У далекому минулому виникла необхідність безперебійної роботи дрібного мережевого обладнання: ADSL модему, і парочки роутерів.

До роутера була підключена антена, яка дивиться на селище. На той момент нормальний інтернет в ньому виглядав не збутової мрією. Тому був організований бездротової «лінк», передає інтернет на офіс.

Дане обладнання знаходилося в місці де регулярно вимикали електрику, в результаті чого інтернет пропадав, до того ж після появи електрики ADSL модем міг «зависнути». Загалом, неприємна ситуація.

Був придбаний UPS фірми Powercom модель bnt-600ap. ADSL модем і пара роутерів в сумі споживала не більше 1.5А при напрузі живлення 12в. У UPS варто батарея 12в 7Ач, теоретично наша навантаження повинна була б пропрацювати хоча б години три. Але на практиці час роботи виявилося не більше години. Цей нас дуже засмутило, бо планові роботи електриків могли початися о 9:00 а закінчитися о 17:00. У підсумки життєво важливий інтернет пропадав на весь день. У чому ж справа? У нашому UPS стояв важкий трансформатор, гуде під час роботи від батареї.

Заміри показали-на холостому ходу схема «жере» від батареї 10Ампер, а при навантаженні близько 10-60Вт струм споживання падав до 8А. Загалом, наскільки я зрозумів-будь UPS в «залізним» трансформатором не розрахований на тривалу роботу-вимкнути комп'ютер і піти пити чай. Заміри і експерименти я провів на трьох-чотирьох UPS-ках різних моделей (одна-дві батареї)-результат виявився однаковим.

В якості експерименту було взято на прокат UPS без трансформатора працює на частоті 50Гц. Хто не знає-в таких джерелах варто інвертор підвищує напругу батареї до значення напруги, і 4 польових транзистора (мосфети) малюють «синус». ККД такого UPS-а значно вище. Все б добре-но після півгодини роботи, він сам відключався, хоча батарея не була повністю розряджена. З документації було зрозуміло-це потрібно для того що б не виникло «пожежонебезпечної ситуації». Мабуть виробник заощадив на радіаторах, і вирішив через пів години просто вимкнути навантаження.

На жаль і цей UPS не підійшов для даного завдання.

Людина вміє тримати паяльник запропонував купити-автомобільний акумулятор, зібрати зарядний і зробити UPS. Загалом був «загнано у могилу» один 24вольтовий (дві батареї) UPS та все закінчилося тим що за місяць «дослідів» угробили і автомобільну батарею. Наскільки я розумію-батарею потрібно було заряджати струмом 10-15Ампер, або більш, чого не було зроблено на початку експлуатації, а заряд малими струмами 2-3А угробив її. Від 12В 55Ач батареї ми не добилися хоча б 10 годин роботи при навантаження в 1А. Де то 5 годин і все.

Всі ці експерименти обійшлися в кругленьку суму, з нульовим результатом.

Терміново потрібен був UPS який зможе живити мережеве обладнання протягом хоча б 8 годин, бажано 10.

Мною була зібрана 12 вольтова версія блоку безперебійного живлення. Навантаження харчувалася від двох батарей, з'єднаних паралельно. Пристрій повністю вирішило проблему «планових роботи електриків». Наскільки я пам'ятаю-батарей вистачало на цілий день роботи.

Схема достатня проста, і не містить дефіцитних деталей.

Пристрій складається з наступних вузлів:

1. Промислового блоку живлення. Використовується блок живлення фірми MeanWell RS-35-12-12В 3А. Толі в магазині не було блоків живлення 13.5В 3А, толі вони стояли значно дорожче-коротше купив цей з надією «можна докрутити до 15вольт». Надія не особливо виправдалася-штатним змінним резистором у мене не вийшло досягти напруги в 15вольт. Довелося змінити номінали деяких резисторів. Варто мати на увазі-в блоці є захист від перенапруги-тому доведеться повозитися. БП простий-мосфети, і NCP1203P60.Достаточно надійний 5років точно відпрацював.
2. Обмежувача зарядного струму на LD1085, який встановлює струм заряду батареї на допустимому рівні. Для двох батарей було виставлено 1,47А.
3. Вузол відключення навантаження. Найвідповідальніший, покликаний не дати розрядити батареї нижче критичного напруги. Вузол був перероблений, з метою забезпечити мінімально можливий струм споживання від батареї в режимі «навантаження відключена».

На двох логічних елементах мікросхеми CD4011 (аналог K561ЛА7) зібраний RS тригер. При включенні пристрою на виведення 10 встановлюється лог. 1, що призводить до відкривання транзисторів BC546 і IRF9540. Якщо в мережі пропадає напруга, навантаження продовжує працювати за рахунок акумуляторних батарей. Для підвищення ККД пристрою-паралельно діоду збірки MBR2045 підключені нормально замкнуті контакти реле. Таким чином при пропажі живлячої напруги діод виявляється замкнутий.

Якщо транзистор BC817 закриється, то на висновках 1,2 мікросхеми CD4011 з'явитися лог 1, що призведе до закриття IRF9540 і відключення навантаження від батареї.

Мікроконтролер Attiny13A контролює напругу на батареї, в разі досягнення критичного порога -отключает навантаження.

У попередній версії замість мікроконтролера і BC817 використовувалася мікросхема NE555, яка формувала лог. 0 при розряді батареї. Особливих нарікань з приводу її роботи не було, крім складної настройки порогового напруги, і великого споживання в режимі «відключений». Тому вирішено було поставити мікроконтролер.

У зв'язку з цим з друкованої плати були видалені деякий елементи.

Прошивка для мікроконтролера була написана на «швидку руку».

При появи напруги в мережі - починають блимати зелений і червоний світлодіоди. Приблизно через 5 секунд схема переходить в режим вимірювання напруги, і відразу світить зеленим світлодіодом сигналізують про «повністю зарядженій батареї», якщо ж в режимі автономної роботи напруга на батареї буде нижче 12 вольт-згасне зелений світлодіод, і загориться червоний, якщо напруга опуститися нижче 10.8-навантаження буде відключена.

Як видно зі схеми-при відключенні навантаження -отключается і плата мікроконтролера, це необхідно для мінімального енергоспоживання в режимі відключений. Непогано б відключити діод 1n4007 від витоку транзистора IRF9540 і підключити його до точки харчування плати мікроконтролера-тоді б споживання було мінімальним, зараз 20мкА.

У минулій версії споживання у вимкненому стані становило близько 5-10mА. Фактично це споживання NE555.

Уявіть-ваш ДБЖ відключили на місяць. До якого значення розрядитися батарея?

За місяць простою напруги на батареях впало до 7вольт.

Як виявилося гелеві батареї дуже ніжні-і після такого знущання вмирають повністю. Після глибокого розряду мені ні якими діями не вдалося їх оживити. Начебто якихось 5-10mA споживання-а за місяць батареї померли повністю. Щоб такі ситуації не повторилися-NE555 була видалена, замість неї додана плата мікроконтролера.

Захист від КЗ забезпечує самовідновлюється запобіжник на 4А включений перед роз'ємом навантаження.

Подібних ІБП було зібрано 3штукі. Один з них мав бездротове обладнання на якому то багатоповерховому будинку. Два рази він помирав від грози.

Перший раз в блоці живлення що щось трапилося з конденсатором 0.1мкф, пробило IRF9540, і MBR2045. Щоб не повторювалося такій ситуації був доданий стабілітрон в ланцюг затвора, сапрессор P6KE20.

Наступного разу -у блоці живлення вибухнули (відлетів шматочок корпусу) оптопара PC123 і TL431. На платі ДБЖ згоріла CD4011-мабуть дарма був видалений стабілітрон в ланцюзі її живлення.

Схоже, навантаження була заземлена, і під час грози на ній накопичувався заряд-який через блок живлення пішов в нульовий провід мережі живлення.

В цілому ДБЖ виявився досить надійним.

Дивлячись на його схему-я б викинув CD4011, і переніс би логіку роботи в більш потужний мікроконтролер (наприклад atmega8), замість LD1085 поставив би ШІМ обмежувач струму.

ДБЖ поміщений в корпус розламали промислового UPS на дві батареї. При навантаженні в 1.5А транзистор і діод починають грітися, з метою надійності були встановлені радіатори з листового алюмінію товщиною 3 мм. Хоча і без них схема відпрацювала рік, поки гроза не вбила мосфети.

Прошивка написана в середовищі AVR Studio на мові С, плати розроблені в Sprint-Layout.

Файли проекту.

Найбільш відомі комп'ютерні джерела безперебійного живлення (ІБП, або UPS). Звичайного комп'ютерного бесперебойніка вистачає на кілька хвилин, Необхідних для того, щоб користувач встиг зберегти дані і завершити роботу в штатному режимі. Вести мову про довготривале харчуванні безлічі приладів споживання в даному випадку марно. Якщо необхідно забезпечити роботу систем «розумного будинку», приладів опалення або іншої побутової техніки, то знадобиться більш потужний пристрій, розраховане на довготривалу роботу. Можна придбати готовий прилад, але для людей підготовлених і розбираються в електротехніці привабливий варіант самостійного виготовлення бесперебойніка. Це допоможе в якійсь мірі заощадити гроші, дасть можливість застосувати свої навички та отримати в результаті пристрій, максимально відповідає потребам конкретного споживача.

Забезпечити безперебійне живлення приладів протягом досить тривалого часу здатні лише пристрої на основі потужних і ємних акумуляторів, для яких треба використовувати зарядний пристрій відповідної потужності і інвертор, що перетворює постійну напругу в стандартні 220 В. Найбільшу складність представлятиме саме виготовлення інвертора, оскільки від того, який він видає синус - чистий або меандр різних типів - залежить, які прилади зможуть одержувати живлення від отриманого комплекту. Деякі пристрої не сприймають імпульсна напруга з великим числом високочастотних гармонік - це треба враховувати, плануючи створення ДБЖ.