Источник бесперебойного питания мощностью 600 Вт

«Утверждено»

РТ01.430127.001 ТЗ-ЛУ

“____” __________200 р.

Техническое задание

Источник бесперебойного питания

РТ01.430127.001 ТЗ

2006 г.

Техническое задание на разработку источника

бесперебойного питания.

1. Наименование.

“Источник бесперебойного питания”.

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:

· нижний порог – 30%;

· верхний порог + 20%.

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

· контролировать выходное напряжение;

· 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 350—400 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 – автоматический обход.

3. Защита от перегрузки по току – автоматический выключатель.

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

5. Силовой выход – 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 °С;

- относительная влажность воздуха до 95% при температуре +30 °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

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

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

– 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 спостерігається збільшення потреби у високошвидкісних центрах обробки даних, системах телекомунікаційного зв'язку в реальному масштабі часу і застосуванні систем з безперервним автоматичним технологічним процесом. Зростання потреби в такому устаткуванні поряд із забезпеченням великою кількістю різноманітних можливостей висуває вимоги до їхніх джерел електроживлення.

Незважаючи на те, що при генерації електроенергії сигнал має чудову форму, у той момент, коли електроживлення досягає споживача, його якість далека від ідеального. Більшість типів перекручувань неприпустимі, наприклад, значні провали напруги і коливання частоти, що можуть призвести до непоправних втрат, викликаних ушкодженням устаткування в сполученні c неможливістю його подальшого використання по призначенню. Звичайно ж фінансові наслідки цього можуть бути просто страшними, впливаючи не тільки на поточну роботу, але, що є серйознішим, і на розвиток бізнесу в майбутньому.

При проектуванні радіоелектронної апаратури, одним з основних критеріїв економічності є зниження споживаної пристроєм потужності (зокрема, застосування нових технологій дозволило скоротити на кілька порядків споживання енергії побутовою апаратурою в порівнянні навіть з десятком років тому).

За минулі більш ніж 100 років від моменту появи першого електронного пристрою (радіо А.С.Попова) до наших днів змінилось кілька поколінь електронних пристроїв, що мають принципові відмінності по функціональних можливостях, типу застосовуваної елементної бази, конструктивно-технічному рішенню і т.д. Це рівною мірою відноситься до радіоелектронної апаратури побутового призначення, так і системам керування складними технічними об'єктами, такими як повітряні лайнери, космічні апарати та ін. Однак кожен вид електронних засобів, будь це комп'ютер, схема керування роботою системи життєзабезпечення, програвач компакт дисків чи радіолокаційна станція всі вони мають пристрій який забезпечує електроживленням всіх елементів (електронних ламп, транзисторів, мікросхем), пристроїв які входять до тієї чи іншої системи. Отже наявність джерела живлення в будь-якому пристрої річ цілком очевидна і вимоги до нього досить великі, адже від його якісної роботи залежить робота пристрою в цілому. Особливу увагу на живлення стали звертати при побудові складних цифрових пристроїв (персональний комп'ютер чи будь-яка інша мікропроцесорна техніки) де виникла потреба забезпечення цих пристроїв безперервним і найголовніше - якісним живленням. Пропадання напруги для пристроїв цього класу може бути фатальним: медицинські системи життєзабезпечення потребують постійної роботи комплексу пристроїв, і вимоги до їх живлення дуже суворі; системи банківського захисту і охоронні системи; системи зв'язку і передачі інформації.

При створенні електронного пристрою окремого класу і призначення (електронно-обчислювальні машини, медична і побутова електронна техніка, засоби автоматизації) чи джерело системи забезпечення гарантованого живлення можуть бути підібрані з тих, які серійно випускаються промисловістю. У деяких країнах існують фірми, що спеціалізуються на промисловому випуску Джерел безперервного живлення, і споживач має можливість вибрати той, котрий йому найбільше підходить. Однак, якщо по в експлуатаційному, конструкторському чи іншому розуміннях джерела безперебійного живлення, що випускаються серійно, не задовольняють потреб споживача, необхідно розробити новий, з урахуванням усіх правил і обмежень, специфічних для цього виду.

Темою даного проекту є розробка джерела безперервного живлення яке б було універсальним. Універсальність його заключається в тому, що він би міг використовуватись в будь-якій апаратурі потужністю до 600 Вт починаючи з персонального комп'ютера і закінчуючи медичною апаратурою. Причина побудови джерела - це можливість його використання в будь-якій апаратурі, для якої є важливим фактором мати саме синусоїдальну напругу, напругу яка б при роботі джерела від мережі чи від внутрішніх батарей немала б провалів напруги при переході роботи з одного в інше.

Розділ 1. Технічна частина.

1.1. Обґрунтування забезпечення умов ТЗ.

Виходячи з призначення проектованого пристрою і специфіки області його застосування розглянемо основні критерії, згідно яким буде вестися подальша розробка.

Отже, до основних критеріїв розробки джерела безперебійного живлення варто віднести надійність і стійкість до зовнішніх впливів (зокрема до вібраційних і ударних навантажень).

Для підвищення надійності блоку, при його проектуванні, пропонується:

- забезпечити легкі електричні, теплові робочі режими детелей та матеріалів конструкції, їх правильний вибір;

- забезпечити надійний захист від зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих факторів;

- широко використовувати ІМС, а також стандартні компоненти;

- забезпечити ремонтоздатність виробу, використавши функціонально-вузловий метод конструювання.

На ранній стадії процес проектування заключатися в постійній реорганізації системи з підбором технології електроживлення. Перерахуємо фактори, що впливають на цей етап:

- вартість;

- маса та розміри;

- коефіцієнт корисної дії блока живлення;

- вхідна напруга;

- термін дії акумуляторної батареї;

- необхідна якість вихідної напруги;

- час, необхідний для виходу продукції на ринок.

З метою забезпечення естетичних та ергономічних показників пропонується використовувати сучасний дизайн.

Для забезпечення заданих кліматичних та механічних вимог пропонується використати елементну базку та матеріали, враховуючи граничні зовнішні впливи, забезпечити при конструюванні та проектуванні їх захист від зовнішніх впливів, які негативно впливають на працездатність виробу.

1.2. Огляд аналогів виробу.

Одним із аналогів нашого виробу є ДБЖ PW5125RM та PW5115RM виробництва фірми Powerware. Віни також призначені для кріплення в серверну стійку та мають вихідну потужність 1000ВА. Інші технічні характеристики можна привести в вигляді таблиці.

Характеристики ДБЖ. Таблиця 1.2.1.

Дані ДБЖ мають хороші параметри та високу ціну. Туму виникає необхідність у дешевих і надійних ДБЖ. В дипломному проекті проведено розробку саму такого пристрою.

1.3. Опис структурної схеми.

1.3.1. Огляд і аналіз структурних схем систем

безпребійного живлення.

Джерело безперебійного живлення - автоматичний пристрій, що забезпечує нормальне живлення навантаження при повному зникненні струму з зовнішньої електромережі в результаті аварії або неприпустимо високому відхиленні параметрів напруги в мережі від номінальних значень і використовує для аварійного живлення навантаження енергію акумуляторних батарей.

Розглянемо декілька основних типів побудови структурних схем ДБЖ:

1. ДБЖ резервного типу.

2. Лінійно-інтерактивне ДБЖ.

3. ДБЖ з подвійним перетворенням енергії.

ДБЖ резервного типу (Off-Line або standby)

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу Off-Line.

Джерело безперебійного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроєм, що у нормальному режимі роботи забезпечує підключення навантаження безпосередньо до зовнішньої електромережі, а в аварійному переводить її на живлення від акумуляторних батарей. Перевагою ДБЖ резервного типу є його простота і невисока вартість, а недоліком - ненульовий час перемикання (~4 мс) на живлення від акумуляторів та більш інтенсивна їхня експлуатація, тому що джерело переводиться в аварійний режим при будь-яких несправностях в електромережі.

ДБЖ резервного типу, як правило, мають невелику потужність і застосовуються для забезпечення гарантованого електроживлення окремих пристроїв (персональних комп'ютерів, робочих станцій, офісного встаткування) у регіонах з гарною якістю електричної мережі.

Лінійно-інтерактивне (Line-Interactive) .

Джерело безперебійного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроєм (Off-Line), доповненої стабілізатором вхідної напруги на основі автотрансформатора з перемикаючими обмотками.

Рис. 1.3.2. ДБЖ типу Line-Interactive.

Основна перевага лінійно-інтерактивного ДБЖ у порівнянні із джерелом резервного типу полягає в тому, що воно здатне забезпечити нормальне живлення навантаження при підвищеній або зниженій напрузі електромережі (найпоширеніший вид несправностей у вітчизняних лініях електропостачання) без переходу в аварійний режим. У підсумку продовжується термін служби акумуляторних батарей. Недоліком лінійно-інтерактивної схеми є ненульовий час перемикання (~4 мс) навантаження на живлення від батарей.

По ефективності лінійно-інтерактивні ДБЖ займають проміжне положення між простими й відносно дешевими резервними джерелами (Off-Line) і високоефективними, але і дорожчими джерелами із подвійним перетворенням енергії (On-Line). Як правило, лінійно-інтерактивні ДБЖ застосовують для забезпечення гарантованого живлення персональних комп'ютерів, робочих станцій, файлових серверів, вузлів локальних обчислювальних мереж й офісного встаткування. Автоматичний регулятор напруги, побудований на основі автотрансформатора з перемикаючими обмотками. Застосовується в ДБЖ, зібраних за лінійно-інтерактивною схемою, для ступінчатого коректування вхідної напруги убік його підвищення. Число обмоток регулятора визначає діапазон вхідних напруг, при яких ДБЖ забезпечує нормальне живлення навантаження без переходу в аварійний режим роботи. В ДБЖ такої структури всередньому такий діапазон припустимої зміни вхідної напруги становить від -20% до +20% від номінального значення 220.

ДБЖ з подвійним перетворенням енергії (On-Line)

Джерело безперебійного живлення, в якому вхідна змінна напруга спочатку перетворюється випрямлячем у постійну, а потім за допомогою інвертора знову в змінну – є джерелом з подвійним перетворенням енергії (On-Line). Акумуляторна батарея постійно підключена до виходу випрямляча і входу інвертора і живить останній в аварійному режимі.

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу On-Line.

Така схема побудови ДБЖ дозволяє забезпечити практично ідеальне живлення навантаження при будь-яких неполадках у мережі (включаючи фільтрацію високовольтних імпульсів та електромагнітних завад) і характеризується нульовим часом перемикання в аварійний режим без виникнення перехідних процесів на виході пристрою.

До недоліків схеми з подвійним перетворенням енергії варто віднести її порівняльно велику складність, більш високу вартість.

ДБЖ типу On-Line застосовують у тих випадках, коли за тих або інших причинах потрібні підвищені вимоги до якості електроживлення навантаження, якими можуть бути вузли локальних обчислювальних мереж (мережне встаткування, файлові сервери, робочі станції, персональні комп'ютери), устаткування обчислювальних залів, системи керування технологічним процесом.

За схемою з подвійним перетворенням (On-Line) побудовані, наприклад, моделі PW5125RM компанії Powerware. Вони оснащені плавним стабілізатором вхідної напруги, завдяки якому діапазон припустимих значень вхідної напруги, при яких джерело не переходить на живлення від батарей, становить 166 ... 276В.

В таких схемах присутній режим Bypass, живлення навантаження відфільтрованою напругою електромережі в обхід основної схеми ДБЖ. Перемикання в режим Bypass, підтримуваний внутрішньою схемою ДБЖ або спеціальним зовнішнім модулем, може виконуватися автоматично або вручну. ДБЖ, що має відповідну вбудовану схему, автоматично переходить у режим Bypass по команді пристрою керування при перевантаженні вихідних ланцюгів або при виявленні несправності в важливих вузлах. У такий спосіб навантаження захищається не тільки від збоїв у живильній електромережі, але й від неполадок у самому ДБЖ. Можливість ручного включення режиму Bypass передбачається на випадок проведення профілактичного обслуговування ДБЖ або заміни його вузлів без відключення навантаження.

Оскільки, як видно з вище сказаного, схема типу Off-Line є найбільш простою та дешевою, то і розроблюваний у даному дипломному проекті пристрій забезпечення безперебійного живлення теж побудований за цим принципом. Проте, вдосконалення функціональної схеми та характеристик дозволить мати більш затребуваний та конкурентно-спроможний виріб з кращими параметрами експлуатації і меншою ціною, ніж аналоги.

1.3.2. Опис структурної схеми джерела безперебійного живлення.

Структурна схема джерела безперебійного живлення представлена в графічній частині на аркуші РТ01.430127.001 Э1.

Побудова систем безперебійного живлення залежить від вирішуваними ними задач. В деяких випадках необхідно якнайменший час переключення навантаження на живлення від АБ чи навпаки. В інших потрібно забезпечити довготривалу роботу від АБ, при цьому час переключення не являється критичною величиною. Тобто, можна сказати, що для кожного конкретного випадку потрібно вирішувати іншу технічну задачу.

Розроблюваний блок для забезпечення безперервного живлення різноманітних пристроїв (серверів, персональних комп’ютерів, модемів та ін.) стабілізованою напругою 220В, 50Гц.

Система призначена для живлення пристроїв, що мають імпульсні джерела живлення. Це дозволяє зменшити вимоги щодо розробки нашого приладу, так як імпульсні джерела живлення здатні працювати в мережі ± 20% від нормального значення. Ще однією перевагою є здатність їх працювати від мережі, що мають не синусоїдальну характеристику напруги (апроксимована синусоїда, квазі синусоїда).

Розглянемо основні блоки, що входять до складу пристрою:

1. Пристрій комутацій.

2. Мережевий фільтр.

3. Зарядний пристрій.

4. Акумуляторна батарея.

5. Перетворювач постійної напруги в постійну.

6. Стабілізатор постійної напруги.

7. Перетворювач постійної напруги в змінну.

8. Пристрій комутацій байпас.

9. Датчик струму.

10. Вихідний фільтр.

11. Датчик температури.

12. Інтерфейс.

13. Пристрій індикації.

14. Пристрій керування роботою ДБЖ.

Для забезпечення роботи та функціонування всіх частин ДБЖ, необхідна ланка, котра здійснювала б зв’язок між всіма цими частинами. Можна розглянути декілька видів таких схем :

1. Аналогові системи, операції регулювання в яких здійснюються шляхом порівняння, підсилення, перетворення аналогових сигналів. Похибка установки параметрів в такій системі сильно залежить від параметрів активних і пасивних елементів схеми. Такі системи використовуються, в основному в недорогих пристроях.

2. Цифрові системи, операції керування проводяться над цифровими величинами, отриманими із аналогових сигналів шляхом оцифровування аналого-цифровими перетворювачами (АЦП). Точність таких систем набагато вища за рахунок використання математичного апарату числення.

3. Комбіновані, операції керування та регулювання в яких виконуються або аналоговими, або цифровими пристроями.

В нашому випадку система керування роботою ДБЖ побудована на мікроконтролері ATTiny26. Він представляє собою високопродуктивний контролер з функціями багатоканального аналого-цифрового перетворювача. Ввід та вивід інформації в МК може здійснюватись як в аналоговому так і в цифровому вигляді. Використовування новітніх розробок, що містять в своєму складі МК, дозволяє набагато спростити схему. Мікроконтролер управляє роботою як схеми управління так і роботою всього пристрою.

Схема управління здійснює підключення ДБЖ до мережі, подаючи відповідну команду включення на пристрій комутацій, здійснює управління переключенням навантаження на живлення від мережі чи від АБ, слідкує за напругою на АБ. Якщо напруга на АБ стає меншою за 10,5В, то здійснюється аварійне відключення ДБЖ. Аварійне відключення здійснюється також, коли температура навколишнього середовища виходить за межі допустимої. Для вимірювання температури використовується датчик температури. На пристрій управління роботою ДБЖ поступає інформацію величини напруги в мережі. Обробляючи цю інформацію МК виробляє відповідні сигнали управління для інших вузлів, складових блоку.

Для вимірювання вихідної потужності використовується датчик струму. Якщо через датчик протікає струм більший допустимого, то схема управління відключає навантаження. Це забезпечує захист від виходу з ладу пристрою перетворення постійної напруги в змінну.

Особливо велике значення в ДБЖ має наявність зв’язку з ПК. Це дозволяє оператору (адміністратору) слідкувати за станом мережі, АБ та всієї роботи ДБЖ. В даному випадку використовується стандартний інтерфейс зв’язку МК та ПК – RS-232. Це дозволяє здійснювати дистанційний моніторинг ДБЖ та безпечне завершення роботи ПК при аварії чи довготривалій відсутності напруги в мережі.

Вхідна напруга 220В, 50Гц поступає через пристрій комутацій та мережевий фільтр на зарядний пристрій та пристрій та пристрій комутації бай пас.

Мережевий фільтр призначений для запобіганню попаданню завад, що виникають при роботі ДБЖ в мережу, тобто захисту споживачів від електромагнітних завад.

Зарядний пристрій забезпечує зарядку АБ при наявності напруги мережі, тобто при нормальній роботі ДБЖ, забезпечуючи тим самим постійну готовність до роботи ДБЖ в автономному режимі. Пристрій перетворює напругу мережі у стабілізовану постійну напругу. Величина напруги заряду постійно контролюється МК. Це тим самим дозволяє правильно експлуатувати батареї. Досить велика вихідна потужність зарядного пристрою дає плюс при роботі ДБЖ з значно заниженою вхідною напругою пристрою, що знаходиться в діапазоні від 90В до 185В. При такій вхідній напрузі частина вихідної потужності джерела забезпечується роботою зарядного пристрою, що набагато подовжує роботу навантаження під час несправностей в мережі.

Перетворювач постійної напруги в постійну виконує роль перетворювача постійної напруги 120В в постійну 200В. Даний пристрій побудований по схемі імпульсного перетворювача з ШІМ. Напруга на його виході постійна, але не стабілізована, тобто залежить від зміни вхідної напруги. Для стабілізації використовується стабілізатор постійної напруги. Стабілізатор побудований по схемі однотактного імпульсного підвищуючого стабілізатора. Напруга на акумуляторі змінюється в межах 10,5...13,8В, а вихідна ДБЖ повинна залишатись стабільною.

Перетворювач постійної напруги в змінну здійснює формування вихідної стабілізованої напруги 220В, 50Гц. Управління та синхронізацію даного пристрою з мережею здійснює пристрій керування ДБЖ.

Вихідний фільтр служить фільтрації електромагнітних завад та запобіганню їх попаданню навантаження.

Алгоритм роботи ДБЖ приведений в графічній частині проекту.

1.4. Опис схеми електричної принципової.

Схема електрична принципова представлена в графічній частині дипломного проекту на аркуші РТ01.430127.001Э3.

Відповідно до структурної схеми, джерело безперебійного живлення складається з кількох функціональних вузлів. Розглянемо кожен з них окремо.

1. Зарядний пристрій

Зарядний пристрій побудований по однотактній зворотньоходовій схемі перетворення енергії.

Управляючою мікросхемою є IMS UC3842 фірми Fairchild. Функціональна схема IMS UC3842 приведена на рис. 1.4.1. Принцип роботи заклечається в наступному: на діодний VD1 подається змінна напруга мережі 220В. Після VD1 на згладжуючому конденсаторі маємо постійну напругу 306В. Початковий запуск роботи IMS VC2 відбувається через резистор R41. Далі при нормальному режимі роботи DA1 живиться від додаткової обмотки W3 трансформатора Т2. Напруга знята з W3 випрямляється діодом VD8 та згладжується ємнісним філ