Источник бесперебойного питания мощностью 600 Вт

ВлУтвержденоВ»

РТ01.430127.001 ТЗ-ЛУ

тАЬ____тАЭ __________200 р.

Техническое задание

Источник бесперебойного питания

РТ01.430127.001 ТЗ

2006 г.

Техническое задание на разработку источника

бесперебойного питания.

1. Наименование.

тАЬИсточник бесперебойного питаниятАЭ.

2.Технические требования.

2.1. Основные параметры.

Блок должен отвечать требованиям существующих технических требований (ТТ) и комплекта конструкторской документации (КД) РТ01.430127.001

Источник бесперебойного питания (далее ИБП) должен обеспечивать контроль параметров входного напряжения в границах, которые обеспечивают нормальную работу импульсного источника питания. Это обусловлено особенностями импульсных блоков питания, а именно широким диапазоном входных напряжений. Граница изменения напряжения на входе, при котором обеспечивается нормальная работа от сети ИБП, должна составлять:

В· нижний порог тАУ 30%;

В· верхний порог + 20%.

ИБП должен обеспечивать контроль параметров на выходе при обеспечении питания от внешней сети и в режиме питания от батарей:

В· контролировать выходное напряжение;

В· контролировать уровень нагрузки.

Измерение параметров позволяет наблюдать за процессами, которые происходят в сети, своевременно реагировать на исчезновение напряжения или отход его величины от границ, превышение которых вызывает нарушение работы импульсных источников питания.

Так, как характеристики напряжения сети имеют определенные параметры, установленные стандартами (ГОСТ 3413-96), то напряжение питания ИБП должно отвечать величине 220В, и иметь отклонения напряжения и частоты, которые не превышают предельных значений.

Так, как мы рассчитываем источник бесперебойного питания, который можно было бы применять с разнообразной нагрузкой, предполагаемая выходная мощность будет составлять 600 Вт (типичный компьютер потребляет 350тАФ400 Вт).

Так, как необходимо обеспечить время резервного питания, во время которого необходимо, например, выполнить возможный переход на питание от более энергоемкого источника (например, генератора), или завершение работы тех или иных устройств (выключение ПК), минимально необходимое время резервирования (резервного питания) должно быть не менее 5 мин., при 100% нагрузке.

Основные технические требования сводим в таблицу 2.1.

Основные технические требования. Таблица 2.1

Дополнительные требования

1. Форма напряжения на выходе источника бесперебойного питания при питании от сети и при питании от батареи - синусоидальная.

2. Защита нагрузки от переходных процессов в источнике тАУ автоматический обход.

3. Защита от перегрузки по току тАУ автоматический выключатель.

4. Силовой вход тАУ штепсельный разъем с вилкой IEC- 320 (10A).

5. Силовой выход тАУ два гнезда IEC- 320 (10A).

6. Электромагнитная совместимость - EN55022 Class B.

2.2Конструкторско-технические требования.

Установочные, присоединительные и габаритные размеры блока должны отвечать требованиям сборочного чертежа РТ01.436237.001 СБ.

Детали, которые используются для изготовления блока,
должны отвечать чертежам и требованиям стандарта
ОСТ 4Г0.070.014. Сборка блока должна выполняться
в соответствии с требованиями стандарта ОСТ 4Г0.070.015.

Все виды покрытия должны быть механически крепкими,
антикоррозийными, однородными, не иметь дефектов и
отвечать действительным нормативным документам (НД).

Монтаж блока должен выполняться в соответствии с НД
на монтаж, которые действительны на предприятии-производителе.

Корпус изделия - металлический, что обеспечивает защиту встроенных и вставных блоков от ударов и повреждений.

Выступающие и габаритные детали корпуса не должны иметь острых и травмирующих граней и поверхностей.

Защита от коррозии должна быть выполнена посредством применения гальванических и лакокрасочных покрытий и отвечать ГОСТ-9.014, ГОСТ-9.005 и ГОСТ-9.301.

Электрический монтаж не должен препятствовать доступу к размещаемым элементам.

Электромонтаж должен отвечать ГОСТ 23584, ГОСТ 23592, ГОСТ 23594, ГОСТ 23591, ГОСТ 23587

2.3. Требования стойкости к механическим и климатическим воздействиям.

Условия эксплуатации изделия отвечают категории расположения 4.2. за ГОСТ 15150-69.

Соответственно у ГОСТ 11478-88 изделие должно выдерживать следующие нормативные воздействия:

Прочность при транспортировке (в упакованном виде):

Ускорение 15g;

Длительность ударного импульса 11 мс;

Число ударов, не меньше 1000.

При отсутствии влияния агрессивных условий спроектированное изделие должно сохранять работоспособность в следующих условия эксплуатации:

- температура окружающего воздуха от 0 до +35 В°С;

- относительная влажность воздуха до 95% при температуре +30 В°С и более низких температурах, без конденсации влаги;

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 650 до 800 мм.рт.ст.), группа Р1 за ГОСТ 12997-84.

- вибрационные нагрузки в диапазоне частот от 10 до 50 Гц при амплитуде сдвига до 0,35 мм. Группа №2 за ГОСТ 12997-84, вибростойкое выполнение.

2.4. Эксплуатационные требования.

Требования по эксплуатации должны отвечать группе 1.1 УХЛ ГОСТ 8ГО.39.304-76.

2.5. Требования по надежности.

Изделие по своим конструктивным и техническим характеристикам должно относиться к контролируемым, возобновляемым техническим средствам и отвечать таким требованиям:

Вероятность безотказной работы на протяжении 1000 ч, не меньше 0,85.

Среднее время возобновления не больше 6 час.

Средняя наработка на отказ не меньше 5000 час.

3. Требования по дизайну.

Требования к цвету окрашенных поверхностей и лакокрасочных материалов соответственно к ГОСТ 9.032-76 та ГОСТ 9.104-79 .

4.Требования к условиям транспортировки.

Упаковка должна обеспечивать сохранение изделия при транспортировке всеми видами транспорта на любые расстояния.

5. Требования по безопасности изделия.

Блок не должен быть источником пожара, отравляющих газов, как при исправной работе, так и в случаях отказа.

Возникновение отказа не должно производить к прекращению электропитания других систем, подключенных к общей электросети.

6. Требования по стандартизации и унификации.

Разработка прибора должна проводиться с учетом максимального использования унифицированных и стандартизировали деталей и узлов. Коэффициент применения на уровне деталей не менее 50 %.

7. Требования к технологичности конструкции.

Разработка элементов конструкций изделия должна проводиться с максимальным использованием прогрессивных технологических методов изготовления и обработки, типичных технологических процессов согласно ЕСТП.

Содержание

Вступление............................................................................................ 4

Раздел 1. Техническая часть...................................... 7

1.1. Обоснование обеспечения условий ТЗ............................................................ 7

1.2. Обзор аналогов изделия........................................................................... 8

1.3. Описание структурной схемы..................................................................... 9

1.3.1. Обзор и анализ структурных схем систем бесперебойного питания................................. 9

тАУ ИБП резервного типа (Off-Line или standby)......................................................... 10

тАУ линейно-интерактивный ИБП (Line-Interactive)...................................................... 11

тАУ ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line).............................................. 12

1.3.2. Описание структурной схемы источника бесперебойного питания................................ 14

1.4. Описание схемы электрической принципиальной............................................. 18

1.4.1. Зарядное устройство.............................................................................. 18

1.4.2. Преобразователь постоянного напряжения....................................................... 20

1.4.3. Стабилизатор напряжения 300В................................................................... 22

1.4.4. Выходной инвертор............................................................................... 23

1.4.5. Схема байпаса.................................................................................... 23

1.4.6. Узел управления.................................................................................. 24

1.5. Разработка и расчет узлов схемы электрической принципиальной............................ 26

1.5.1. Электрический расчет схемы зарядного устройства............................................... 26

1.5.2. Электрический расчет схемы импульсного стабилизатора напряжения............................ 41

1.5.3. Электрический расчет входного и выходного фильтров............................................ 52

1.6. Обоснование выбора элементов схемы............................................................. 60

1.6.1. Выбор резисторов................................................................................. 61

1.6.2. Выбор конденсаторов............................................................................. 65

1.6.3. Выбор индуктивностей и трансформаторов....................................................... 69

1.6.4. Выбор активных элементов........................................................................ 70

1.7. Расчет печатной платы............................................................................. 72

1.7.1. Расчет площади печатной платы.................................................................. 72

1.7.2. Расчет параметров металлизированных отверстий................................................ 74

1.7.3. Расчет ширины печатных проводников........................................................... 77

1.8. Тепловой расчет..................................................................................... 78

1.9. Расчет надежности устройства.............................................. 80

Раздел 2. Экономический расчет....................................................... 84

2.1. Анализ ринка................................................................................... 84

2.2. Расчет уровня яркости.......................................................................... 85

2.2.1. Основные технические параметры устройства..................................................... 85

2.2.2. Определение важности показателей............................................................... 85

2.3. Расчет себестоимости устройства................................................................... 91

2.3.1. Расчет расходов на закупку материалов........................................................... 92

2.3.2. Расчет расходов на покупные изделия и полуфабрикаты.......................................... 93

2.3.3. Расчет основной заработной платы................................................................ 96

2.3.4. Дополнительная зарплата работников............................................................ 97

2.3.5. Начисление заработной платы.................................................................... 97

2.3.6. Общепроизводственные расходы.................................................................. 97

2.3.7. Административные расходы...................................................................... 98

2.3.8. Расходы на сбыт.................................................................................. 98

2.4. Определение цены изделия........................................................................ 99

2.4.1. Нижняя граница цены............................................................................ 99

2.4.2. Верхняя граница цены........................................................................... 100

2.4.3. Договорная цена................................................................................. 101

2.4.4. Определение объема производства продукции................................................... 101

Раздел 3. Охрана труда..................................................................... 104

3.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов........................................ 104

3.2. Характеристика параметров рабочего помещения............................................... 105

3.3. Расчет естественного освещения.................................................................. 107

3.4. Расчет искусственного освещения................................................................. 110

3.5. Оценка санитарных норм условий труда при пайке............................................. 112

3.6. Электробезопасность............................................................................... 113

3.7. Пожарная безопасность помещения.............................................................. 114

Выводы..................................................................... 118

Список литературы.......................................................................... 119

Вступ.

В даний час спостерiгаiться збiльшення потреби у високошвидкiсних центрах обробки даних, системах телекомунiкацiйного зв'язку в реальному масштабi часу i застосуваннi систем з безперервним автоматичним технологiчним процесом. Зростання потреби в такому устаткуваннi поряд iз забезпеченням великою кiлькiстю рiзноманiтних можливостей висуваi вимоги до iхнiх джерел електроживлення.

Незважаючи на те, що при генерацii електроенергii сигнал маi чудову форму, у той момент, коли електроживлення досягаi споживача, його якiсть далека вiд iдеального. Бiльшiсть типiв перекручувань неприпустимi, наприклад, значнi провали напруги i коливання частоти, що можуть призвести до непоправних втрат, викликаних ушкодженням устаткування в сполученнi c неможливiстю його подальшого використання по призначенню. Звичайно ж фiнансовi наслiдки цього можуть бути просто страшними, впливаючи не тiльки на поточну роботу, але, що i серйознiшим, i на розвиток бiзнесу в майбутньому.

При проектуваннi радiоелектронноi апаратури, одним з основних критерiiв економiчностi i зниження споживаноi пристроiм потужностi (зокрема, застосування нових технологiй дозволило скоротити на кiлька порядкiв споживання енергii побутовою апаратурою в порiвняннi навiть з десятком рокiв тому).

За минулi бiльш нiж 100 рокiв вiд моменту появи першого електронного пристрою (радiо А.С.Попова) до наших днiв змiнилось кiлька поколiнь електронних пристроiв, що мають принциповi вiдмiнностi по функцiональних можливостях, типу застосовуваноi елементноi бази, конструктивно-технiчному рiшенню i т.д. Це рiвною мiрою вiдноситься до радiоелектронноi апаратури побутового призначення, так i системам керування складними технiчними об'iктами, такими як повiтрянi лайнери, космiчнi апарати та iн. Однак кожен вид електронних засобiв, будь це комп'ютер, схема керування роботою системи життiзабезпечення, програвач компакт дискiв чи радiолокацiйна станцiя всi вони мають пристрiй який забезпечуi електроживленням всiх елементiв (електронних ламп, транзисторiв, мiкросхем), пристроiв якi входять до тiii чи iншоi системи. Отже наявнiсть джерела живлення в будь-якому пристроi рiч цiлком очевидна i вимоги до нього досить великi, адже вiд його якiсноi роботи залежить робота пристрою в цiлому. Особливу увагу на живлення стали звертати при побудовi складних цифрових пристроiв (персональний комп'ютер чи будь-яка iнша мiкропроцесорна технiки) де виникла потреба забезпечення цих пристроiв безперервним i найголовнiше - якiсним живленням. Пропадання напруги для пристроiв цього класу може бути фатальним: медицинськi системи життiзабезпечення потребують постiйноi роботи комплексу пристроiв, i вимоги до iх живлення дуже суворi; системи банкiвського захисту i охороннi системи; системи зв'язку i передачi iнформацii.

При створеннi електронного пристрою окремого класу i призначення (електронно-обчислювальнi машини, медична i побутова електронна технiка, засоби автоматизацii) чи джерело системи забезпечення гарантованого живлення можуть бути пiдiбранi з тих, якi серiйно випускаються промисловiстю. У деяких краiнах iснують фiрми, що спецiалiзуються на промисловому випуску Джерел безперервного живлення, i споживач маi можливiсть вибрати той, котрий йому найбiльше пiдходить. Однак, якщо по в експлуатацiйному, конструкторському чи iншому розумiннях джерела безперебiйного живлення, що випускаються серiйно, не задовольняють потреб споживача, необхiдно розробити новий, з урахуванням усiх правил i обмежень, специфiчних для цього виду.

Темою даного проекту i розробка джерела безперервного живлення яке б було унiверсальним. Унiверсальнiсть його заключаiться в тому, що вiн би мiг використовуватись в будь-якiй апаратурi потужнiстю до 600 Вт починаючи з персонального комп'ютера i закiнчуючи медичною апаратурою. Причина побудови джерела - це можливiсть його використання в будь-якiй апаратурi, для якоi i важливим фактором мати саме синусоiдальну напругу, напругу яка б при роботi джерела вiд мережi чи вiд внутрiшнiх батарей немала б провалiв напруги при переходi роботи з одного в iнше.

Роздiл 1. Технiчна частина.

1.1. ОбТСрунтування забезпечення умов ТЗ.

Виходячи з призначення проектованого пристрою i специфiки областi його застосування розглянемо основнi критерii, згiдно яким буде вестися подальша розробка.

Отже, до основних критерiiв розробки джерела безперебiйного живлення варто вiднести надiйнiсть i стiйкiсть до зовнiшнiх впливiв (зокрема до вiбрацiйних i ударних навантажень).

Для пiдвищення надiйностi блоку, при його проектуваннi, пропонуiться:

- забезпечити легкi електричнi, тепловi робочi режими детелей та матерiалiв конструкцii, iх правильний вибiр;

- забезпечити надiйний захист вiд зовнiшнiх та внутрiшнiх дестабiлiзуючих факторiв;

- широко використовувати РЖМС, а також стандартнi компоненти;

- забезпечити ремонтоздатнiсть виробу, використавши функцiонально-вузловий метод конструювання.

На раннiй стадii процес проектування заключатися в постiйнiй реорганiзацii системи з пiдбором технологii електроживлення. Перерахуiмо фактори, що впливають на цей етап:

- вартiсть;

- маса та розмiри;

- коефiцiiнт корисноi дii блока живлення;

- вхiдна напруга;

- термiн дii акумуляторноi батареi;

- необхiдна якiсть вихiдноi напруги;

- час, необхiдний для виходу продукцii на ринок.

З метою забезпечення естетичних та ергономiчних показникiв пропонуiться використовувати сучасний дизайн.

Для забезпечення заданих клiматичних та механiчних вимог пропонуiться використати елементну базку та матерiали, враховуючи граничнi зовнiшнi впливи, забезпечити при конструюваннi та проектуваннi iх захист вiд зовнiшнiх впливiв, якi негативно впливають на працездатнiсть виробу.

1.2. Огляд аналогiв виробу.

Одним iз аналогiв нашого виробу i ДБЖ PW5125RM та PW5115RM виробництва фiрми Powerware. Вiни також призначенi для крiплення в серверну стiйку та мають вихiдну потужнiсть 1000ВА. РЖншi технiчнi характеристики можна привести в виглядi таблицi.

Характеристики ДБЖ. Таблиця 1.2.1.

Данi ДБЖ мають хорошi параметри та високу цiну. Туму виникаi необхiднiсть у дешевих i надiйних ДБЖ. В дипломному проектi проведено розробку саму такого пристрою.

1.3. Опис структурноi схеми.

1.3.1. Огляд i аналiз структурних схем систем

безпребiйного живлення.

Джерело безперебiйного живлення - автоматичний пристрiй, що забезпечуi нормальне живлення навантаження при повному зникненнi струму з зовнiшньоi електромережi в результатi аварii або неприпустимо високому вiдхиленнi параметрiв напруги в мережi вiд номiнальних значень i використовуi для аварiйного живлення навантаження енергiю акумуляторних батарей.

Розглянемо декiлька основних типiв побудови структурних схем ДБЖ:

1. ДБЖ резервного типу.

2. Лiнiйно-iнтерактивне ДБЖ.

3. ДБЖ з подвiйним перетворенням енергii.

ДБЖ резервного типу (Off-Line або standby)

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу Off-Line.

Джерело безперебiйного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроiм, що у нормальному режимi роботи забезпечуi пiдключення навантаження безпосередньо до зовнiшньоi електромережi, а в аварiйному переводить ii на живлення вiд акумуляторних батарей. Перевагою ДБЖ резервного типу i його простота i невисока вартiсть, а недолiком - ненульовий час перемикання (~4 мс) на живлення вiд акумуляторiв та бiльш iнтенсивна iхня експлуатацiя, тому що джерело переводиться в аварiйний режим при будь-яких несправностях в електромережi.

ДБЖ резервного типу, як правило, мають невелику потужнiсть i застосовуються для забезпечення гарантованого електроживлення окремих пристроiв (персональних комп'ютерiв, робочих станцiй, офiсного встаткування) у регiонах з гарною якiстю електричноi мережi.

Лiнiйно-iнтерактивне (Line-Interactive) .

Джерело безперебiйного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроiм (Off-Line), доповненоi стабiлiзатором вхiдноi напруги на основi автотрансформатора з перемикаючими обмотками.

Рис. 1.3.2. ДБЖ типу Line-Interactive.

Основна перевага лiнiйно-iнтерактивного ДБЖ у порiвняннi iз джерелом резервного типу полягаi в тому, що воно здатне забезпечити нормальне живлення навантаження при пiдвищенiй або зниженiй напрузi електромережi (найпоширенiший вид несправностей у вiтчизняних лiнiях електропостачання) без переходу в аварiйний режим. У пiдсумку продовжуiться термiн служби акумуляторних батарей. Недолiком лiнiйно-iнтерактивноi схеми i ненульовий час перемикання (~4 мс) навантаження на живлення вiд батарей.

По ефективностi лiнiйно-iнтерактивнi ДБЖ займають промiжне положення мiж простими й вiдносно дешевими резервними джерелами (Off-Line) i високоефективними, але i дорожчими джерелами iз подвiйним перетворенням енергii (On-Line). Як правило, лiнiйно-iнтерактивнi ДБЖ застосовують для забезпечення гарантованого живлення персональних комп'ютерiв, робочих станцiй, файлових серверiв, вузлiв локальних обчислювальних мереж й офiсного встаткування. Автоматичний регулятор напруги, побудований на основi автотрансформатора з перемикаючими обмотками. Застосовуiться в ДБЖ, зiбраних за лiнiйно-iнтерактивною схемою, для ступiнчатого коректування вхiдноi напруги убiк його пiдвищення. Число обмоток регулятора визначаi дiапазон вхiдних напруг, при яких ДБЖ забезпечуi нормальне живлення навантаження без переходу в аварiйний режим роботи. В ДБЖ такоi структури всередньому такий дiапазон припустимоi змiни вхiдноi напруги становить вiд -20% до +20% вiд номiнального значення 220.

ДБЖ з подвiйним перетворенням енергii (On-Line)

Джерело безперебiйного живлення, в якому вхiдна змiнна напруга спочатку перетворюiться випрямлячем у постiйну, а потiм за допомогою iнвертора знову в змiнну тАУ i джерелом з подвiйним перетворенням енергii (On-Line). Акумуляторна батарея постiйно пiдключена до виходу випрямляча i входу iнвертора i живить останнiй в аварiйному режимi.

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу On-Line.

Така схема побудови ДБЖ дозволяi забезпечити практично iдеальне живлення навантаження при будь-яких неполадках у мережi (включаючи фiльтрацiю високовольтних iмпульсiв та електромагнiтних завад) i характеризуiться нульовим часом перемикання в аварiйний режим без виникнення перехiдних процесiв на виходi пристрою.

До недолiкiв схеми з подвiйним перетворенням енергii варто вiднести ii порiвняльно велику складнiсть, бiльш високу вартiсть.

ДБЖ типу On-Line застосовують у тих випадках, коли за тих або iнших причинах потрiбнi пiдвищенi вимоги до якостi електроживлення навантаження, якими можуть бути вузли локальних обчислювальних мереж (мережне встаткування, файловi сервери, робочi станцii, персональнi комп'ютери), устаткування обчислювальних залiв, системи керування технологiчним процесом.

За схемою з подвiйним перетворенням (On-Line) побудованi, наприклад, моделi PW5125RM компанii Powerware. Вони оснащенi плавним стабiлiзатором вхiдноi напруги, завдяки якому дiапазон припустимих значень вхiдноi напруги, при яких джерело не переходить на живлення вiд батарей, становить 166 .. 276В.

В таких схемах присутнiй режим Bypass, живлення навантаження вiдфiльтрованою напругою електромережi в обхiд основноi схеми ДБЖ. Перемикання в режим Bypass, пiдтримуваний внутрiшньою схемою ДБЖ або спецiальним зовнiшнiм модулем, може виконуватися автоматично або вручну. ДБЖ, що маi вiдповiдну вбудовану схему, автоматично переходить у режим Bypass по командi пристрою керування при перевантаженнi вихiдних ланцюгiв або при виявленнi несправностi в важливих вузлах. У такий спосiб навантаження захищаiться не тiльки вiд збоiв у живильнiй електромережi, але й вiд неполадок у самому ДБЖ. Можливiсть ручного включення режиму Bypass передбачаiться на випадок проведення профiлактичного обслуговування ДБЖ або замiни його вузлiв без вiдключення навантаження.

Оскiльки, як видно з вище сказаного, схема типу Off-Line i найбiльш простою та дешевою, то i розроблюваний у даному дипломному проектi пристрiй забезпечення безперебiйного живлення теж побудований за цим принципом. Проте, вдосконалення функцiональноi схеми та характеристик дозволить мати бiльш затребуваний та конкурентно-спроможний вирiб з кращими параметрами експлуатацii i меншою цiною, нiж аналоги.

1.3.2. Опис структурноi схеми джерела безперебiйного живлення.

Структурна схема джерела безперебiйного живлення представлена в графiчнiй частинi на аркушi РТ01.430127.001 Э1.

Побудова систем безперебiйного живлення залежить вiд вирiшуваними ними задач. В деяких випадках необхiдно якнайменший час переключення навантаження на живлення вiд АБ чи навпаки. В iнших потрiбно забезпечити довготривалу роботу вiд АБ, при цьому час переключення не являiться критичною величиною. Тобто, можна сказати, що для кожного конкретного випадку потрiбно вирiшувати iншу технiчну задачу.

Розроблюваний блок для забезпечення безперервного живлення рiзноманiтних пристроiв (серверiв, персональних комптАЩютерiв, модемiв та iн.) стабiлiзованою напругою 220В, 50Гц.

Система призначена для живлення пристроiв, що мають iмпульснi джерела живлення. Це дозволяi зменшити вимоги щодо розробки нашого приладу, так як iмпульснi джерела живлення здатнi працювати в мережi В± 20% вiд нормального значення. Ще однiiю перевагою i здатнiсть iх працювати вiд мережi, що мають не синусоiдальну характеристику напруги (апроксимована синусоiда, квазi синусоiда).

Розглянемо основнi блоки, що входять до складу пристрою:

1. Пристрiй комутацiй.

2. Мережевий фiльтр.

3. Зарядний пристрiй.

4. Акумуляторна батарея.

5. Перетворювач постiйноi напруги в постiйну.

6. Стабiлiзатор постiйноi напруги.

7. Перетворювач постiйноi напруги в змiнну.

8. Пристрiй комутацiй байпас.

9. Датчик струму.

10. Вихiдний фiльтр.

11. Датчик температури.

12. РЖнтерфейс.

13. Пристрiй iндикацii.

14. Пристрiй керування роботою ДБЖ.

Для забезпечення роботи та функцiонування всiх частин ДБЖ, необхiдна ланка, котра здiйснювала б звтАЩязок мiж всiма цими частинами. Можна розглянути декiлька видiв таких схем :

1. Аналоговi системи, операцii регулювання в яких здiйснюються шляхом порiвняння, пiдсилення, перетворення аналогових сигналiв. Похибка установки параметрiв в такiй системi сильно залежить вiд параметрiв активних i пасивних елементiв схеми. Такi системи використовуються, в основному в недорогих пристроях.

2. Цифровi системи, операцii керування проводяться над цифровими величинами, отриманими iз аналогових сигналiв шляхом оцифровування аналого-цифровими перетворювачами (АЦП). Точнiсть таких систем набагато вища за рахунок використання математичного апарату числення.

3. Комбiнованi, операцii керування та регулювання в яких виконуються або аналоговими, або цифровими пристроями.

В нашому випадку система керування роботою ДБЖ побудована на мiкроконтролерi ATTiny26. Вiн представляi собою високопродуктивний контролер з функцiями багатоканального аналого-цифрового перетворювача. Ввiд та вивiд iнформацii в МК може здiйснюватись як в аналоговому так i в цифровому виглядi. Використовування новiтнiх розробок, що мiстять в своiму складi МК, дозволяi набагато спростити схему. Мiкроконтролер управляi роботою як схеми управлiння так i роботою всього пристрою.

Схема управлiння здiйснюi пiдключення ДБЖ до мережi, подаючи вiдповiдну команду включення на пристрiй комутацiй, здiйснюi управлiння переключенням навантаження на живлення вiд мережi чи вiд АБ, слiдкуi за напругою на АБ. Якщо напруга на АБ стаi меншою за 10,5В, то здiйснюiться аварiйне вiдключення ДБЖ. Аварiйне вiдключення здiйснюiться також, коли температура навколишнього середовища виходить за межi допустимоi. Для вимiрювання температури використовуiться датчик температури. На пристрiй управлiння роботою ДБЖ поступаi iнформацiю величини напруги в мережi. Обробляючи цю iнформацiю МК виробляi вiдповiднi сигнали управлiння для iнших вузлiв, складових блоку.

Для вимiрювання вихiдноi потужностi використовуiться датчик струму. Якщо через датчик протiкаi струм бiльший допустимого, то схема управлiння вiдключаi навантаження. Це забезпечуi захист вiд виходу з ладу пристрою перетворення постiйноi напруги в змiнну.

Особливо велике значення в ДБЖ маi наявнiсть звтАЩязку з ПК. Це дозволяi оператору (адмiнiстратору) слiдкувати за станом мережi, АБ та всiii роботи ДБЖ. В даному випадку використовуiться стандартний iнтерфейс звтАЩязку МК та ПК тАУ RS-232. Це дозволяi здiйснювати дистанцiйний монiторинг ДБЖ та безпечне завершення роботи ПК при аварii чи довготривалiй вiдсутностi напруги в мережi.

Вхiдна напруга 220В, 50Гц поступаi через пристрiй комутацiй та мережевий фiльтр на зарядний пристрiй та пристрiй та пристрiй комутацii бай пас.

Мережевий фiльтр призначений для запобiганню попаданню завад, що виникають при роботi ДБЖ в мережу, тобто захисту споживачiв вiд електромагнiтних завад.

Зарядний пристрiй забезпечуi зарядку АБ при наявностi напруги мережi, тобто при нормальнiй роботi ДБЖ, забезпечуючи тим самим постiйну готовнiсть до роботи ДБЖ в автономному режимi. Пристрiй перетворюi напругу мережi у стабiлiзовану постiйну напругу. Величина напруги заряду постiйно контролюiться МК. Це тим самим дозволяi правильно експлуатувати батареi. Досить велика вихiдна потужнiсть зарядного пристрою даi плюс при роботi ДБЖ з значно заниженою вхiдною напругою пристрою, що знаходиться в дiапазонi вiд 90В до 185В. При такiй вхiднiй напрузi частина вихiдноi потужностi джерела забезпечуiться роботою зарядного пристрою, що набагато подовжуi роботу навантаження пiд час несправностей в мережi.

Перетворювач постiйноi напруги в постiйну виконуi роль перетворювача постiйноi напруги 120В в постiйну 200В. Даний пристрiй побудований по схемi iмпульсного перетворювача з ШРЖМ. Напруга на його виходi постiйна, але не стабiлiзована, тобто залежить вiд змiни вхiдноi напруги. Для стабiлiзацii використовуiться стабiлiзатор постiйноi напруги. Стабiлiзатор побудований по схемi однотактного iмпульсного пiдвищуючого стабiлiзатора. Напруга на акумуляторi змiнюiться в межах 10,5..13,8В, а вихiдна ДБЖ повинна залишатись стабiльною.

Перетворювач постiйноi напруги в змiнну здiйснюi формування вихiдноi стабiлiзованоi напруги 220В, 50Гц. Управлiння та синхронiзацiю даного пристрою з мережею здiйснюi пристрiй керування ДБЖ.

Вихiдний фiльтр служить фiльтрацii електромагнiтних завад та запобiганню iх попаданню навантаження.

Алгоритм роботи ДБЖ приведений в графiчнiй частинi проекту.

1.4. Опис схеми електричноi принциповоi.

Схема електрична принципова представлена в графiчнiй частинi дипломного проекту на аркушi РТ01.430127.001Э3.

Вiдповiдно до структурноi схеми, джерело безперебiйного живлення складаiться з кiлькох функцiональних вузлiв. Розглянемо кожен з них окремо.

1. Зарядний пристрiй

Зарядний пристрiй побудований по однотактнiй зворотньоходовiй схемi перетворення енергii.

Управляючою мiкросхемою i IMS UC3842 фiрми Fairchild. Функцiональна схема IMS UC3842 приведена на рис. 1.4.1. Принцип роботи заклечаiться в наступному: на дiодний VD1 подаiться змiнна напруга мережi 220В. Пiсля VD1 на згладжуючому конденсаторi маiмо постiйну напругу 306В. Початковий запуск роботи IMS VC2 вiдбуваiться через резистор R41. Далi при нормальному режимi роботи DA1 живиться вiд додатковоi обмотки W3 трансформатора Т2. Напруга знята з W3 випрямляiться дiодом VD8 та згладжуiться iмнiсним фiл

Вместе с этим смотрят:

GPS-навигация

GPS-прийомник авиационный

IP-телефония и видеосвязь

IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи

Unix-подобные системы