Добро пожаловать, Гость
Логин: Пароль: Запомнить меня
  • Страница:
  • 1
  • 2
  • 3

ТЕМА: Низковольтный источник бесперебойного питания

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 05:31 #1

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Доброго времени суток. Решил начать такой вот проект:

Создание низковольтного Источника Бесперебойного Питания.

Характеристики:

Питание от сети 220 Вольт.
Резервное питание- герметичная, свинцово-кислотная батарея 12В 7А.
Нагрузка- 12 Вольт 3 А макс.

Органы управления и индикации:

Кнопка включения- выключения (без фиксации).
(Кнопка единственный орган управления. Желательно чтобы она выполняла все функции, иначе придется применить сенсорный дисплей (нежелательно). Например нажатие 0,5 сек- вкл/выкл устройства и изменение параметра в меню. 3 сек- отключение звука. 5 сек- вход в меню.

Цветной дисплей- модель и разрешение напишу позже. Ориентировочно Контроллер: ST7735S QVGA 128*160 точек Последовательный SPI

Описание:

При наличии сетевого напряжения - заряд и содержание аккумулятора и питание нагрузки напряжением 12 вольт.
При пропадании сетевого напряжения - безобрывный переход на питание от батареи и выдача короткого, двойного «БИП» каждые 10 сек.
Имеется встроенный источник реального времени.
Внутренняя кнопка «калибровка».
(При нажатии происходит полный заряд батареи и запрет питания от сети. Далее питание нагрузки от батареи, измерение напряжения и потребляемого тока до минимального напряжения разряда и вычисление емкости батареи. В дальнейшем повторение режима калибровки 1 раз в месяц. (для этого встроенные часы и календарь)).
При достижении минимального уровня заряда батареи - отключение нагрузки и запоминание последнего состояния ИБП (вкл/выкл).
При восстановлении сетевого напряжения после этого случая- заряд АКБ и восстановление последнего состояния ИБП.
Управление всеми функциями ИБП с помощью МК. (Выбор за Вами, я в них ноль)
Заряд батареи стабильным током= 0,1 от емкости .
При достижении 13,7 вольт-содержание батареи.
Экран:
Индикация работы от сети;
Индикация работы от батареи;
Индикация величины входного сетевого напряжения в Вольтах (формат ххх);
Индикация величины выходного напряжения в Вольтах (формат хх,х);
Индикация величины потребляемого нагрузкой тока в Амперах (формат х,хх);
Индикация символа батареи с 10- тью уровнями разряда (1 уровень равен 10% от емкости);
Вычисление и индикация оставшегося время работы от батареи в формате чч.мм (для этого режим «калибровка». Берется вычисленная емкость батареи и делится на потребляемый ток.);
Индикация часов…. Пока не знаю нужна ли она. Возможно она нужна только при установке времени в пункте меню.
При включении/выключении ИБП –заставка типа «Привет»-«Пока». Опционально.

«Железо», в принципе, думаю разработаю сам. Естественно готов выслушать Ваши предложения.
Дело только за программным обеспечением.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 06:58 #2

  • Oto
  • Oto аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 1862
  • Спасибо получено: 771
  • Site Sponsor 2017 Author sxem.org Sponsor 2019
Shredder_chip пишет:
Естественно готов выслушать Ваши предложения.
Приветствую ваш энтузиазм, но непростой путь вы выбрали.
для себя. по принципиальной схеме сделал бы примерно так

к нарисованному, единственное добавил бы в нагрузку к резистору R1 стабилитрон 14 вольт.
#StopRussianAggression
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 09:31 #3

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Oto пишет:
сделал бы примерно так

Первое, что бросается в глаза, при такой схеме это каждые пол-года замена самого дорогого компонента ИБП- Батареи. Да и сложность только в программном обеспечении. Схема всего уже есть. Нарисую-выложу.
А из-за чего захотелось именно так? Так это наличие корпуса от UPS SVEN 650 LCD с большим экраном.

Да и может повторить захочет кто. Многие не отказались бы от ИБП для роутеров, точек доступа итд.


Последнее редактирование: 19 июль 2019 09:34 от Shredder_chip. Причина: Добавил фото
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 09:47 #4

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Все-таки хочется ясности по дисплею. У меня такого нет и нет модели в Proteus. То есть, ни разрабатывать, ни проверять нормально не смогу - только вслепую. Это может завести проект в тупик.
В Proteus 8.6 есть похожий ST7735R. Насколько он похожий - еще неизвестно. Если хотя бы совместимый, то мне для разработки достаточно, а подгонка уже по испытаниям в железе.

Далее вопросы по схемотехнике. Каким образом осуществляется зарядка, что нужно от контроллера? Также и испытание аккумулятора? Измерение входного-выходного напряжений, есть ли тут и каким образом осуществляется гальваническая развязка?
Вопросов еще много, смысла их сейчас перечислять нет. Нужна схема. Какие-то вопросы отпадут, какие-то появятся.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 09:59 #5

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
Нужна схема
Сейчас я на работе. Схему (пока блочную) выложу вечером. Многое станет понятней.
Soir, можете пока не тратить свое время на мои неопределенности. Проект не срочный. До Нового Года терпит. А я пока подготовлю схему и определюсь с дисплеем.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 10:45 #6

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Мне тоже не к спеху. Но, чтобы определить смогу я написать прошивку или нет, мне нужно увидеть схему и уяснить кое-какие подробности. То есть, Вы можете прождать до Нового Года, понадеявшись, а 31-го декабря я скажу, что не смогу.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 16:52 #7

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
Каким образом осуществляется зарядка

Вот блочная схема силовой части.

Зарядка осуществляется без МК. На выводе Charge и выводе Blok power in всегда должна быть "1". При определенном уровне на выв. Contr I bat (измерение тока заряда) батарея считается полностью заряженной.
Soir пишет:
что нужно от контроллера

От контроллера нужно в основном измерение/вычисление всех величин и их индикация на дисплее, включение/выключение ИБП, режим калибровка, выдача звуковых сигналов.
Когда определюсь с дисплеем- нарисую свой вариант, что и как он должен отображать на мой взгляд. Предлагайте свои варианты.
Soir пишет:
Также и испытание аккумулятора?

После нажатия кнопки "калибровка"- Ждем полного заряда батареи (если она не заряжена). Далее подаем на выводы Charge и Blok power in уровень "0" т.е. отключаем заряд батареи и питание нагрузки от сети. (возможно эти выводы можно объединить, они пока работают в паре). Нагрузка питается от батареи. Вычисляем по выводам Contr U bat и Contr I bat емкость батареи. Т.е. разряжаем ее до 5%. Это и будет емкость. После этого подаем "1" на Charge и Blok power in. Калибровка окончена. Следующая через месяц.

Soir пишет:
Измерение входного-выходного напряжений

Ну с измерением выходного проблем думаю не будет. А вот входного...
Гальваническая развязка обязательно!
Как вариант снимать его со вторичной обмотки трансформатора (если не будет влияния тока нагрузки на показания) или в крайнем случае отдельный трансформатор маленькой мощности, с вторички которого будет сниматься U in. Здесь жду предложений.

Пока как то так. Жду еще вопросы. Параллельно рисую полную схему.
Вложения:
Последнее редактирование: 19 июль 2019 17:35 от Shredder_chip.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 18:43 #8

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Пока примерно понятно.
По гальванической развязке. Можно отдельную обмотку, отдельный трансформатор... В похожем случае использовал опторазвязку. Отдельный контроллер (ATTINY13) измеряет напряжение (у меня еще и ток) и через оптопару передает сигнал в основной МК. Недостаток - для дополнительного контроллера необходимо отдельное питание (можно просто на балластном конденсаторе, потребление небольшое). Может (наверняка) есть специализированные модули, но мне о них неизвестно.

Ток аккумулятора будет измеряться только заряда? Для разряда он будет протекать в обратную сторону, учтите это в схеме.

"Contr U out" может лучше измерять до реле (катод VD2)?

Для упрощения схемы и отказа от подстроечных резисторов или подбора резисторов в делителях, можно использовать программную коррекцию показаний. Но тогда понадобятся дополнительные кнопки. Хотя бы 2-3. Они могут быть внутренние и использоваться только для отладки и настройки.

МК - функционально выглядит как ATMEGA8 достаточно. Вопрос в дисплее и необходимой памяти МК для его обслуживания. Зависит от графики, шрифтов и т.п. Если не будет помещаться, тогда что-то с большей памятью, например ATMEGA328.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 19:06 #9

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
В похожем случае использовал опторазвязку. Отдельный контроллер (ATTINY13) измеряет напряжение и через оптопару передает сигнал в основной МК

Такой вариант возможен. Можно схему? Это лучше чем городить еще один транс. Могу ее запитать через такой БП https://aliexpress.com/item/32274233ed4YFMiN
Soir пишет:
можно использовать программную коррекцию показаний

Лучше подстроечники. И Вам меньше хлопот, и мне.
Soir пишет:
Ток аккумулятора будет измеряться только заряда

И заряда и разряда. Как лучше реализовать?
Soir пишет:
"Contr U out" может лучше измерять до реле (катод VD2)

Можно и так. Кстати, будут не реле а Р канальные полевики.
Последнее редактирование: 19 июль 2019 19:33 от Shredder_chip.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 19:33 #10

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Shredder_chip пишет:
Можно схему? Это лучше чем городить еще один транс.
Ситуация немного другая. У меня двухполярный блок питания с гальванической развязкой между каналами. А контроллер с дисплеем на одном. Со второго канала данные передаются на первый. Схема в архиве, если разберетесь где что. Справа собственно, сам передатчик и три канала измерения. Питание отдельно берется со своего канала.
В Вашем случае должен быть свой блок питания +5V и измерительная цепь.

Shredder_chip пишет:
Лучше подстроечники.
Кстати, по всем трем измерителям, а еще и во втором канале три, коррекция программная.

Shredder_chip пишет:
И заряда и разряда. Как лучше реализовать?
Тут где-то была тема и статья по зарядному-разрядному устройству и там было решение. Использовался ОУ в дифференциальном включении. Поищите.
Вложения:
Последнее редактирование: 19 июль 2019 19:33 от Soir.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 19:43 #11

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
В Вашем случае должен быть свой блок питания +5V и измерительная цепь

Могу применить такой вспомогательный БП: https://aliexpress.com/item/32274233ed4YFMiN
В моем случае достаточно одного канала.
Вариант устраивает.
Последнее редактирование: 19 июль 2019 19:59 от Shredder_chip.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 20:00 #12

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Shredder_chip пишет:
Могу применить такой вспомогательный БП
В одном моем устройстве так. (Симистор, оптопара, измерение выходного напряжения... - это нужно убрать.)
Вложения:
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 20:09 #13

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
В одном моем устройстве так

Может просто снимать напряжение со вторичной обмотки? Или домотать на трансформатор дополнительно пару десятков витков для измерения U in?
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 20:11 #14

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Можно, конечно. Только нужно понимать, насколько такое измерения будет верным для разных нагрузок.

На скорую руку собрал схему по своему варианту. Может и еще что-то можно упростить...

P.S.
Да, можно обойтись без цепи синхронизации.
Вложения:
Последнее редактирование: 19 июль 2019 20:17 от Soir. Причина: Уточнение
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 20:24 #15

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
На скорую руку собрал схему по своему варианту. Может и еще что-то можно упростить

А какая потребляемая мощность подобной схемы при емкости балластного конденсатора в 1 мкф? Если я не ошибаюсь в районе 5 Ватт? Может я неправильно считаю.

Может для питания этой схемы применить отдельный https://aliexpress.com/item/32274233ed4YFMiN
Последнее редактирование: 19 июль 2019 20:27 от Shredder_chip.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 19 июль 2019 20:36 #16

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Номиналы смотреть нужно. Это фрагмент схемы, где еще также LED-индикатор, светодиоды, управление симистором... Кроме того, задача ставилась сохранить работоспособность при пониженном входном напряжении.

Ссылка на Ali не открывается.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 20 июль 2019 02:57 #17

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Я понял про номиналы. Вот еще ссылка
https://aliexpress.com/item/32808072134.html?spm=a2g0v.search0204.3.1.6a6b2cf9kCfa
Думаю это лучше балластного конденсатора. Хотя развязка здесь не нужна. Может только источник опорного напряжения применить для точного измерения? В общем основная задача этого модуля- минимальное потребление электроэнергии. А так, в принципе, подходит.
Если ссылка не откроется- вот фото:



И параметры (Китайские естественно):
Входное напряжение: ac55v-277v DC 70 В-390 В
Мощность без нагрузки: <0.05 Вт
Максимальная входная мощность: 3.5 Вт
Выходное напряжение: 5 В, выходной диапазон: 4.9 В-5.3 В или 4.8 В-5.2 В, пульсации: 60mv
Выходной ток: min. oma, max.600ma, выходной индикатор: 1ma красный свет
Выходная мощность: 3 Вт
Эффективность: 80%
Защита от выходного сигнала: избыточное напряжение, токовый, более температурный, сверхмощный, защита от короткого замыкания.


P.S. Ни к чему все это. Во вложении решение проблемы...

Изменил схему
Вложения:
Последнее редактирование: 20 июль 2019 05:38 от Shredder_chip. Причина: Изменил схему
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 20 июль 2019 06:31 #18

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Shredder_chip пишет:
Во вложении решение проблемы...
Ток потребления ATTINY13 будет до 10-20 мА. Так что любой вариант подходит. Зависит от технических возможностей реализации и бюджета.

Попробовал запустить модель дисплея в Proteus - получилось. Для ATMEGA8 занято 70% памяти, это только для дисплея. Правда шрифт взял первый попавшийся. Но все равно много. Поэтому скорее всего нужно рассчитывать на ATMEGA328, если планируется не просто вывод текста, а еще какие-то украшательства.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 20 июль 2019 06:46 #19

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir пишет:
Так что любой вариант подходит

Давайте остановимся на варианте с дополнительной обмоткой трансформатора.
Soir пишет:
если планируется не просто вывод текста, а еще какие-то украшательства

Да, планируется еще и графика. Рисунок батареи с 10-тью уровнями.
Soir пишет:
нужно рассчитывать на ATMEGA328

Подходит. Только "украшательства" будут известны примерно дней через 5-7. Поэтому пока давайте отложим этот вопрос.

Если можно, сбросьте модель для ознакомления.

P.S. Дисплей возможно будет такой. Но это 50/50:
https//aliexpress.com/item/32841970765.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.12f42e
Последнее редактирование: 20 июль 2019 07:00 от Shredder_chip.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 20 июль 2019 08:56 #20

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Shredder_chip пишет:
Давайте остановимся на варианте с дополнительной обмоткой
трансформатора.
Для прошивки это абсолютно все равно. Тут выбор за Вами.

Shredder_chip пишет:
планируется еще и графика. Рисунок батареи с 10-тью уровнями.
Все зависит от размера. И графики, и шрифта.

Shredder_chip пишет:
Если можно, сбросьте модель для ознакомления.
Там пока смотреть не на что... Proteus не ниже 8.6
Вложения:
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 20 июль 2019 12:51 #21

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
ну... ТЕСТ тоже о многом говорит.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 20 июль 2019 20:39 #22

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Продолжим, когда у Вас появится дисплей. Если на этом же контроллере, нужно будет сразу испытать эту тестовую прошивку, возможно вывод информации еще потребуется дорабатывать. Прошивку могу переписать на другой контроллер, какой у Вас в наличии.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 23 июль 2019 06:57 #23

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Soir, пока я еще определяюсь с индикатором, посмотрите,пожалуйста, я правильно понял принцип измерения входного напряжения с гальванической его развязкой? ~220V это измеряемое напряжение, ~10V это отдельная обмотка сетевого трансформатора для питания МК этой схемы. Цепи синхронизации убрал. Схема во вложении. Спасибо.
Вложения:
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 23 июль 2019 08:14 #24

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 9630
  • Спасибо получено: 3400
  • Respect sxem.org Sponsor 2019 Author
Да, принцип правильный.

Замечания по схеме.
1. Вывод 1 МК должен быть подтянут к +5V.
2. Емкости электролитов можно в несколько раз уменьшить. Ток потребления схемы небольшой.
3. Можно применить 78L05.
4. Параллельно R11 установите стабилитрон на 4,7-5,1V.

P.S.
Для демонстрации проект в Proteus и прошивка. Это рабочая версия, но нуждается в проверке.
Вложения:
Последнее редактирование: 23 июль 2019 10:14 от Soir. Причина: Добавление проекта
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Низковольтный источник бесперебойного питания 23 июль 2019 17:15 #25

  • Shredder_chip
  • Shredder_chip аватар
  • на форуме
  • habitue
  • Сообщений: 179
  • Спасибо получено: 14
  • sxem.org Sponsor 2019
Схему изменил. В Proteus работает. "Импульсы" идут. Вот только чем их "читать"? У Вас нет схемы дешифратора так сказать. Пусть из другого проекта. Неважно. Чтобы погонять в симуляторе. Не обязательно на точечном дисплее. Пусть это будут семисигментные итп.

P.S. А с таким дисплеем не работали?
Описание:
Размер: 2,8 "последовательный SPI
Площадь дисплея: 36,72 (Ш) X48.96 (В) мм
Размер: 8,5x4,8 см/
Элемент драйвера: a-Si активная матрица tft
Пиксельная компоновка: вертикальная полоска RGB
Драйвер IC: ILI9341
Подсветка: Белый светодиодный
Направление обзора: 6 часов
Глубина Цвета: 262 K/65 K
Разрешение (точки): 240 RGB * 320 точек
5 V совместимый, использовать с логикой 3,3 V или 5 V
Требуется не менее 4 IOs от вашего MCU
С пластина pcb (включая ИС блока питания, SD), совместимый с интерфейсом 5110
Вложения:
Последнее редактирование: 23 июль 2019 19:42 от Shredder_chip.
Администратор запретил публиковать записи гостям.
  • Страница:
  • 1
  • 2
  • 3
Модераторы: wolf2000, Vakula, Айнцвайдрайченко, Soir