charger’а для данной схемы обычно выбиpается сpавнительно малой, и pасхода энеpгии от батаpей во вpемя brownout’ов не компенсиpует. Следовательно, для применения в случае низкого качества питающей сети данная топология UPS малопpигодна по двум пpичинам: 

  • а) Пpи частых пеpеходах в On-Line батаpея достаточно быстpо pазpяжается, не успевая восстановить заpяд за вpемя Standby mode, в pезультате чего UPS теpяет способность обеспечить аваpийное питание нагpузки в течение тpебуемого вpемени;

  • б) Частое повтоpение циклов pазpяд/заpяд сокpащает сpок службы аккумулятоpных батаpей.

Описание топологии взято из (см. список используемых источников в конце статьи).

Коммуникационный порт

UPS имеет коммуникационный порт (рис. 2) для связи с COM-портом компьютера.

Рис. 2. Коммуникационный порт APC Back UPS

Назначение ножек порта:

  1. 1. Shutdown UPS. При батарейном питании напряжение высокого уровня RS-232 вызывает отключение инвертора и обесточивание нагрузки. UPS реагрует на этот сигнал только при питании нагрузки от батареи. На сайте APC указано, что сигнал должен действовать в течении 1 секунды, однако экспериментальная проверка показала, что UPS реагирует на сигнал немедленно.
  2. 2. Line Fail. В уровнях RS-232. Высокий уровень означает переход на батарейное питание.
  3. 3. Line Fail. Открытый коллектор. Нормально открыт.
  4. 4. GND
  5. 5. Battery Low. Открытый коллектор. Нормально открыт.
  6. 6. Line Fail. Открытый коллектор. Нормально закрыт.
  7. 7. Не используется.
  8. 8. Не используется
  9. 9. GND

Высокий уровень RS-232 – около +12в относительно земли порта, низкий – около –12в.

Примечание: при разработке каких-либо промежуточных схем можно использовать и ТТЛ уровни. UPS и COM-порт на них реагируют нормально.

Информация о разводке порте и назначении его контактов официальная, взята из (см. список используемых источников в конце статьи).

Как это будет работать

У роутеров есть свои штатные блоки питания. В этой схеме мы его убрали и заменили на 9 вольтовый. От такого напряжения работает новое устройство.

Или более подробно. Новым 9-ти вольтовым блоком питания подается напряжение на повышающий преобразователь, который работает в паре с балансным контроллером заряда. Напряжение 12 Вольт в штатном режиме идет для питания роутера.

Но если произойдет отключение тока, наш контроллер заряда переключит работу ИБП от встроенных батарей. По мере использования аккумуляторов, их выходное напряжение будет падать. Чтобы избежать их полного разряда, контроллер отключит работу в тот момент, когда выходное напряжение достигнет 2.7 В.

Аккумулятор 18650 и его разновидности

Основной элемент будущего бесперебойника это аккумулятор литий-ионного типа 18650. По форме и размерам — аналог стандартных пальчиковых батареек ААА или АА.

Емкость пальчиковых аккумуляторов находится в границах 1600–3600 мАч. С выходным напряжением в 3.7 В.

Есть несколько разновидностей батарей класса 1865. Различия только по химическому составу:

  1. Литий-марганцевые (Lithium Manganese Oxide).
  2. Литий-кобальтовые (Lithium Cobalt Oxide).
  3. Литий-железо-фосфатные (Lithium Iron Phosphate или феррофосфатные).

Все они с успехом применяются:

  • в телефонных зарядках;
  • в ноутбуках;
  • фонариках и так далее.

Бесперебойник 12 В для роутера

Конечно, основная функция ИБП для компьютеров — сохранение данных и возможность штатно отключить питание устройства от сети.

Но. В наш век цифровых технологий стандартный ноутбук может переждать в автономном режиме до 3–5 часов, пока не включится снова электричество.

Ноутбуком пользоваться можно, но без интернета. Почему? Просто тока в сети нет, и он тоже не работает. Но кабельные лини интернета работают.

А мы так привыкли к интернету, что когда отключают свет, становится как то неуютно без «мировой паутины».

Так никто и ничто не мешает сделать ИБП хотя бы для роутера. Тем более это совсем не сложно и сделать бесперебойник своими руками домашнему умельцу вполне реально.

Собираем бесперебойник

Наглядная схема модульного ИБП своими руками:

Итак, процесс сборки пошагово:

  1. Для начала нужно убедиться, что батареи рабочие. Вольтметром проверяем напряжение. Оно не должно быть ниже 2.7 В. Для нашего ИБП хватит двух батареек.
  2. Доводим уровень заряда до 100 %.
  3. В пластиковом корпусе вырезаем места для установки выключателя и контактного разъема для блока питания.
  4. К припаянным проводам батареек нужно впаять предохранители, выбираем в зависимости от источника потребления, не забудьте взять с запасом. Этим мы исключим случайное короткое замыкание.
  5. Все открытые места нужно надежно заизолировать. Для этого хорошо подойдет специальная термоусадка.
  6. Питающие батареи соединяем вместе в один блок изолентой.
  7. В пластиковом боксе вырезается окно для вольтметра.

  8. С помощью термопистолета приклеиваем датчик к корпусу. Этим же клеем заизолировать места вывода проводов.
  9. На аккумулятор закрепляется контроллер заряда. В этом варианте применен двусторонний скотч.
  10. Провода к контроллеру припаиваются к плате контроллера. Бесперебойник, схема которого видна ниже, почти готов.

  11. Затем соединяется вся схема нашего ИБП.
  12. К выходу обязательно припаять конденсатор. Этим мы защитим схему от микробросков и сделаем выравнивание рабочей частоты прибора. Для подбора не забываем, что на 1 Ватт выходной мощности требуется 100 микроФарад.

  13. Выставляем выходное напряжение на 12 вольт с помощью переменного резистора. Именно такое напряжение необходимо для питания роутера.
  14. Все элементы закрываем в коробку и ставим новый самодельный ИБП на зарядку.

Однотактный автогенератор — ИБП

Схема простейшего обратноходового преобразователя:

Такой однотактный конвертер находит применение в небольших по мощности источниках питания, таких как зарядник для телефона.

Схема простейшего понижающего трансформатора. Применяется в грузовиках для прикуривателей с напряжением в 12 Вольт. То есть там, где необходимо понизить напряжение с 24 В до 12 В. Второе название однотактная схема преобразователя получила следующее — стабилизатор с ШИМ-модуляцией.

Также такую схему можно обнаружить в ресурсоёмких платах расширения, например, таких как видеокарты. При максимуме тока — минимум потерь.

Основной недостаток данной схемы — нет защиты от перегрузок, как по току, так и по напряжению.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий