Личное облако на Raspberry Pi и разработка устройства бесперебойного питания для него




Идея


Несколько лет пользовался сервисами типа Dropbox и Яндекс Диск, решил, что надо сделать свое хранилище. Выбирал между X86 сервером на Windows/Ubuntu, Raspberry Pi, Odroid, CubieBoard и др. Остановился на Raspberry Pi, потому что это самое дешевое решение и уже полно написано инструкций для нее — а я новичок в линуксах, наличие пошаговых мануалов мне важно.
Со стороны софта выбирал между OwnCloud и BittorentSync. Попробовал оба и выбрал второй — мне понравилась децентрализованность и возможность хранить данные в ненадежном месте зашифрованно (об этом чуть позже). Еще мне хотелось спаять что-нибудь свое, и я решил сделать источник бесперебойного питания на свинцово-кислотной батарее.
Предполагалось, что Pi будет always-on устройством, тем временем BittorentSync будет работать еще на рабочем компьютере и домашнем, небольшая часть данных синхронизируется еще и с телефоном. В итоге информация должна храниться в трех местах: одно из них всегда включено, компьютеры зашифрованы Truecrypt, а на Pi зашифрованы данные при помощи BittorentSync.

Настройка BittorentSync


Как его настраивать и подключать к Pi жесткий диск, описывать не буду. Поведаю лишь об особенности, которой я не нашел ни в одном из этих туториалов. Как известно, шаринг происходит копированием ключа (secret в терминологии BittorentSync). Есть ключи Read only и Read write. Но есть еще один шифрованный ключ (encrypted secret). Если поделиться этим ключом, то машина сможет скачать данные, но каждый файл будет зашифрован ключом, полученным из этого encrypted secret. Проблема в том, что этот третий вид ключей нельзя сгенерировать обычным способом, надо сначала попросить у них API ключ, затем пошаманить с конфиг-файликами, и тогда веб-сервер на 127.0.0.1 будет генерировать сразу по три вида ключа.

Разработка схемы


Диодный мост я нарисовать смогу, но эта статья все же частично про меня. При разработке схемы я опирался на тщательное моделирование всех процессов и ничего не считал, как учат в институтах, все крутил в симуляторе, чтобы не ошибиться. Прочитал десятки статей со схемами зарядки аккумуляторов и UPS и к удивлению обнаружил, что большинство из них просто не работают, мое моделирование этих схем показывает, что они неправильны. При этом в комментариях им пишут «спасибо, все ок». Такое впечатление, что их никто не проверял. В итоге я проверил их все и собрал мутанта из десятка схем, который вроде работал в симуляторе…

Электрическая схема


Вся схема для удобства разделена на 3 части: UPS с аккумулятором, схема автоматического отключения, выход.

Часть 1


Тут слева на вход подается напряжение от ноутбучного блока питания в 19В, рабочий диапазон 16-30В. Регулятор напряжения LM317 на выходе имеет 13.6В. Почему 13.6? — вот почему.
Резисторы R4, R3, RV3 настроены так чтобы получилось 13.6В. Можно было точно посчитать сопротивления и обойтись без подстроечного резистора, но я решил не считать точно, а просто потом подкрутить.
Конденсаторы C1 и C7 служат для фильтрации питания на LM317. В принципе без них можно было обойтись, потому что на выходе ноутбучного адаптера есть свои фильтры, а аккумулятор не чувствителен к пикам напряжения для заряда. Но я решил их оставить, как рекомендуют даташиты.
Резистор R_LIM нужен, чтобы ограничить ток через LM317 и через аккумулятор, без него LM317 перегреется.
Три диода BD437 нужны, чтобы высокое напряжение блока питания не заливалось в аккумулятор и чтобы аккумулятор не пытался заряжать сам себя через LM317. Хотя я обманул, это не диоды, а транзисторы, у которых база замкнута на коллектор — то есть выполняющие функцию диодов. Чем это лучше диода? При выборе компонентов я исходил из тех, что есть в наличии в магазине и для которых есть модель в программе моделирования. Оказалось, что наименьшее падение напряжения под нагрузкой из этих деталей — вот у таких транзисторов, а не у диодов, даже Шоттки. Минимизировать падение напряжения нужно для увеличения эффективности. Если, например, падение напряжения на диоде 1В, а через него течет ток 0.5А, значит мы выбрасываем зря в воздух полджоуля в секунду.

Часть 2


У свинцово-кислотных аккумуляторов есть следующая особенность: если из них продолжать высасывать энергию, когда она уже почти кончилась, у них падает срок службы. Поэтому, когда напряжение аккумулятора падает до 12.2, нагрузку надо выключать. Эта схема представляет собой компаратор, который сравнивает напряжение аккумулятора с некоторым опорным, и решает, когда перекрыть нагрузке ток.
Работает схема следующим образом. Напряжение аккумулятора попадает на Зенер диод 11.5В и на вход опорного источника напряжения AD680. Резисторы R6, R5, RV2 образуют делитель напряжения, такой, чтобы оно было близко к напряжению аккумулятора минус напряжение Зенер диода (11.5В). Компаратор на выход выдает 0В, если его отрицательный вход больше, и >12В — если положительный больше. Резистор с крутилкой RV2 подстроен так, чтобы это выключение происходило как раз при падении питания ниже 12.2В. Подтягивающий резистор R9 нужен для нормальной работы компаратора LM393, так уж в даташите написано. Конденсаторы С5 и C4 нужны для фильтрации этих чувствительных аналоговых сигналов перед компаратором.
Все бы хорошо, но когда я моделировал эту схему, появилась следующая проблема. Под нагрузкой напряжение немного проседает. Когда оно падает ниже 12.2В, нагрузка отключается и исчезает проседание. В итоге напряжение поднимается чуть-чуть. Этого хватает, чтобы оно перешло обратно за порог работы, и схема снова включает нагрузку. От этого напряжение опять проседает, и схема ее выключает. Происходит страшная вещь: в районе порога нагрузка включается и отключается с высокой скоростью, такое никому не понравится.
Для решения этой беды был добавлен резистор RV1. Он добавляет гистерезис в этот компаратор. Смысл в том, что он добавляет немного напряжения на вход, когда выход положительный. После отключения нагрузки эта «помощь» тоже исчезает, и напряжению надо вырасти больше, чтобы вернуться обратно. Представьте, что в одну сторону надо перешагнуть через бордюр, а обратно можно скатиться по наклонной без бордюра.

Часть 3


Тут все просто. Выход питания для нагрузки, фильтрующие конденсаторы, главный транзистор-ключ и конечно же светодиод. Устройство без светодиода — деньги на ветер.

Моделирование работы




На этих картинках представлено 3 графика:
  • изменение напряжения аккумулятора, заданное синусоидой от 12 до 12.6В
  • 2 линии напряжения на входе компаратора (красная плоская опорное напряжение, зеленая — выход после Зенер диода и делителя)
  • ток через нагрузку (включено или выключено)


Видно, что при падении напряжения до 12.2В, транзистор закрывается, и ток через нагрузку перестает течь. Затем после возрастания напряжения более чем на 12.3В (эту разницу можно регулировать резистором-крутилкой) транзистор снова открывается, образуя тем самым гистерезис. Шкала времени в этих графиках значения не имеет, надо было лишь протестировать, при каких напряжениях происходит включение-выключение.

Печатная плата


Такую несложную плату можно собрать и на коленке, но мне хотелось получить опыт заказа красивой платы с завода. Другим решением было бы найти друга джедая лазерного утюга, но не нашел. Быстрым гуглением нашел фирму в Китае, которая согласились сделать мне партию из 5 штук за 10$ + 4$ доставка. «Хорошая цена» — подумал я и заказал. После этого ради интереса отправил запрос в одну популярную Зеленоградскую контору, они объявили цену в 3500 рублей. «Спасибо за предложение» — подумал я. Китайцы сработали быстро, через 2 дня уже выслали, через 2 недели почта доставила.

Было — стало



Было


Стало


тут пытливый глаз заметит, что вместо одной микросхемы девайс на 3 ножках — это я по невнимательности не проверил упаковку устройства при покупке. Еще, опять же по невнимательности, не проверил диаметр отверстий, и пришлось крепить плату вот так по-кривому сбоку на болты. Справа на фотографии DC-DC конвертер на микросхеме XL4015 . Выбрал ее вместо самой популярной LM2596 из-за больших эффективности и максимального значения мощности. Еще видно, что в 3 местах вместо обычного резистора их два. Это потому, что у меня не было подходящего номинала и пришлось городить такой «the beast with two backs».

Тестирование


С первого раза, разумеется, не заработало. Оказалось, что в CAD стандартная распиновка ножек для подстроечного резистора не совпадает с реальной. Пришлось перепаять их. Потом не заработало из-за того, что Зенер диод был слишком большого напряжения и задавливал сигнал, и я перепаял на другой на 1 вольт меньше.
И теперь, гистерезис мне в компаратор, оно работает! При выключении питания из розетки Raspberry Pi продолжает работать и раздает BittorentSync! По-всякому ее мучил, из розетки выдирал, контакты дергал, плата работала стабильно и не зависала.
Решил посмотреть на переходные процеccы при помощи осциллографа.
Вот включение и выключение питания без нагрузки (Raspberry Pi не подключен)


Зеленая линия — это выход DC-DC конвертера, она должна быть 5В. Желтая линия — 19В питание из ноутбучного адаптера. Видно, что при выключении никаких колебаний нет, а при включении небольшой пик.
Вот включение и выключение питания с нагрузкой (Raspberry Pi и жесткий диск подключены и работают)


Выключение как обычно хорошо, а при включении появляется пик в 740мВ. По идее это не страшно, у Pi и диска есть свои фильтрующие конденсаторы, 5В + 740мВ в течение 300мкс они переживут.
Питание на Pi рекомендуется подключать не через USB, а через GPIO разъемы 1 и 3. Тогда питание идет в обход самовосстанавливающегося предохранителя, иначе не хватит тока на жесткий диск.
У Pi есть известная проблема перезагрузки и отказа работы жесткого диска. Лечится эта проблема напайкой дополнительного конденсатора в 200-300мкФ поверх существующего конденсатора на USB. Вот статья, где объясняется как. Я этого не делал, потому что и так заработало.

Цена


Raspberry Pi — 1600р
Печатные платы 10+4$
Компоненты дя платы 500р
USB жесткий диск — уже был
DC-DC конвертер — 4.75 $
Индикаторы напряжения — 8$
Аккумулятор 12В, 4.5 Ач — 480р
Корпус — 250 р
Итого приблизительно 3800р

Недостатки и будущее развитие


Когда уже пришли платы, я обнаружил несколько косяков. В основном — не самое удачное расположение элементов. В CAD казалось, что все идеально, а когда взял их в руки, то понял, что конденсаторы можно было вот туда подвинуть, ту схему вот так повернуть и т.д. В следующий раз буду распечатывать схему, чтобы пощупать руками перед производством.
Микросхему LM317 по-хорошему надо заменить на DC-DC конвертер, например LM2596, для большей эффективности и большего тока заряда.
Значения всех конденсаторов можно было бы подкорректировать, чтобы уменьшить пик при включении.
Теперь в планах подключить к Pi реле и включать лампочку через вебсервер, но про это писать статью не буду.
На этом все.

Поделиться публикацией
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 74

    +6
    Контакты китайцев не дадите? Качество вроде неплохое. Можно крупно дорожки посмотреть?
      +4
        0
        Чудно, спасибо. Ребята целый комплекс услуг предоставляют, как я вижу. Там и лазерная резка есть… Впрочем резку проще заказывать у локальных рекламных контор. Они плексиглас часто режут.
      0
      Кстати, разводка платны интересная. Обычно стараются углы в 90 и 45 градусов выдерживать.
        +3
        Есть такая штука… TopoR,
        делает вот такие платы:
        image
        image
          0
          Ыыыыы… А это нормально с точки зрения наводок и тому подобного? Такое надо в прозрачном корпусе делать)
            0
            Судя по рекламе, всё более, чем хорошо.
              0
              Наш «Топор» разводит лучше всех!
              0
              С точки зрения наводок все ок. Ровные углы делают в основном для красоты и удобства просмотра и проверки. Вот хороший мануал, тут главный аргумент в пользу таких линий «because it looks nice»
              Еще вот и вот источники про углы.
              А вообще, я не эксперт в разработке плат, это моя первая. Если тут есть експерт, прокомментируйте пожалуйста.
                +6
                Ровные углы делают в основном для красоты и удобства просмотра и проверки.

                Углы 90 и 45 — это ограничение конкретных алгоритмов трассировки.
                Вообще алгоритмы трассировки — это такая магия, которую хочется читать и наслаждаться.

                Мнение знакомого электронщика про TopoR:
                Более того, при такой топологии с наводками все даже лучше. Смысл углов 45° — приблизить угол к полукругу, чтобы уменьшить отражения.

                Главный минус разводки топором — от нее укачивает и тошнит, плата выглядит как говно.
                  +1
                  Насчет того, что плата выглядит как говно не согласен. Красиво. Свежо, я бы сказал. С черной маской можно подать как эстетическую деталь.
                    0
                    Ну вкус и цвет все фломастеры разные. Но у меня такой тип разводки больше ассоциируется с советской техникой (плевок в сторону свежести) или совсем любительским уровнем когда дорожки рисуют лаком для ногтей.
                      +1
                      Я цапонлаком рисовал! *с гордостью*
                    +1
                    Плата разведенная в Топоре за 2 часа на суд общественности.

                    Плата разведенная Топор'ом




                    Есть бесплатная демоверсия с ограничением на количество дорожек. В последующей версии платы дорожек стало больше и пришлось рисовать вручную. Соответственно время потратил больше.

                    Плата разведенная вручную




                    Видно полное взаимопонимание топор'ом желаний электронщика в несколько нажатий мышки. Язык не поворачивается назвать г***ом работу трассировщика.
                      +1
                      Да это просто конфетка, а не плата!
              +1
              Разводил в Proteus частично используя автораут. Углы кривые просто так захотелось, на работу не влияет.
                0
                Симуляция тоже в Proteus? Там все компоненты, нужные для симуляции, были? А то я как то делал симуляцию — не всё было, приходилось искать аналоги компонентам.
                  0
                  Все было, а чего не было не использовал. Искал в магазине компонентов то, что было в Proteus. Обычно инженеры наоборот делают, сначала находят подходящую детать, а потом ищут модель под нее.
              +2
              а для роутера до интернета бесперебойник есть?
                0
                Мысль хорошая. Подключить его будет легко, питается он тоже от 5В. Позже так и сделаю.
                  +1
                  А нельзя просто взять готовый павербанк для этого? Ну вот есть у меня народный xiaomi на 4 банки, он умеет заряжаться и отдавать через себя ток одновременно. но при пропадании внешнего питания кратковременно выключается и включается обратно, если это вот победить(конденсатором здоровым каким-нибудь, не знаю, совсем не разбираюсь в этой области), то будет совсем простой упс для роутера.
                    +1
                    Я в самом начале думал о повербанке вместо сивнцово-кислотного аккумулятора. В интернете жалуются, что не получается нормальные UPS из них делать. Да и потом свинцово-кислотные проще, надежнее, дешевле.
                      0
                      пожалуй, это было бы не так интересно :)
                        0
                        свинцовые аккумы для ИБП рассчитаны на долгий марафонский постепенный разряд; а литиевые АКБ — это «спринтеры».

                        ну и к тому же держать литиевую батарейку постоянно заряжающейся — стрёмно, а ну как полыхнёт? Свинцовая максимум вспухнет и протечёт. Это неприятно, но несравнимо с пожаром.
                          0
                          Под разное применение разрабатывают разные аккумуляторы. Есть рассчитанные на долгое хранение с низким саморазрядом, есть на большую емкость и есть на максимальную токоотдачу. Причем это не зависит от типа аккумулятора. То Есть говорить «свинцовые для длительного хранения» без указания на конкретную модель аккумулятора, не совсем верно. Потому, что свинцовые бывают как ти рассчитанные на большую токоотдачу (стартерные) так и на большую емкость. И у нас бывали случаи когда особо умные решали из бесперебойника утащить аккумулятор в машину. Заканчивалось это пичально для аккумулятора, потому что несмотря на существенно большую емкость несколько стартов автомобиля (токи во время запуска исчисляются в сотнях ампер) и аккумулятор приходит в негодность. Точно так же и с никелевыми, видел как и модели расчитанные применения. С литиевыми не особо сталкивался, но думаю, у них такая же градация есть.
                    0
                    Encrypted-ключ в btsync можно делать и без доступа к developer api: https://jackpearce.com/bittorrent-sync-encrypted-secret-key-without-api. Хотя если не к спеху и есть пара дней в запасе на ожидание — можно получить и ключ разработчика, его высылают даже если в поле «зачем?» написать 1-2 предложения.
                      0
                      Да, действительно, можно и без api ключа. Проверил — работает.
                        0
                        Без api работает создание encrypted-ключей (по ссылке выше), а вот добавление опции «api_key» ничего не изменило на веб-морде, тестировал на Ubuntu 13.10
                      +2
                      Сколько времени работает Pi + диск в автономном режиме?
                        0
                        Батарея 4.5Ач, 12В, нагрузка 5В 0.8-1.6А, эффективность DC-DC конвертера 92%.
                        Самый пессимистичный прогноз времени работы 6 часов.
                        Реальное время не замерял еще, думаю будет часов 8.
                        0
                        Можно еще настроить watchdog, чтобы RPi перезагружалась, если совсем зависнет. У меня такое первое время часто происходило, вероятно из-за не очень хорошего питания.
                        Надеюсь, аккумулятор сейчас подключен хорошими клеммами вместо «крокодильчиков» :)
                          0
                          К сожалению, watchdog не всегда помогает, бывает малина зависает, перезагружается и всё, остаётся гореть только светодиод питания. Помогает только сброс по питанию. Источники питания в разное время были разным, напрямую от сетевого адаптера 5V3A, через powerbank (чуть меньше 5В, 1А) и с буферный свинцово-кислотным аккумулятором, к которому был подключен DC/DC преобразователь на 5V2A. Не меньше раза в месяц стабильно зависает, даже если настроить ежедневную перезагрузку.
                          +3
                          Очень смущает в схеме подстроечные резисторы RV1-3. Прикиньте, что будет, если вдруг нарушится контакт ползунка с резистором. Включение транзистора Q4, тоже не оптимально, как мне кажется. Через полгода вы не вспомните свою схему, а земля, очень часто бывает общей.
                            0
                            Подскажите, а как сделать включение транзистора Q4 оптимальнее?
                            –4
                            Отличная статья, жаль кармы нет, а то поблагодарил бы
                              –1
                              Теперь совсем нет.
                                +1
                                Меня это не смущает, это же хабр
                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                0
                                Вполне хватает ее мощности. Скорость передачи по BittorentSync 1-2 мегабайта в секунду, это тариф моего интернет провайдера, когда пользовался янднекс диском и дропбоксом скорость была похожая. Меня устраивает. Работает Pi по WiFi.
                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                    +1
                                    Скажите пожалуйста, а что дешевле RPi?

                                    Собираюсь сделать маленький сервер для OwnCloud и не виду дешевых вариантов.
                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                  0
                                  Круто. Хорошее подспорье.
                                  Простите, а какой у вас осциллограф?
                                    0
                                    Одолжил на работе LeCroy 2024.
                                    +4
                                    Я хочу только одно сказать автору, что моя статья даже близко, ни разу ни про Вас! Собственно, только благодаря таким, как Вы, людям, у всех нас сохраняется вера в то, что ничего еще окончательно не потеряно. И да, еще раз спасибо за статью!

                                    П.С. Да вообще о чем говорить! О подобном уровне соискателей я даже не смею мечтать…
                                      0
                                      Я сделал ИБП для малины немного по-другому. Питается схема от внешнего AC/DC 220/12. В схеме есть DC/DC 12/5, зарядник LiON, аккум с контроллером, step-up аккум-> 5V. С помощью реле коммутируется плюсовой вывод аккумулятора: либо на зарядку, либо на step-up DC/DC. Реле выключается, как только напряжение на входе падает ниже 11 вольт, включается после появления, но с задержкой. Вполне себе час на аккуме (1000 мАч) питает малину, кое-какую электронику и SSD. При 3.2В на аккуме малина halt-ится. При возвращении питания сбрасывается.
                                        0
                                        А можно пример схемы которая не заработала в симуляторе? Бывает обширный класс схем которые не работают в симуляторе по причине идеальности всех элементов, например классический мультивибратор. Протеус вообще не самый лучший симулятор, я бы даже сказал довольно посредственный. Его использовать для точной симуляции нельзя, всеравно в реале будут расхождения. Разве что для проверки идеи когда понимаешь все ограничения и недостатки программной симуляции электрической схемы.
                                          0
                                          Схему сейчас уже не найду. Например были схемы где напряжение питания на батарею было 12В (она от этого вообще заряжаться не будет, надо 13-14В). Были где неправильно расчитаны токи заряда/разряда, от чего преобразователь напряжения бы сгорел. Много схем, где не объясняется, что надо делать защитное отключение нагрузки. Была одна схема, похожая на мою, но там был 1 диод вместо трех, это тоже работать не будет. В Интернете вообще много фигни, все надо проверять.
                                            0
                                            Это могли быть весьма условные 12В от китайского блока питания без стабилизации который может без нагрузки выдать все 18 вольт и только под нагрузкой упадет до 12В. Конечно если в таком случае в симулятор вбить 12В то ничего работать не будет.
                                            Да, и на ваших схемах увидел тоже только один диод, и тот стабилитрон…
                                            0
                                            А какой симулятор Вы можете посоветовать? А то я когда искал их, то Proteus был самый лучший по отзывам и по наличию компонентов для симуляции.
                                              +1
                                              Каждый для своих целей. У Протеуса богатый выбор компонентов, MicroCap — очень мощный в симуляции аналоговых схем. У всех у них есть те или иные недостатки, их нужно знать и не пытаться получить от симулятора сверх его способностей. Например, нет смысла вводить в симулятор схему с точностью до последней детали — это часто не имеет смысла а только увеличивает сложность вычислений.
                                              Я вот использую симуляторы только для того чтобы рассчитать АЧХ тракта, подобрать номиналы в аналоговых схемах где в противном случае надо было бы много считать и использовать ВАХ транзистора к примеру. Дополнительно в MicroCap можно использовать параметрическую симуляцию когда можно несколько параметров изменять и для каждой комбинации строить симуляцию — это позволяет в итоге выяснить степень влияния параметра на работу схемы — например, коэффициента передачи транзистора, напряжения смещения ОУ, температуры и т.д. А в остальном полагаюсь исключительно на опыт, ни один симулятор его не заменит — например в симуляторе будет очень сложно симулировать работу сверхрегенератора, ёмкостной трёхточки, эффект длинного провода на плате, неудачную трассировку и т.д.
                                              Кроме того я не люблю встроенный в Протеус осциллограф за его ограниченность… какой смысл было использовать в симуляторе аналог ограниченного физического прибора?
                                            0
                                            Сегодня я буду тем, кто пишет «да можно же такое купить за N баксов и не париться!»
                                            Для тех, кто хочет ИБП для такой техники, советую источник бесперебойного питания для СКУД, домофонов и т.п. На выходе у них — 13.8 В, можно добавить стабилизатор на 12 и 5 В, и питать роутеры и т.п. а можно и преобразователь «12В-ноутбучные напряжения»… С рук покупал такие за 500 рублей новые
                                            Все равно спасибо за подробную статью с подроюностями как схема работает и что почему…
                                              +1
                                              Конечно можно купить дешевле и скорее всего лучше, мне в кайф был процесс. За это я готов переплатить.
                                                0
                                                Этому кайфу и посвящена первая строка комментария.
                                                Для души нужны нерациональные дела…
                                                0
                                                Ну процесс же! И самообразование!
                                                Понятно что китайцы уже все сделали за нас. А мы тогда на что?
                                                  0
                                                  Следующий этап — сделать это всё на микроконтроллере. Долой компараторы, долой значительную часть аналоговых цепей…
                                                    0
                                                    Лепить микроконтроллер ради микроконтроллера глупо.
                                                    Чем проще система тем она надежней. Вижу только одну причину использовать контроллер — если для него это будет дополнительная задача.
                                                    Для себя собрал вот такой ИБП на 5 вольт: ИБП для роутра
                                                      0
                                                      У него нормальная задача — организовать логику работы резервного питания и поддержания заряда батареи. В отличие от аналоговой схемы появляется возможность проводить диагностику батареи и вывести сигнал наружу «замена батареи».
                                                        0
                                                        Если уж говорить об эффективности на рубль, то самое лучше решение, это как предложили выше, источник бесперебойного питания для СКУД. Погуглил нашел такие устройства за 500 р готовые с защитой и прочей фигней. Не знал, что есть такие вещи в продаже. Если бы знал, то не заморачивался наверно со своей платой.
                                                          0
                                                          Эти схемы очень простые, они к примеру не показывают уровень заряда батареи и не оценивают внутреннее сопротивление аккумулятора. Счиатется, что в этом нет необходимости — просто по регламенту менять раз в 1-2 года аккумулятор независимо от его состояния и проблемы как бы нет, но способ решения проблемы не очень-то дешевый для любителей.
                                                  +1
                                                  Ссылочку можно?
                                                  0
                                                  А не существует готовых микросхем для таких целей. Например ICL7673?
                                                  И я не понял, заряжается ли батарея после включения питания от сети?
                                                    0
                                                    Да, батарея заряжается после включение питания через LM317. О существовании схем типа ICL7673 я не знал. Посмотрел, такие схемы еще и не дешевые.
                                                    –1
                                                    Ох ты, вот это треш! Сюда что, ни одного электронщика не заглянуло? Уж на что я колхозный электронщик…
                                                    Вам самому в голову не приходила мысль, что если бы всё было так просто, то все диоды давно бы делали в виде транзисторов с двумя выводами?

                                                    • Весь ток ваших «диодов» идет через базу. Коллектор можно оставить болающимся в воздухе с тем же эффектом. При включении как у вас ток через коллектор течь не будет, т.к. падение напряжения на переходе база-эмиттер в любом случае меньше чем на переходе коллектор-база-эмиттер. При этом если поставить резистор в цепь базы, то вы получите осциллятор с нестабильными параметрами. Что бы понять почему, нужно представить себе динамику насыщения переходов, учесть емкости переходов и индуктивности выводов.
                                                    • Если использовать только переход база-эмиттер, то почитайте характеристики этого перехода.
                                                      Emitter−Base Voltage: 5V. Это значит, что максимальное обратное напряжение вашего диода — 5В. При превышении он превращается в стабилитрон — его пробивает. Base−Emitter On Voltage: 1V. Ваш диод насыщается при одном вольте. Справедливости ради, стоит отметить что напражение насышения немного выше прямого падения напряжения, но не сильно. И где тут профит, если падение у диодов шотки от 0.3В?
                                                    • Если использовать переход база-коллектор, то обратное напряжение будет уже 30в, но и падение тоже будет выше.
                                                    • Линейный регулятор нужно ставить перед нагрузкой. Аккумулятору 200-милливольтовые пульсации от степ-даун конвертера по боку. Регулятор работает только на зарадку аккумулятора.
                                                    • Регулятор включен в режиме стабилизатора напряжения. Для зарядки аккумулятора нужен ограничительно тока. Именно по этому регулятор перегревается без резистора R_LIM. Резистор по сути и является вашим токоограничителем.
                                                    • В вашей схеме линейный регулятор тупо зашунтирован «диодом» Q2. Регулятор можно исключить из схемы без последствий.


                                                    Всё встанет на свои места, если нарисовать адекватную эквивалентную схему:

                                                    Сразу возникает вопрос. Так не проще?


                                                    Если уж речь зашла про идеальные диоды, то на их роль гораздо больше подходят мосфеты. Там такое понятие как прямое падение напряжения вообще отсутствует, есть только сопротивление канала, обычно в районе 0.003 ома. Ройте по словам ideal diode и mosfet.
                                                      0
                                                      Вот уж не согласен. Стабилизатор там ограничивает напряжение заряда аккумулятора, чтобы он не начал кипеть.

                                                      Транзисторы с замкнутыми коллектором и базой ведут себя совершенно не так как вы описали, у них нет порога когда они начинают открываться поэтому заметное отличие от простого диода начнется с 50мВ и если взять указанные транзисторы реально добиться прямого падения напряжения на них порядка 150мВ и без недостатка диодов шоттки в виде повышенной обратной проводимости.
                                                        0
                                                        Ну если заряжать аккумулятор от источника с напряжением 100В то, да, одного резистора мало. В примере перед аккумулятором уже прикручен регулируемый step-down конвертер. Почему нельзя его настроить на 13.6В?
                                                        Но вообще аккумуляторы кипят от тока. Так что до определенного порога можно заряжать и от 1000В через резистор в 500Ом, правда КПД будет, мягко говоря, плохим, и нужно будет отключить источник при достижении порогового напряжения на аккумуляторе, иначе его пробьёт и он взорвется.

                                                        На счет транзисторов — пруф в студию! Что значит нет порога когда они начинают насыщаться? Параметр Vbe(ON) в 1В в даташите — мифический? Какие 50мВ? Между чем и чем? Транзистор — устройство управляемое током, поэтому имеет смысл говорить только про коэффециент передачи тока. Прямое падение напряжения никак не может быть меньше падения напряжения на переходе база-эмиттер. Если найдете транзистор с падением 150мВ то да.

                                                        И вас не смущает обратное напряжение перехода в 5В?

                                                          0
                                                          Моя схема на транзисторах вместо диодов работает, чтобы было подтверждено тщательным моделированием о всех возможных сценариях и последующим тестированием настоящего устройства. Ваша вторая схема хуже мой, потому что на инструкции к аккумулятору написано что его надо заряжть 13-14В, инструкции к самому аккумулятору я доверяю больше че вам.
                                                          «Регулятор включен в режиме стабилизатора напряжения. Для зарядки аккумулятора нужен ограничительно тока.» — это не верно, посмотрите что написано на аккумуляторе, картинка есть в посте. При напряжении 13.6 В ограничения по току для аккумулятора не нужно. Заряжать его от 19 вольт с резистором нельзя. По ващей нарисованной схеме аккумулятор сгорит от перезарядки, а у меня он будет постоянно держаться без перезарядки, поэтому мне не нужна схема защиты от перезарядки.
                                                            0
                                                            Схема работает, но не так как вы думаете. Померяйте падение напряжения на транзисторе. Естественно при нормальной нагрузке, т.е. токе.
                                                            Заряжать с резистором от 19в нельзя. Так а кто вам мешает ваш степ-даун конвертер насторить на 13.6В? Там же есть крутилка.
                                                              0
                                                              «Померяйте падение напряжения на транзисторе. Естественно при нормальной нагрузке» — Мерял, 0.4-0.6В, как и в моделировании.

                                                                0
                                                                Ну и смысл? Возьмите копеечные SS34. Прямое падение не больше 0.5В.
                                                                К тому же я уже указал на одну вещь — обратное напряжение пробоя перехода база-эмиттер — 5В. У SS34 — 40В. Поробуйте включить ваш транзистор в одиночку к понижающему модулю, в обратном направлении, т.е. именно как диод, полюбуйтесь волшебным синим дымом.
                                                                  –1
                                                                  все транзисторы и микросхемы работают на дыму. Как только дым выходит — они перестают работать
                                                            +1
                                                            Кипит аккумулятор когда перезаряжен, а перезаряжен он когда напряжение ЭДС выше определенного уровня. Ограничив напряжение на клеммах аккумулятора лёгким движением руки решаем проблему его перезаряда.

                                                            Транзисторы и правда в таком включении имеют другую ВАХ нежели просто перехода Б-Э. И на практике, напряжение обратного пробоя больше чем то что написано в справочниках. На 12В такие транзисторы вполне могут работать.

                                                            Порог насыщения и порог начала открытия транзистора это совсем разные вещи.
                                                              0
                                                              По поводу ограничения напряжения — уже есть регулятор в степ-даун конвертере. Зачем нужен еще один?

                                                              Объясните, каким образом ток предпочтет течь по красному пути, когда по зеленому он должен преодолеть только 1 переход?

                                                              Объясните за счет чего связь коллектора и базы обеспечивает увеличение напряжения обратного пробоя перехода база-эмиттер.
                                                                0
                                                                Если считать переходы то ток по красной стрелке вообще не потечёт. Транзистор более хитрый прибор нежели просто два перехода.
                                                                Насколько велика будет разница судить сложно, но она точно будет.
                                                                По мере роста тока через эту конструкцию, транзистор будет открываться и основной ток потечет именно по красному пути, через базу(зелёный путь) пойдет ток в h21э раз меньше. Этому току будет соответствовать падение напряжения согласно ВАХ б-э перехода, и оно при заданном токе через «деталь» будет всяко меньше чем тот же ток пустить только по переходу б-э без коллектора.

                                                                Связь напряжение обратного пробоя не увеличивает, это реальность такова что напряжение пробоя гораздо выше чем указано в даташите.
                                                                Конкретное значение этого напряжения не нормируется, а в даташите указано максимально безопасное.

                                                                Преобразователь настроен на напряжение выше чем на аккумуляторе! Пока есть питание от сети — устройство питается от него т.к. аккумулятор в этом режиме отключен от нагрузки диодом.

                                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                      Самое читаемое