Protezione della batteria per il sistema di illuminazione di emergenza. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protezione delle apparecchiature dal funzionamento di emergenza della rete, gruppi di continuità

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Il sistema di alimentazione di emergenza per lampade a LED può essere organizzato sulla base di un qualsiasi comune gruppo di continuità (UPS) per computer, alimentando le lampade dalla batteria da 12 V presente in esso.La ricarica costante della batteria con una rete funzionante a 220 V sarà fornita da i mezzi dell'UPS stesso. Tuttavia, per evitare danneggiamenti e guasti prematuri della batteria, si consiglia di collegare ad essa il carico (apparecchi) tramite i dispositivi di protezione descritti di seguito. Questi dispositivi sono semplici e costruiti con parti prontamente disponibili. Sebbene l'autore li abbia realizzati sotto forma di strutture separate, potrebbero benissimo essere collocati nel caso di molti UPS.

Fig. 1

Il dispositivo più semplice, il cui circuito è mostrato in Fig. 1, proteggere la batteria dalla scarica profonda. La tensione della batteria GB1, al di sotto della quale si apre il circuito di uscita dello stabilizzatore parallelo DA1, è impostata da un partitore di tensione collegato all'ingresso di controllo dello stabilizzatore dai resistori R1 e R2. Con i valori delle resistenze indicati nel diagramma si imposta una soglia di circa 11,5 V che impedisce la scarica profonda della batteria. Il suo carico (RH) può essere qualsiasi apparecchio elettrico progettato per essere alimentato da una tensione costante di 12 V con un consumo di corrente non superiore a 750 mA. Ad esempio, lampade a LED.

L'interruttore, in quanto elemento separato, non è previsto nel dispositivo. Il suo circuito di alimentazione è chiuso da un ponticello tra i pin 1 e 3 della controparte del connettore X1, con cui è collegato il carico. Se la tensione di batteria è superiore al minimo consentito, viene attivato il relè K1, collegando il carico DX con i suoi contatti. Contemporaneamente si accende il led HL1 di segnalazione. Non appena la tensione della batteria scende al di sotto del valore consentito, per cui la tensione tra i pin 1 e 2 dello stabilizzatore DA1 scende al di sotto di 2,5 V, il circuito di avvolgimento del relè si apre, scollega il carico e il LED si spegne.

Fig. 2

Il dispositivo è montato su un circuito stampato a singola faccia, mostrato in fig. 2. È progettato per accettare resistori a montaggio superficiale, jack telefonico TJ5-6P4C e relè WJ102H-1C-12VDC. Le dimensioni della scheda ne consentono l'installazione in un alloggiamento standard a doppia presa telefonica.

Lo stabilizzatore parallelo TL431A può essere sostituito con TL431C o KR142EN19A, ma in quest'ultimo caso è necessario utilizzare un relè con una corrente di esercizio dell'avvolgimento non superiore a 100 mA. Per gli stabilizzatori della serie TL431 è consentita una corrente fino a 150 mA.

Riso. 3 (clicca per ingrandire)

Se il dispositivo sopra descritto è integrato con un timer, come mostrato in Fig. 3, il carico (illuminazione di emergenza) sarà collegato solo per un tempo limitato, risparmiando la carica della batteria. Il timer è realizzato su uno stabilizzatore parallelo DA1. Quando si accende l'alimentazione, inizia la carica del condensatore C1 attraverso il resistore R2. Fino a quando la tensione sul condensatore e l'ingresso di controllo dello stabilizzatore DA1 non raggiungono 2,5 V, il circuito di uscita di questo stabilizzatore è chiuso. L'unità di protezione da scarica profonda sullo stabilizzatore DA2 durante questo periodo di tempo funziona esattamente come descritto sopra. Ma non appena viene superata la tensione esemplare dello stabilizzatore DA1, bypasserà i resistori R4 e R5. La tensione all'ingresso di controllo dello stabilizzatore DA2 scenderà al di sotto della tensione di riferimento e il carico della batteria verrà disattivato.

Il tempo fino all'eliminazione automatica del carico dipende dalla costante di tempo del circuito R2C1 e può durare fino a diversi minuti. In qualsiasi momento, premendo il pulsante SB1, è possibile scaricare il condensatore C1 e quindi riavviare il timer. Il diodo VD1 è progettato per scaricare rapidamente il condensatore dopo aver scollegato la controparte del connettore X1.

Fig. 4

Sulla fig. 4 mostra il circuito stampato di questa versione del dispositivo. L'uso dello stabilizzatore KR1EN142A come DA19 in questo caso è altamente indesiderabile. La maggiore corrente di controllo rispetto agli stabilizzatori della serie TL431 comporterà la necessità di ridurre il valore del resistore R2, che ridurrà anche l'esposizione del timer.

Riso. 5 (clicca per ingrandire)

Se è necessario proteggere la batteria non solo da una scarica eccessiva, ma anche dal superamento della corrente di carico, il circuito della versione originale del dispositivo (vedere Fig. 1) può essere integrato con un'unità di protezione corrente, come mostrato in Fig. . 5. Non appena la caduta di tensione attraverso il sensore di corrente resistiva R8 collegato in serie al carico raggiunge la tensione di apertura del transistor VT1, si apriranno anche i transistor VT2, VT3, formando un analogo del trinistor. In questo caso, la tensione all'ingresso di controllo dello stabilizzatore DA1 scenderà al di sotto dell'ingresso di riferimento, l'avvolgimento del relè K1 verrà diseccitato e il carico verrà disconnesso dai contatti aperti del relè.

A causa del feedback positivo che copre i transistor analogici SCR, il dispositivo rimarrà in questo stato anche dopo il rilascio del relè. Per riapplicare la tensione al carico, sarà necessario sganciare la parte di accoppiamento dal connettore X1 e ricollegarla.

Fig. 6

Il circuito stampato di questa versione del dispositivo è mostrato in fig. 6. Il resistore R6 per fornire la dissipazione di potenza desiderata è costituito da quattro resistori da 3 kΩ collegati in parallelo.

È consentito sostituire i transistor BC847A con qualsiasi di questa serie o serie domestica KT3130 e BC857A con qualsiasi serie BC857 o KT3129. I transistor a montaggio superficiale possono anche essere sostituiti con le serie convenzionali KT3102 e KT3107, ma ciò richiederà la rielaborazione del circuito stampato.

In tutte e tre le versioni del dispositivo, oltre ai LED indicati negli schemi tipo, se ne possono utilizzare molti altri.

Vale la pena notare che quando si alimentano dispositivi con una tensione di alimentazione nominale di 3 ... 9 V da una batteria da 12 V, dovrebbe essere abbassata al valore desiderato utilizzando uno stabilizzatore di commutazione, piuttosto che lineare. Un'efficienza significativamente più elevata dello stabilizzatore di impulsi fornirà una maggiore durata del funzionamento del dispositivo in condizioni di emergenza.

Autore: I. Tsaplin

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