UPS do systemów cyfrowych
Do czego to służy?
Zasilaczy najróżniejszego rodzaju
opisaliśmy już na łamach EdW bardzo
wiele. Praktyka jednak wykazuje, że za-
2290
potrzebowanie na te układy jest bardzo
duże, ponieważ niemal do każdego
układu elektronicznego można dostoso-
wać zasilacz o zupełnie odmiennych pa-
rametrach.
Jak wielkie znaczenie ma zapewnie-
nie nieustannego dopływy prądu do
niektórych urządzeń elektronicznych,
wie każdy elektronik. Nie tylko zresztą
elektronik, ponieważ nie ma chyba niko-
go, komu nie przydarzyłaby się niemiła
przygoda polegająca na krótkotrwałym
wyłączeniu prądu pod sam koniec kilku-
godzinnej pracy np. w edytorze teksto-
wym. Do systemów komputerowych
produkowane sÄ… specjalne zasilacze,
tzw. UPS (Uninterruptible Power Sup-
ply), urządzenia stosunkowo kosztow- rwy przez okres dwóch lat zegar. Ze- z napędem elektrycznym. Akumulato-
ne. Stosowanie takiego układu ma sens gar dość specyficznej budowy, zlicza- ry takie cechuje szczególnie wysoka
jedynie przy systemach komputero- jący sekundy, minuty, godziny i dni ja- jakość i odporność na warunki ze-
wych wymagających stałego i nieza- kie nam pozostały do końca XX stule- wnętrzne, co niestety okupione jest
wodnego zasilania oraz przy zasilaniu cia. Proponowany układ można jednak ich dość wysoką ceną. W typowych
bardzo rozbudowanych i pobierających zastosować do zasilania dowolnego zastosowaniach można jednak użyć
dużo prądu układów elektronicznych urządzenia cyfrowego, lub innego wy- zwykłych ogniw NiCd, np. wymiaru
i elektrycznych. magającego bezawaryjnego dostar- baterii R6, o pojemności do 1000mAh.
My zbudujemy sobie coś znacznie czania napięcia +5VDC. Jako awaryj- Można także rozważyć zastosowanie
prostszego i tańszego: uniwersalny ne z
ródło prądu w układzie modelo- akumulatora kwasowego o napięciu
zasilacz do systemów cyfrowych. wym zastosowałem sześć akumulato- 12V. Nie jest to jednak rozwiązanie
Układ ten został zaprojektowany i wy- rów NiCd połączonych szeregowo  najlepsze ze względu na znaczną moc
konany w ściśle określonym celu: typowy pakiet stosowany w modelar- strat jaka wydzielałby się na stabiliza-
miał on zasilać bez najmniejszej prze- stwie do zasilania silników samolotów torze napięcia.
Rys. 1. Schemat ideowy
R
y
s
.
1
.
S
c
h
e
m
a
t
i
d
e
o
w
y
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/98 59
układu i nie jest wart szerszego omó-
Wykaz elementów
W
y
k
a
z
e
l
e
m
e
n
t
ó
w
wienia. Podobnie ma siÄ™ sprawa
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
z układem IC5, którego zadaniem jest
PR1 potencjometr montażowy miniaturowy:
zasilanie całego naszego układu. Pozo-
200k&!
stańmy natomiast chwilę przy układzie
R1, R2: 56k&!
R3, R4, R9: 3k&!
zbudowanym na tranzystorach T1
R5: 200k&!
...T4. Zadaniem tego bloku funkcjonal-
R6: 750k&!
nego układu zasilacza, pracującego ja-
R7: 150k&!
R8: 5,6&! (patrz tekst)
ko dość stabilne z
ródło prądowe jest
R11, R10: 5,6k&!
dostarczanie stałego prądu ładowania
R12, R13: 330k&!
baterii akumulatorów. Prąd ten
R14: 10M&!
określony jest wartością rezystora R8,
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
na którym dzięki sprzężeniu zwrotne- C1: 10nF
C2: 470nF
mu poprzez tranzystor T3 utrzymuje
C3: 1000µF/16
się stałe napięcie ok. 0,6V. Wartość te-
C4, C6, C7, C9: 100nF
go rezystora musi być dostosowana
C5: 470µF/16
do pojemnoÅ›ci współpracujÄ…cych C8: 220µF/16
z układem akumulatorów. Bateria za- Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
BR1 mostek prostowniczy 1A
Najistotniejszą zaletą proponowane- stosowana w układzie modelowym
D1, D2, D3: 1N4001 lub odpowiednik
go zasilacza jest to, że doładowuje on miała pojemność 1000mA i stąd, przy
IC1: 4011
baterię akumulatorów nie stałym prą- założeniu ładowania i doładowywania
IC2: 4060
dem, lecz impulsowo, w określonych akumulatorów prądem dziesięciogo- IC3: LM385  2,5v
IC4: TL081 lub odpowiednik
odstępach czasu. Jest to bardzo ważna dzinnym, wartość ta wyniosła 5,6&!.
IC5: 78L09
cecha, ponieważ jak wiadomo, akumula- Wartość rezystora R8 dla innych po-
IC6: 7805
tory NiCd wyjątkowo  nie lubią dołado- jemności akumulatorów łatwo obliczyć T1: BD911 lub odpowiednik
T2: BC557 lub odpowiednik
wywania ich stałym prądem, co naj- korzystając z wzoru: R = U/I gdzie
T3, T4: BC548 lub odpowiednik
częściej ma miejsce w konstrukcjach U = 0,6V, a I = 1/10 pojemności bate-
Pozostałe
P
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
awaryjnego zasilania. rii akumulatorów.
CON1, CON2, CON3: ARK2
Należy zauważyć, że bateria aku-
F1: plastykowa oprawka bezpiecznika + bez-
Jak to działa? mulatorów będzie ładowana tylko piecznik 100mA
TR1: transformator sieciowy TS6/40
Schemat elektryczny proponowanego wtedy, kiedy tranzystor T2 będzie po-
Uwaga! Akumulatorki nie wchodzą w skład
r
y
układu zasilacza został pokazany na ry- zostawał włączony, czyli wtedy kiedy
kitu AVT-2290B.
sunku 1. Jak widać, układ jest bardzo baza tranzystora T4 będzie spolaryzo-
s
u
n
k
u
1
prosty i jego omówienie nie zajmie nam wana, co wykorzystywane jest przez
z pewnością wiele czasu. układ sterujący ładowaniem i dołado- Wzmacniacz operacyjny IC4 pracuje
Napięcie zasilające wszystkie elemen- wywaniem baterii. w naszym układzie jako komparator,
ty układu dostarczane jest z transforma- A więc dobrze, zbudowaliśmy już porównując napięcia z wysokostabilne-
tora sieciowego TR1, prostowane nasz zasilacz i dołączyliśmy do niego go wzorca zbudowanego z wykorzysta-
w prostowniku pełnookresowym BR1 baterię akumulatorów, chyba nałado- niem układu IC3 z napięciem na aku-
i wygładzane za pomocą kondensatora waną do wymaganego poziomu. Na mulatorze, a właściwie z proporcjonal-
C3. Następnie kierowane jest do trzech wszelki wypadek naciskamy więc przy- nym do niego napięciem uzyskiwanym
podstawowych bloków układu, które ko- cisk  LOAD powodując włączenie z dzielnika R6, PR1, R5. A
adowanie
lejno omówimy. przerzutnika R-S zbudowanego na akumulatorów trwa aż do momentu,
Fragment urządzenia zbudowany bramkach NAND IC1A i IC1B. Konsek- kiedy napięcie na wejściu 2 IC4 stanie
z wykorzystaniem scalonego stabiliza- wencją tego faktu będzie spolaryzowa- się wyższe od napięcia wzorca, czyli
tora napięcia typu 7805  IC6 jest ty- nie bazy T4, rozpoczęcie ładowania od 2,5V. Krótki impuls ujemny z wyjś-
powo skonstruowanym zasilaczem do- akumulatora i powolne narastanie na- cia komparatora napięcia zostaje
starczającym napięcia do zasilanego pięcia na jej zaciskach. w tym momencie przekazany na wejś-
cie zerujÄ…ce przerzutnika R-S po-
Rys. 2. Schemat montażowy
R
y
s
.
2
.
S
c
h
e
m
a
t
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
wodujÄ…c jego natychmiastowe
wyłączenie, a także odłączenie
prądu ładowania akumulatorów.
Zauważmy teraz, że podczas
ładowania akumulatorów licznik
binarny zawarty w strukturze
układu scalonego IC2 nie praco-
wał, zablokowany stanem wyso-
PostScript Picture
kim panującym na jego wejściu
2290
zerujÄ…cym. Obecnie rozpoczyna
on pracę zliczając impulsy, któ-
rych częstotliwość zależna jest od
wartości rezystancji R12 i R13
oraz pojemności C7.
c.d. na str. 62
60 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/98
Jeżeli blaszka czy przewód będą połą- prawkę polegającą na zwiększeniu re-
Wykaz elementów
W
y
k
a
z
e
l
e
m
e
n
t
ó
w
czone z dwoma wejściami układu, to zystancji R3, R4 z 1M&! do 10M&!, co
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
na płytce należy przeciąć ścieżkę radykalnie zwiększyło czułość układu.
R1,R2,R5: 510k&!
w miejscu oznaczonym X. Jednak Zgodnie ze wskazówkami podanymi
R3,R4: 10 M&!
z przeprowadzonych testów wynika, iż w tym numerze w Szkole Konstrukto- R6: 22k&!
lepsze efekty uzyskano gdy oba we- rów dla dodatkowego filtrowania syg-
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
C1,C2: 2,2nF
jścia były połączone na płytce, nato- nału z czujnika, równolegle do diod
C3: 330nF
miast czujnik był dołączony do jedne- D3, D4 można włączyć kondensatory
C4: 100nF (ceramiczny)
go z wejść S1 lub S2. o pojemności 220...330pF. Układ mo-
C5: 100µF
Marcin Wiązania że pracować także przy zwarciu kon-
M
a
r
c
i
n
W
i
Ä…
z
a
n
i
a
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
densatorów C1 i C2.
U1: 4093
U2: 4027
Uwaga! Układ może nie działać po-
D1  D6: 1N4148
Od Redakcji. Jest to jeden z dwóch prawnie, jeśli będzie zasilany z baterii,
O
d
R
e
d
a
k
c
j
i
.
T1: BC548 (dowolny npn)
projektów nadesłanych przez Autora a nie z zasilacza sieciowego. Przy zasi-
Pozostałe
P
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
w ramach rozwiązania zadania nr 27 laniu bateryjnym masę układu należy
ARK3: 1 szt.
w Szkole Konstruktorów. W stosunku połączyć z ziemią bezpośrednio lub
L1,L2: 220...330µH
do oryginalnej propozycji Autora przez rezystancjÄ™ do 1M&! lub pojem-
wprowadzono tylko jedną drobną po- ność nie mniejszą niż 10nF.
UPS do systemów cyfrowych (c.d. ze str. 60)
Po upływie pewnego czasu (z war- przywróci dopływ prądu przed jego woltomierza, najlepiej cyfrowego. Do
tościami elementów takimi jak na rozładowaniem. naszego dołączamy napięcie z zasila-
schemacie ok. 1godz) opadajÄ…ce zbo- cza pomocniczego lub (mniej zaleca-
cze sygnału z najstarszego wyjścia licz- Montaż i uruchomienie ne) dołączamy napięcie sieci do złą-
r
y
s
u
n
k
u
2
nika  Q14 spowoduje powtórne włą- Na rysunku 2 przedstawiona została cza CON3. Do wyjścia CON2 przyłą-
czenie przerzutnika R-S i ponowne roz- mozaika ścieżek i rozmieszczenie ele- czamy baterię złożoną z 6 akumula-
poczęcie ładowania akumulatorów. mentów na płytce obwodu drukowa- torków NiCd, a suwak potencjometru
Przy sprawnych akumulatorach nego zaprojektowanego na lamina- montażowego PR1 ustawiamy w po-
czas ten będzie już jednak bar- cie jednostronnym. łożeniu najbliżej masy. Następnie do-
dzo krótki. Tak więc osiągnę- Uwaga! Niestety, nie udało mi się łączamy woltomierz ustawiony na od-
W urzÄ…dzeniu
liśmy to, co chcieliśmy: uniknąć konieczności za- powiedni zakres do zacisków akumu-
występują napięcia
bateria jest naładowa- stosowania jednej latora i naciskamy przycisk LOAD.
mogące stanowić śmiertel-
na i okresowo doła- zwory i od niej Napięcie na zaciskach akumulatora
ne zagrożenie dla życia! Osoby
dowywana krótki- właśnie rozpocz- zacznie powoli narastać i w zależ-
niepełnoletnie mogą wykonać i uru-
mi impulsami prą- niemy montaż ności od stanu ich rozładowania
chomić opisany układ tylko
du, co jak wiemy aku- układu. Kolejno lutu- osiągnie po pewnym (maksymalnie
pod opiekÄ… wykwalifi-
mulatory NiCd  lubią . jemy w płytkę rezystory, po 10 godz.) czasie 8,28V. Będzie to
kowanych osób
Rozpatrzmy teraz spo- diody, podstawki pod ukła- sygnałem, że akumulatory są już
dorosłych.
sób zasilania dołączonego do dy scalone i elementy o naj- w pełni naładowane. Teraz delikatnie
naszego urządzenia odbiornika większych gabarytach. Początku- i powoli przekręcając potencjometr
energii, np. układu cyfrowego. Je- jącym konstruktorom radzę nie montażowy doprowadzamy do poja-
żeli w sieci energetycznej jest napię- montować na razie transformatora sie- wienia się stanu wysokiego na wyjś-
cie, to odbiornik energii zasilany jest ciowego i do regulacji układu użyć ze- ciu 4 bramki IC1B, co będzie świad-
za pośrednictwem diody D2 i stabili- wnętrznego zasilacza dostarczającego czyć o odłączeniu prądu ładowania.
zatora IC6. Z akumulatora żaden prąd prądu stałego lub przemiennego Od tego momentu możemy uwa-
nie płynie, ponieważ napięcie na o właściwym napięciu. Pozwoli to na żać zbudowany układ za gotowy do
wejściu stabilizatora 7805 jest w tym uniknięcie konieczności dokonywania pracy.
momencie znacznie wyższe niż na za- regulacji na płytce, której część znajdu-
Z
b
i
g
n
i
e
w
R
a
a
b
e
ciskach baterii. W momencie prze- je się pod niebezpiecznym dla życia na- Zbigniew Raabe
rwania dopływu energii z sieci napię- pięciem sieci energetycznej.
cie na wejściu IC6 spada powodując Zmontowany z dobrych elemen-
przepływ prądu przez diodę D3. Zasi- tów układ zasilacza nie wymaga ja-
Komplet podzespołów z płytką jest
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
j
e
s
t
lany układ pobiera teraz energię kiegokolwiek uruchamiania, ale jedy-
dostępny w sieci handlowej AVT jako
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
j
a
k
o
z akumulatora, a nam pozostaje jedy- nie prostej regulacji, do której wyko-
 kit szkolny AVT-2290.

k
i
t
s
z
k
o
l
n
y

A
V
T
2
2
9
0
.
nie mieć nadzieję, że elektrownia nania będziemy potrzebować jedynie
62 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/98