Главная » Питание
Призовой фонд
на сентябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 50 руб.

Похожие статьи:


Аварийный блок питания от 1.2В аккумулятора, второй вариант

Я уже изготовил и установил новый, более усовершенствованный аварийный блок питания (далее - АБП) в "Музыкальные часы с термометрами на PIC16F873A" (фото 1). Планировал всего лишь добавить схему, плату и прошивку к первой статье.

Но интерес радиолюбителей к моей статье и вопросы по ней напомнили мне, что в интернете и радиолюбительской литературе я ничего подобного не нашел. И кроме того я не учел, что радиолюбители (и не только опытные) будут "примерять" мой блок к своим конструкциям с другими напряжениями и с другими токами. В этой статье я постараюсь поделится своим опытом создания блока и, возможно, это подскажет пути решения Вашей конкретной задачи. Более полугода выходные дни и все свободное время было потрачено на создание недорогого, но надежного и годами работающего без какого-либо вмешательства АБП. Все нюансы, которые  остались в памяти, постараюсь изложить.

Кто интересуется только новой конструкцией может сразу перейти к 3-му разделу.

1. НАЗНАЧЕНИЕ.

Аварийный блок питания предназначен для устройств, питающихся от сети и которые, в случае отключения сети: потеряют или не зарегистрируют необходимые данные, не включат или не выключат какое-либо исполнительное устройство, и т.п. Насколько необходим этот блок решать конструктору. Радиолюбитель Panther26 конструирует дозиметр, но с его вопросов не ясно: это регистрирующий в течение длительного срока (дни-месяца-годы) прибор, или это автономный прибор - измерил и положил в ящик. К первому случаю необходим АБП, а во втором случае сделать питание прибора можно использовав аккумулятор и одну из ниже приведенных схем преобразователей рис. 4,5. Зарядное же устройство сделать отдельное, схем в интернете тысячи.

В большинстве случаев АБП требуется микроконтроллерным устройствам.

Первым делом нужно определиться, какие элементы схемы должны и далее получать питание при отключении сети, а которые временно можно обесточить. Ведь закон сохранения энергии никто не отменял. Чем большая мощность нужна на выходе, тем большей емкости должен быть аккумулятор. На рис.1 блок-схема подключения АБП к любому микроконтроллерному устройству.


Рис. 1

А теперь на примере "Музыкальных часов..." разберемся конкретно с подключением. На рис.2 фрагмент схемы этих часов с уже подключенным АБП.


Рис. 2

Из прежней схемы удаляются стабилизатор напряжения, аккумуляторы и их обвязка. От АБП при отключении сети будут питаться +а 5v: микроконтроллер п20, MCLR - п1, кнопки - п5 и п6. Если на 5 и 6 пины не подать +, то МК "подумает", что кнопки нажаты, и следовательно будет накручивать часы и минуты. На коллекторы транзисторов питание подаваться не будет, следовательно индикаторы светиться не будут. Мелодий не будет, так как УНЧ очень "прожорлив". Термодатчики без всяких проблем запустятся при появлении сети. Следовательно микроконтроллер будет исправно выполнять свои задачи и, при появлении сети, всё устройство перейдет в нормальный режим без будь-какого вмешательства извне.

Посчитать точно мощность нагрузки сложно. Я исходил из того, что практически все PICи среднего семейства с отключенной периферией потребляют ток 0,6 - 4 мА при 5 В. В часах МК остался практически "голый", а в АБП работает в поте лица: измеряет, преобразовывает, переключает.

Конечно, к часам не обязательно изготавливать АБП. Можно использовать специализированную микросхему часов реального времени DS1307 с двумя батарейками.

2.  ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.

Самое простейшее решение аварийного питания было в этих часах рис.3. Здесь зарядное устройство - это последовательно соединенные диод и резистор.


Рис. 3

Я называю это "ползучей подзарядкой". Почти 2 года проработали часы исправно, выдерживали отсутствие сети до 5 часов, но при установке нового АБП замерил напряжения на аккумуляторах: 1,29 - 1,21 - 1,24 - 1,27 вольт. Это уже ненормально.

Если же использовать батарейки, то не потребуется зарядное устройство, но требуется контрольно-сигнальное устройство, чтобы своевременно заменить элементы или почистить контакты. Вывод: АБП нужно делать на аккумуляторах с хорошим зарядным устройством. Но какое бы зарядное Вы не выбрали, в батарее из 4 аккумуляторов со временем проявится "слабое звено", которое подведет в самый неподходящий момент. Надежный АБП нужно делать на одном аккумуляторе. 

На рис.4 представлены схемы преобразователей (в равной степени их можно назвать: инверторы, генераторы, автогенераторы, DC-DC преобразователи и т.д.).


Рис. 4

Все эти схемы я собирал, экспериментировал с ними. Каждая из них имеет свои недостатки и достоинства, но больше всего мне подошла схема (рис.5) на германиевом транзисторе. Можно попробовать приспособить вместо генератора какую нибудь специализированную микросхему из серии МАХ или NCP.


Рис. 5

Дело в том, что преобразователь должен включаться только тогда, когда исчезнет сетевое напряжение. Значит нужен ключ. Конечно на транзисторе. Но полевые надежно работают при напряжении 2 вольта и выше. Может и есть такие, но из моих с р-каналом (штук 30 разных типов) только один попался IRF9Z34N из 8, который включался при напряжении 1 вольт. С n-каналом многие полевики работали даже при 0,8 вольтах, но это требовало усложнения конструкции. Поэтому ключ я сделал на КТ3107. На переходе э-к будет падать до 0,2В. Следовательно при разряде аккумулятора от 1,32 до 1 вольта на преобразователе будет 1,12 - 0,8 вольт. Инвертор на германиевом транзисторе нормально работал при напряжении на эмиттере всего 0,6 вольт.

С преобразователем и ключем определились, переходим к зарядному устройству. На рис.6 фрагмент схемы АБП, в котором зарядное устройство выполнено на операционном усилителе.

 
Рис. 6

Еще я делал на LM311. Схема рабочая. Один АБП я изготовил и установил. Но полного удовлетворения не получил. Много времени уходит на настройку петли включения - выключения заряда и на узел контроля наличия сети. Получилось. Но все это с каким-то малым запасом устойчивости. Призвал на помощь микроконтроллер, тогда появился первый вариант АБП.

3. УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ВАРИАНТ АВАРИЙНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ.

На рис.7 схема несколько улучшенного, по сравнению с http://cxem.net/pitanie/5-280.php АБП. А фото в начале статьи.


Рис. 7

То, что я объяснял в предыдущей статье, повторять не буду.

Изменения:

  • узел включения - выключения заряда аккумулятора выполнен на полевом транзисторе. Подойдет любой с р-каналом. Когда на затвор подается 1 - транзистор закрыт, а когда порт RC0 включен на вход (Z) - транзистор открыт.
  •  пришлось пожертвовать одним портом для ввода стабильного опорного напряжения (от VR2). В прежней схеме опорным напряжением для всех измерений служило напряжение питания микроконтроллера. Но в случае питания устройства от преобразователя, напряжение питания меняется в рамках 5 - 4 вольта. Это приходилось учитывать в программе. Теперь стабильно 2,495 вольта.
  • узел включения генератора немного изменен, но принцип работы остался тот-же (рис.8).  


Рис. 8

В момент исчезновения сети t0 микроконтроллер мгновенно выставляет 0 на порту С1, что приводит к полному отпиранию транзистора VT1 и запуску генератора. Превышение напряжения будет гасится стабилитроном VD4. После переходных процессов 0,025 сек МК занимается только измерением выходного напряжения и перебором ступеней RC1 - RC4 включения транзистора. Сначала увеличив сопротивление в базовой цепи до максимума, если аккумулятор в этот момент полностью заряжен, а потом уменьшая его при снижении выходного напряжения до 4,1 вольта. Когда дойдет опять до С1, то каждые две минуты будет подаваться кратковременный звуковой сигнал. Для привлечения внимания. 

Все это время проводится мониторинг наличия сетевого напряжения, которое может появится в любой момент. Но выключение преобразователя произойдет с задержкой 0,5 сек. Это сделано для защиты от сетевых помех и провалов напряжения.

Назначение резистора R9: для надежного определения микроконтроллером отсутствия или внутреннего обрыва аккумулятора.

Емкость конденсатора С9 влияет на готовность генератора к повторному запуску. Чем больше емкость, тем дольше генератор не сможет запустится.

VD2 любой выпрямительный.

Печатная плата 70х60мм из одностороннего фольгированного текстолита выглядит так:

К миниатюризации я не стремился. 

Печатка и прошивка прилагается.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Рисунок 4. Преобразователь напряжения вариант №1.
Биполярный транзистор
КТ3107А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Биполярный транзистор
КТ3102А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Диод Шоттки
1N5819
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Конденсатор0.022 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Электролитический конденсатор22 мкФ 16 В2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Резистор
10 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Резистор
100 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Tr Трансформатор1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Bat Аккумуляторная батарея1.2 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Рисунок 4. Преобразователь напряжения вариант №2.
VT, VT Биполярный транзистор
КТ602А
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Выпрямительный диод
1N4007
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Электролитический конденсатор22 мкФ 16 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Электролитический конденсатор100 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Трансформатор1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Bat Аккумуляторная батарея1.2 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Рисунок 4. Преобразователь напряжения вариант №3.
VT Биполярный транзистор
КТ3107А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT Биполярный транзистор
КТ3102А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Диод Шоттки
1N5819
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Электролитический конденсатор470 мкФ 16 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Резистор
100 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Резистор
200 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Дроссель100 мкГн1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Bat Аккумуляторная батарея1.2 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Рисунок 5. Преобразователь напряжения.
Биполярный транзистор
ГТ403А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Диод Шоттки
1N5819
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Электролитический конденсатор10 мкФ 6.3 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Электролитический конденсатор10 мкФ 16 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Tr2 Трансформатор1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Аккумуляторная батарея1.2 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Рисунок 6. Зарядное устройство на операционном усилителе.
Операционный усилитель
LM358
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT5 Биполярный транзистор
КТ3107А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT6 Биполярный транзистор
КТ3102
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT7 Биполярный транзистор
КТ502А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT8 Полевой транзистор
КП103К
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
OC2 Оптопара
PC120
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD4 Стабилитрон
КС139А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD5 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С8 Электролитический конденсатор10 мкФ 6.3 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С9 Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С10 Электролитический конденсатор10 мкФ 16 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С11 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С12 Электролитический конденсатор330 мкФ 16 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R15 Резистор
68 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R16 Резистор
10 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R17, R18 Резистор
100 Ом
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R19 Резистор
1.2 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R20 Подстроечный резистор22 кОм1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R21 Резистор
100 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R22 Подстроечный резистор2.2 кОм1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R23 Резистор
330 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R24 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R25 Резистор
51 Ом
1 0.5 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R26 Резистор
5.6 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R27 Резистор
7.5 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL2 Светодиод1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Akk2 Аккумуляторная батарея1.32 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Рисунок 7. Зарядное устройство на микроконтроллере.
МК PIC 8-бит
PIC16F676
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DC/DC импульсный конвертер
LM2575
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VR2 ИС источника опорного напряжения
TL431
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
КТ3107А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT2 Биполярный транзистор
ГТ403А
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
T1 MOSFET-транзистор
IRFD9024
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VDS Диодный мост1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD1, VD3 Диод Шоттки
1N5819
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD2 Выпрямительный диод
BYV26C
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD4 Стабилитрон
КС156Г
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD5 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С1, С3, С5, С8, С11 Конденсатор0.1 мкФ5 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С2 Электролитический конденсатор100 мкФ 35 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С4 Электролитический конденсатор330 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С6 Конденсатор0.022 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С7 Электролитический конденсатор10 мкФ 6.3 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С9 Электролитический конденсатор10 мкФ 16 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С10 Электролитический конденсатор330 мкФ 10 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1 Резистор
6.8 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2 Резистор
2.7 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3 Резистор
2.2 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R4 Резистор
7.5 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5, R6 Резистор
330 Ом
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7, R9 Резистор
100 кОм
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8, R18, R19 Резистор
2 кОм
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R10 Резистор
180 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11 Резистор
51 Ом
1 1 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R12 Резистор
10 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R13 Резистор
1.2 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R14 Резистор
270 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R15 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R16 Резистор
470 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R17 Резистор
680 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL1 СветодиодЖелтый1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL2 СветодиодЗеленый1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL3 СветодиодБелый1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Бузер1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
L1 Катушка индуктивности330 мкГн1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Tr1 Трансформатор1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Akk1 Аккумуляторная батарея1.2 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 4
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.5 Проголосовало: 4 чел.

Комментарии (5) | Я собрал (0) | Подписаться

0
panther26 #
Дозиметр промышленный, ток потребления 1мА. Включение время от времени. Питание от солевой батареи - в плане долговременной работы ей нет равных. Нужен был преобразователь 1-1.5v - 6v. Ток без нагрузки 0.5мА. Для моих целей был годен только блокинг-генератор. Но это не в рамках статьи
Ответить
0

[Автор]
VIG #
Из приведенных схем вполне можно подобрать подходящий преобразователь.
Ответить
0
nik920 #
Собирал долго, но все получилось. Спасибо автору за статью, жду новых идей
Ответить
0

[Автор]
VIG #
Очень рад, что мои труды кому-то помогли.
Ответить
0
Alex #
И мне в часы надо переделать,а то похоже один из аккумуляторов сдох. Оригинальное решение применения ГТ403, которые валяются, потому что выбросить жалко мне понравилось
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
Мультиметр DT9205A Квадрокоптер Syma X11
вверх