roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Резисторы, транзисторы, конденсаторы, микросборки, чип компоненты ...
Вопросы согласования управляющих модулей с периферией.

Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение linvinus » 09 апр 2016, 13:59



Вынес в отдельную ветку тему про самодельный источник бесперебойного питания.
Начало было положено здесь forum11/topic2129-435.html#p291164
а последнее сообщение здесь forum11/topic2129-630.html#p351972

Было разработано несколько вариантов схемы,

"Простой источник бесперебойного питания для робота"
с дополнительным модулем зарядки

linvinus_robot_ups_v2.png
Простой источник бесперебойного питания для робота,
simple uninterruptible power supply circuit for mobile robot

плата полностью односторонняя
linvinus_robot_ups_v2_board.png
linvinus_robot_ups_v2_board.png (5.49 КиБ) Просмотров: 857


Схема и плата для Eagle доступны тут https://github.com/linvinus/simple_ups


Все элементы располагаются на борту робота, для того чтобы зарядить робота достаточно подключить любой подходящий по мощности внешний источник питания, при этом не требуется отключать бортовую электронику.
В качестве модуля зарядки используется dc-dc преобразователь с поддержкой режима constant current , constant voltage (CC-CV)

На схеме,

линия EXT_POWER - внешнее питание, у меня это 12в
транзисторы Q1,Q4 - ключ полностью отключающий АКБ.
транзистор Q2 - ключ пропускает питание EXT_POWER на выход ИБП, меньше греется чем диод.
Q5,Q3 -слаботочные вспомогательные элементы необходимые для правильной логики работы.

Джампер ON|OFF принудительное отключение батареи от smd микротумблера.
положение ON - автоматическое переключение между АКБ и внешним питанием
положение OFF - АКБ всегда отключена от выхода ИБП, но внешнее питание будет проходить свободно на выход ИБП.

Поскольку у меня DC-DC повышающий у него на выходе стоит диод, так что выход преобразователя можно постоянно держать подключенным напрямую к батарее


Логика работы в положении ON
когда напряжение на входе EXT_POWER отсутствует,
Q3 закрыт через R2, Q2,Q5 закрыты через R1,
Q1,Q4 открыты через R9,
на выходе ИБП напряжение батареи (минус падение напряжения на транзисторах Q1,Q4)

когда появляется напряжение более 6в на входе EXT_POWER тогда
Транзистор Q3 откроется и откроет Q5 и Q2
при этом Q5 закроет Q4,Q1
напряжение EXT_POWER через Q2 пойдёт на выход ИБП,
на выходе ИБП будет напряжение EXT_POWER (минус падение на Q2)

линия EXT_POWER напрямую соединена со входом dc-dc преобразователя, поэтому сразу же начинается процесс зарядки если напряжение на АКБ ниже напряжения на выходе dc-dc преобразователя

когда пропадёт напряжение на входе EXT_POWER тогда
Q1,Q4 всё ещё закрыты, напряжение на выходе ИБП начнёт падать
до тех пор пока на выходе напряжение не просядет на столько чтобы Q3 закрылся (делитель R3/R2 этому способствует), как только Q3 закроется, через резистор R1 закроются Q2,Q5
тогда Q1,Q4 откроются через R9, на выходе ИБП появится напряжение АКБ
происходит это достаточно быстро, потребители почувствуют только лёгкое волнение.
время переключения определяют резисторы R3/R2 и R1

Связка встречно включенных транзисторов Q1,Q4 необходима т.к. для зарядки используется повышающий dc-dc преобразователь, т.е. напряжение батареи выше чем EXT_POWER, если использовать только один транзистор (как в первой схеме) то ток с батареи проходил бы обратно в сеть через встроенный в транзистор диод

в статическом режиме этот ИБП ничего не потребляет (за исключением токов утечки)

В верхнем правом углу изображены входы-выходы внешнего dc-dc повышающего преобразователя который работает в режиме CC-CV

главное на что стоит обратить внимание
1) преобразователь постоянно подключен к батареи, но т.к. в повышающих преобразователях на выходе всегда есть диод то он не пропустит напряжение батарии когда преобразователь отключен (отсутствует EXT_POWER)
2) (предыстория post291830.html#p291830) минус батареи подключен на прямую к минусовому вЫходу dc-dc преобразователя, а уже с его Входа идёт на выход ИБП,
это нужно для того чтобы не пришлось городить схему полного переключения выводов преобразователя, соединить "-" выхода преобразователя с "-" его входа нельзя т.к. это отключит внутреннюю схему стабилизации по току, которая измеряет протекающий по минусовой шине ток.
Т.е. и во время зарядки и вовремя разрядки ток всегда течёт через шунт в dc-dc преобразователе, на это стоит обратить внимание и посчитать рассеиваемую на нём мощность во время основной работы робота.
В выбранном мной модуле post351385.html#p351385
стоят два резистора по 0.05Ом в параллель т.е. всего 0.025
при токе 10А получается на нём будет рассеиваться 2,5Вт! но в этой модели по всей плоскости платы встроенный радиатор поэтому это нестрашно даже при таком токе.

Эта схема работает без проблем, проверил при входном от 9в до 12в , при 14в на батарее.
вот так это выглядит
IMG_6777.JPG

работа от внешнего питания (зарядка)
IMG_6778.JPG



Процесс создания и настройки
  • закупка необходимых деталей (транзисторы, резисторы плата, провода и т.п.)
  • закупка повышающего преобразователя
    В качестве модуля зарядки используется dc-dc преобразователь с поддержкой режима constant current , constant voltage (CC-CV)
  • закупка платы защиты АКБ (очень желательно!)
  • сборка платы ИБП
  • настройка зарядки на необходимое напряжение и ток
  • сборка воедино платы ИБП , модуля зарядки и платы защиты АКБ

Из испробованных мной плат, могу посоветовать две в качестве модуля зарядки

http://www.ebay.com/itm/DC-to-DC-conver ... 1402869015
http://www.ebay.com/itm/DC-DC-boost-con ... 1940997254
первая значительно качественнее и универсальнее умеет и повышать и понижать,
только больше по высоте, и из-за курса стала довольно дорогой.

Плата защиты АКБ
Плата защиты АКБ, по английски PCM (Protection Circuit Module) или BMS (battery management system)
Основное назначение защитить АКБ от перезаряда и переразряда, т.к. от этого портится АКБ а в некоторых случаях может привести к возгоранию.

Ищется на ebay по ключевым словам например для LiPo 4S нужно искать "PCM 14.8" где 14.8 это максимальное напряжение для
Li-Ion 14.4
Li-Po 14.8
LiFePO 12.8
либо можно попробовать указать количество банок например "PCM 4S"

PCM подразумевает только защиту а BMS это защита токов напряжений температуры и балансировка.
Если ваш АКБ состоит из 3х последовательных банок и более то наличие балансира очень желательно особенно в условиях когда АКБ работает на больших токах 3А и более.

модули зарядки
Строго говоря это не модули зарядки, просто преобразователи, при правильной настройке они могут заряжать АКБ.

Помимо тех двух что я привёл выше, можно выделить ещё несколько, но я их не проверял
http://www.ebay.com/itm/DC-DC-600W-10-6 ... 1580658217
http://www.ebay.com/itm/CNC-Digital-LED ... 1047784982
http://www.ebay.com/itm/100W-DC-DC-Cons ... 0125019393
Есть и другие, по фразе "boost converter constant current" выбираем по минимальному входному напряжению и максимальному току.


Очень не советую брать модули типа таких
http://www.ebay.com/itm/5-30V-to-0-8-28 ... 0807119800
s-l500.jpg

они могут выглядеть по разному, но их легко отличить, если видите толстую (как транзистор) микросхему на 6 ножек то это оно.
Эти модули на базе устаревшей микросхемы, видимо какой то завод слил большое количество таких микросхем что модулей на их основе как грязи и стоят копейки.
но они годятся на ток до 1А, и то греется всё и транзистор и катушка и сама микросхема, в закрытый корпус лучше не пихать.
Последний раз редактировалось linvinus 20 июн 2016, 23:37, всего редактировалось 2 раз(а).
R3 forum87/topic15337.html
R2 roboforum.ru/forum102/topic13980.html
R4 roboforum.ru/post336339.html#p336339
Делать надо хорошо - плохо получится само!
Аватара пользователя
linvinus
 
Сообщения: 1581
Зарегистрирован: 29 апр 2011, 12:37
Откуда: Москва
прог. языки: С

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Holmes » 11 апр 2016, 17:48

Что-то я никак не могу изменить схему так чтоб это отразилось в борде. Уже и читал туториалы, не понимаю что не работает.
Можете изготовить плату как есть?
Одну. Если не получится нормально спаять обращусь за пайкой...
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение linvinus » 11 апр 2016, 20:19

Что-то я никак не могу изменить схему так чтоб это отразилось в борде. Уже и читал туториалы, не понимаю что не работает.

а что говорит? что происходит?
как есть это тот последний вариант который вы предложили? тут forum11/topic2129-630.html#p351674

схема изменилась, у вас p-канальный транзистор в sot-23 есть?
R3 forum87/topic15337.html
R2 roboforum.ru/forum102/topic13980.html
R4 roboforum.ru/post336339.html#p336339
Делать надо хорошо - плохо получится само!
Аватара пользователя
linvinus
 
Сообщения: 1581
Зарегистрирован: 29 апр 2011, 12:37
Откуда: Москва
прог. языки: С

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Holmes » 12 апр 2016, 01:20

Проблема была в том что я удалил на схеме коннектор и проводники к нему, добавил простые контактные площадки и заново соединил проводниками, но на борде проводники появились не все и это я никак не мог исправить. Пробовал много раз разными способами.

Разорвал связь со схемой и только так смог поменять плату.
Проверьте пожалуйста навскидку всё ли в порядке. Я заменил коннектор на обычные пады с дыками, ну и проводники там подвёл. Заодно чуть меньше плату сделал.
Версия та что с р-мосфетом. Уже закупил их десяток (irlml6402).
Вложения
ups.brd.zip
(10.11 КиБ) Скачиваний: 0
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение linvinus » 12 апр 2016, 11:18

Проблема была в том что я удалил на схеме коннектор и проводники к нему, добавил простые контактные площадки и заново соединил проводниками, но на борде проводники появились не все и это я никак не мог исправить. Пробовал много раз разными способами.

да когда меняется схема не так просто потом поправить плату.
нужно делать так
1) по возможности заменять а не удалять (есть такое действие заменить)
2) если удалили то при восстановлении электрических линий нужно чтобы шины остались с прежними именами, если это именованные (например gnd, power и т.п.)
3) сохранить схему
4) перейти на плату и там удалить те дорожки которые вели к деталям которые удалили
5) нарисовать заново дорожки
6) в окне редактора платы нажать кнопку проверить схему и исправить ошибки вызванные нарушением логической схемы

закупил их десяток (irlml6402).

отлично, тогда с меня только плата, плату проверю вечером
вам дырки под контакты сверлить нужно? я просто у себя не сверлил, просто сверху к дорожкам припаял, но у меня платы крепко на винтах держатся так что нагрузка на провода минимальная.
R3 forum87/topic15337.html
R2 roboforum.ru/forum102/topic13980.html
R4 roboforum.ru/post336339.html#p336339
Делать надо хорошо - плохо получится само!
Аватара пользователя
linvinus
 
Сообщения: 1581
Зарегистрирован: 29 апр 2011, 12:37
Откуда: Москва
прог. языки: С

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Holmes » 12 апр 2016, 13:40

Не, дырки сам просверлю если надо будет.
А паяете чем? Паяльная станция/паяльник, припои/флюсы?
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение linvinus » 12 апр 2016, 22:02

не реклама :) просто как есть

Паяльная станция http://www.chipdip.ru/product/ct-938esd/ жало родное, оборудованию около 10 лет, точно не помню, за время эксплуатации там здох один кондёр и сел аккумулятор (нужен для сохранения последних настроек)

фен такой http://www.chipdip.ru/product/element-858d/ но название другое
фен нужен только чтобы снимать детали с платы, и усаживать термотрубки, паяю паяльником

флюс ЛТИ-120lux, рулон олова тоже с флюсом

тонер с бумаги на плату переношу вафельницей forum42/topic13792.html#p294375

на звание лучшее оборудование не претендую.

если будете что то подбирать поспрашивайте на форуме http://forum.easyelectronics.ru/ или радиокот
ну и понятное дело, в чипидипе цена как минимум в два раза выше реальной.

Добавлено спустя 39 минут 50 секунд:
кстати если обратите внимание download/file.php?id=40954&mode=view
положение синиего коннектора и платы не совпадает, коннектор должен быть снизу,
это я к тому что в вашем случае можно всё иначе сделать, я подстраивал по ходу дела,
может вам вообще синий коннектор не нужен?
если разъёма АКБ на плате не будет то смысла заводить минус батареии на плату нет, его можно сразу на dcdc модуль завести а оттуда на плату
тогда плату можно сделать ещё компактнее.
R3 forum87/topic15337.html
R2 roboforum.ru/forum102/topic13980.html
R4 roboforum.ru/post336339.html#p336339
Делать надо хорошо - плохо получится само!
Аватара пользователя
linvinus
 
Сообщения: 1581
Зарегистрирован: 29 апр 2011, 12:37
Откуда: Москва
прог. языки: С

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Holmes » 13 апр 2016, 00:38

Я так понял 40-ваттным паяльником паять не стоит)) хотя бы 8-ваттный купить
Или обязательно станцию?

Добавлено спустя 4 минуты 13 секунд:
кстати если обратите внимание download/file.php?id=40954&mode=view
положение синиего коннектора и платы не совпадает, коннектор должен быть снизу,
это я к тому что в вашем случае можно всё иначе сделать, я подстраивал по ходу дела,
может вам вообще синий коннектор не нужен?
если разъёма АКБ на плате не будет то смысла заводить минус батареии на плату нет, его можно сразу на dcdc модуль завести а оттуда на плату
тогда плату можно сделать ещё компактнее.

Можно и не городить коннектор синий, лучше припаять к распределительной плате.
Плату переделаю еще значит.

Добавлено спустя 59 минут 7 секунд:
много где рекомендуют lukey 852d+
нашел минимум за 6200, мда, это не входило в планы.
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение linvinus » 13 апр 2016, 00:41

я бы рекомендовал такой паяльник http://www.chipdip.ru/product/ersa-multitip-25/
станция удобна тем что быстро включается , точно держит температуру и быстро можно перейти с одного режима на другой, smd я паяю при 290C что то покрупнее до 350 а толстые медные провода 3мм^2 на 400С, можно конечно всё паять при одной температуре, вот только мелкие дорожки на плате могут от этого отвалиться а некоторые детали не любят перегрев.

если не планируете каждую неделю что то паять то наверное станция не нужна, сгодится слабенький паяльник, но с качественным жалом.
с другой стороны хороший инструмент помогает создавать хорошие вещи

вот по теме
http://easyelectronics.ru/traktat-o-payalnikax.html
http://easyelectronics.ru/rabota-s-neob ... halom.html
http://we.easyelectronics.ru/tag/%D0%BF ... %B8%D0%BA/
R3 forum87/topic15337.html
R2 roboforum.ru/forum102/topic13980.html
R4 roboforum.ru/post336339.html#p336339
Делать надо хорошо - плохо получится само!
Аватара пользователя
linvinus
 
Сообщения: 1581
Зарегистрирован: 29 апр 2011, 12:37
Откуда: Москва
прог. языки: С

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение elmot » 13 апр 2016, 13:47

дешево и сердито. у меня такая
http://www.chipdip.ru/product/lukey-702/
Аватара пользователя
elmot
 
Сообщения: 5674
Зарегистрирован: 10 ноя 2011, 12:02
Откуда: Turku, Finland
Skype: elmot73
прог. языки: Java и все-все=все
ФИО: Илья

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Holmes » 13 апр 2016, 19:33

Посмотрел обзоры и сравнения, задушил жабу и заказал 702-ю =)
elmot, а дорабатывали паяльник, и если да, то каким из предложенных в сети способов?
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Angel71 » 13 апр 2016, 19:59

linvinus, эрсовская фигня допотопная, за эти деньги можно купить качественный компактный паяльник. допустим такой на 65вт
1.jpg

или чуть попроще, но с хаковскими т12 жалами
Holmes, а зачем дорабатывать? у вас не оригинальная или импортёр вашей вместо того, что бы на заводе над душой у китайцев постоять и проконтролировать, решил совместить отдых с работой?
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9231
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Holmes » 14 апр 2016, 09:05

Holmes, а зачем дорабатывать? у вас не оригинальная или импортёр вашей вместо того, что бы на заводе над душой у китайцев постоять и проконтролировать, решил совместить отдых с работой?

Даже и не знаю, в чипдипе решил взять, что-то у них станции дешевле оказались чем даже на авито.
А про доработку, в нете все показывают что хакковский нагреватель не достает немного до конца отверстия под него в жале. И такое у всех lukey.
Хотя и так жить не особо мешает, но если подвинуть нагреватель то температуру держит точнее.
Аватара пользователя
Holmes
 
Сообщения: 227
Зарегистрирован: 08 окт 2010, 14:22
Откуда: Москва
прог. языки: Pascal, С, C#, Java
ФИО: Роман

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение Angel71 » 14 апр 2016, 10:31

80-90 более-менее нормальная цена. с жалами да, там ещё есть момент с тем, что жало неплотно на нагреватель насаживается - т.е. по хорошему можно фольгу какую намотать.
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9231
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)

Сообщение linvinus » 14 апр 2016, 20:53

Holmes, такой вариант устроит?
holmes_ups.png
holmes_ups.png (4.48 КиБ) Просмотров: 500

выложил эту верисю на гитхаб
R3 forum87/topic15337.html
R2 roboforum.ru/forum102/topic13980.html
R4 roboforum.ru/post336339.html#p336339
Делать надо хорошо - плохо получится само!
Аватара пользователя
linvinus
 
Сообщения: 1581
Зарегистрирован: 29 апр 2011, 12:37
Откуда: Москва
прог. языки: С

След.

Вернуться в Электроника, электротехника

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

Mail.ru counter