Dans ce bref didacticiel, nous apprenons à concevoir un circuit UPS personnalisé à la maison en utilisant des composants ordinaires tels que quelques circuits intégrés NAND et quelques relais.
Qu'est-ce qu'un UPS
UPS, qui signifie alimentation sans coupure, sont des onduleurs conçus pour fournir une alimentation secteur continue à une charge connectée sans la moindre interruption, indépendamment des pannes de courant soudaines, des fluctuations ou même des baisses de tension.
Un onduleur devient utile pour les PC et autres équipements de ce type qui impliquent un traitement de données critiques et ne peuvent pas se permettre une coupure de courant pendant une opération de traitement de données vitale.
Pour ces équipements, l'onduleur devient très pratique en raison de son alimentation de secours instantanée à la charge et pour donner à l'utilisateur suffisamment de temps pour enregistrer les données cruciales de l'ordinateur, jusqu'à ce que l'alimentation secteur réelle soit rétablie.
Cela signifie qu'un onduleur doit être extrêmement rapide avec son passage du secteur à l'onduleur (mode de secours) et vice versa lors d'un éventuel dysfonctionnement de l'alimentation secteur.
Dans cet article, nous apprenons à fabriquer un onduleur simple avec toutes les fonctionnalités minimales, en veillant à ce qu'il soit conforme aux principes fondamentaux ci-dessus et fournit à l'utilisateur une alimentation ininterrompue de bonne qualité tout au long de ses opérations.
Étapes de l'onduleur
Un circuit UPS de base aura les étapes fondamentales suivantes:
1) Un circuit inverseur
2) Une batterie
3) Un circuit de chargeur de batterie
4) Un étage de circuit inverseur utilisant des relais ou d'autres dispositifs tels que des triacs ou des relais statiques.
Voyons maintenant comment les étapes de circuit ci-dessus peuvent être construites et intégrées ensemble pour mettre en œuvre un Système UPS .
Diagramme
Les étapes fonctionnelles mentionnées d'une unité d'alimentation sans coupure peuvent être comprises en détail à travers le schéma fonctionnel suivant:
Ici, nous pouvons voir que la fonction de commutation principale de l'ASI est effectuée par quelques étages de relais DPDT.
Les deux relais DPDT sont alimentés par une alimentation ou un adaptateur 12 V CA vers CC.
Le relais DPDT du côté gauche peut être vu contrôlant le chargeur de batterie. Le chargeur de batterie est alimenté lorsque le secteur CA est disponible via les contacts de relais supérieurs, et fournit l'entrée de charge à la batterie via les contacts de relais inférieurs. En cas de panne de courant alternatif, les contacts de relais passent aux contacts N / C. Les contacts de relais supérieurs coupent l'alimentation du chargeur de batterie, tandis que les contacts inférieurs connectent maintenant la batterie à l'onduleur pour lancer le fonctionnement en mode onduleur.
Les contacts de relais du côté droit sont utilisés pour passer du réseau CA au réseau CA de l'onduleur, et vice versa.
Une conception d'UPS pratique
Dans la discussion suivante, nous essaierons de comprendre et de concevoir un circuit UPS pratique.
1) L'onduleur.
Puisqu'un onduleur doit faire face à des appareils électroniques cruciaux et sensibles, l'étage de l'onduleur impliqué doit être raisonnablement avancé avec sa forme d'onde, en d'autres termes, un onduleur à onde carrée ordinaire peut ne pas être recommandé pour un onduleur, et par conséquent, pour notre conception, nous nous assurons que cette condition est bien prise en charge.
Bien que j'ai posté de nombreux circuits onduleurs sur ce site Web, y compris Types d'onde sinusoïdale PWM , ici nous sélectionnons un tout nouveau design juste pour rendre l'article plus intéressant, et ajoutons un nouveau circuit onduleur dans la liste
La conception de l'onduleur n'utilise qu'un seul IC 4093 et est capable d'exécuter une bonne onde sinusoïdale modifiée PWM fonctions à la sortie.
Liste des pièces
- N1 --- N3 portes NAND de IC 4093
- Mosfets = IRF540
- Transformateur = 9-0-9V / 10 ampères / 220V ou 120V
- R3 / R4 = pot de 220k
- C1 / C2 = 0,1 uF / 50 V
- Toutes les résistances sont 1K 1/4 watt
Fonctionnement du circuit de l'onduleur
Le IC 4093 se compose de 4 portes NAND de type Schmidt , ces portes sont configurées et agencées de manière appropriée dans le circuit inverseur illustré ci-dessus, pour mettre en œuvre les spécifications requises.
L'une des portes N1 est montée en oscillateur pour produire 200 Hz, tandis qu'une autre porte N2 est câblée en tant que deuxième oscillateur pour générer des impulsions de 50 Hz.
La sortie de N1 est utilisée pour piloter les mosfets attachés à la fréquence de 200Hz tandis que la porte N2 avec les portes supplémentaires N3 / N4, commute les mosfets en alternance à la fréquence de 50Hz.
Ceci permet de garantir que les mosfets ne sont jamais autorisés à conduire simultanément à partir de la sortie de N1.
Les sorties de N3, N4 coupent les 200Hz de N1 en blocs alternés d'impulsions qui sont traités par le transformateur pour produire un PWM AC au 220V prévu.
Ceci conclut l'étape de l'onduleur pour notre tutoriel de création d'onduleurs.
La prochaine étape explique le circuit de relais inverseur et comment l'onduleur ci-dessus doit être câblé avec les relais de commutation pour faciliter les opérations de sauvegarde automatique de l'onduleur et de charge de la batterie en cas de panne de secteur, et vice versa.
Étape de commutation de relais et circuit de chargeur de batterie
L'image ci-dessous montre comment la section de transformateur du circuit de l'onduleur peut être configurée avec quelques relais pour mettre en œuvre le changement automatique pour la conception d'ASI proposée.
La figure montre également un circuit de chargeur de batterie automatique simple en utilisant l'IC 741 sur le côté gauche du diagramme.
Apprenons d'abord comment les relais de commutation sont câblés, puis nous pouvons poursuivre l'explication du chargeur de batterie.
En tout, 3 jeux de relais sont utilisés à cette étape:
1) 2 n ° de relais SPDT sous forme de RL1 et RL2
2) Un relais DPDT comme RL3a et RL3b.
RL1 est attaché au circuit de chargeur de batterie et il contrôle la coupure du niveau de charge de coupure haut / bas de la batterie et détermine quand la batterie a besoin est prête à être utilisée pour l'onduleur et quand elle doit être retirée.
Le SPDT RL2 et le DPDT (RL3a et RL3b) sont utilisés pour les actions de changement instantané lors d'une panne de courant et d'un rétablissement. Les contacts RL2 sont utilisés pour connecter ou déconnecter la prise centrale du transformateur avec la batterie en fonction de la disponibilité ou de l'absence du secteur.
RL3a et RLb, qui sont les deux ensembles de contacts du relais DPDT, deviennent responsables de la commutation de la charge sur le réseau de l'onduleur ou du réseau pendant les coupures de courant ou les périodes de restauration.
Les bobines de RL2 et DPDT RL3a / RL3b sont jointes avec un 14V source de courant de sorte que ces relais s'activent et se désactivent rapidement en fonction de l'état du réseau d'entrée et effectuent les actions de commutation nécessaires. Cette alimentation 14V est également utilisée comme source pour charger la batterie de l'onduleur lorsque l'alimentation secteur est disponible.
La bobine du RL1 peut être vue connectée au circuit opamp qui contrôle la charge de la batterie de la batterie et assure que l'alimentation de la batterie à partir de la source 14V est coupée dès qu'elle atteint la même valeur.
Il s'assure également que lorsque la batterie est en mode onduleur et est consommée par la charge, son niveau de décharge inférieur ne descend jamais en dessous de 11V, et il coupe la batterie de l'onduleur lorsqu'elle atteint environ ce niveau. Ces deux opérations sont exécutées par le relais RL1 en réponse aux commandes opamp.
La procédure de configuration du circuit de chargeur de batterie UPS ci-dessus peut être tirée de cet article qui discute comment faire un chargeur de batterie à coupure basse haute en utilisant IC 741
Il lui suffit maintenant d'intégrer toutes les étapes ci-dessus pour exécuter un petit onduleur d'apparence décente, qui pourrait être utilisé pour fournir une alimentation sans coupure à votre PC ou à tout autre gadget similaire.
Voilà, ceci conclut notre tutoriel pour la conception d'un circuit UPS personnel qui peut être facilement réalisé par tout nouvel amateur en suivant le guide détaillé ci-dessus.
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