Batterieschutz für die Notbeleuchtungsanlage. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen

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Das Notstromversorgungssystem für LED-Lampen kann auf der Basis jeder gängigen unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) für Computer aufgebaut werden, die die Lampen über die darin vorhandene 12-V-Batterie mit Strom versorgt. Bei einem funktionierenden 220-V-Netz erfolgt ein ständiges Aufladen der Batterie wird über die USV selbst bereitgestellt. Um jedoch eine Beschädigung und einen vorzeitigen Ausfall der Batterie zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Last (Leuchten) über die nachfolgend beschriebenen Schutzvorrichtungen an diese anzuschließen. Diese Geräte sind einfach und basieren auf leicht verfügbaren Teilen. Obwohl der Autor sie in Form separater Strukturen erstellt hat, können sie durchaus bei vielen USVs platziert werden.

Fig. 1

Das einfachste Gerät, dessen Schaltung in Abb. dargestellt ist. 1, Schützen Sie den Akku vor Tiefentladung. Die Batteriespannung GB1, unterhalb derer der Ausgangskreis des Parallelstabilisators DA1 öffnet, wird durch einen an den Steuereingang des Stabilisators angeschlossenen Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R2 eingestellt. Mit den im Diagramm angegebenen Werten der Widerstände wird eine Schwelle von etwa 11,5 V eingestellt, die eine Tiefentladung des Akkus verhindert. Seine Last (RH) kann jedes Elektrogerät sein, das für die Stromversorgung mit einer konstanten Spannung von 12 V ausgelegt ist und einen Stromverbrauch von nicht mehr als 750 mA hat. Zum Beispiel LED-Lampen.

Der Schalter als separates Element ist im Gerät nicht vorgesehen. Sein Stromkreis wird durch eine Brücke zwischen den Pins 1 und 3 des Gegenstücks zum Stecker X1 geschlossen, an dem die Last angeschlossen ist. Liegt die Batteriespannung über dem zulässigen Minimum, wird das Relais K1 aktiviert und verbindet mit seinen Kontakten die rechte Last. Gleichzeitig leuchtet die HL1-LED auf, die dies signalisiert. Sobald die Batteriespannung unter den zulässigen Wert sinkt und dadurch die Spannung zwischen Pin 1 und 2 des DA1-Stabilisators unter 2,5 V sinkt, öffnet der Relaiswicklungsstromkreis, trennt die Last und die LED erlischt.

Fig. 2

Das Gerät ist auf einer einseitigen Leiterplatte montiert, wie in Abb. dargestellt. 2. Es ist für die Aufnahme von oberflächenmontierten Widerständen, der Telefonbuchse TJ5-6P4C und dem Relais WJ102H-1C-12VDC ausgelegt. Die Abmessungen der Platine ermöglichen den Einbau in ein Standard-Zweifach-Telefonbuchsengehäuse.

Der Parallelstabilisator TL431A kann durch TL431C oder KR142EN19A ersetzt werden, im letzteren Fall sollte jedoch ein Relais mit einem Wicklungsbetriebsstrom von nicht mehr als 100 mA verwendet werden. Für Stabilisatoren der Serie TL431 ist ein Strom von bis zu 150 mA zulässig.

Reis. 3 (zum Vergrößern anklicken)

Wenn das oben beschriebene Gerät mit einem Timer ergänzt wird, wie in Abb. 3 wird die Last (Notbeleuchtung) nur für eine begrenzte Zeit angeschlossen, wodurch Batteriestrom gespart wird. Der Timer ist auf einem Parallelstabilisator DA1 aufgebaut. Beim Einschalten beginnt das Laden des Kondensators C1 über den Widerstand R2. Bis die Spannung am Kondensator und am Steuereingang des Stabilisators DA1 2,5 V erreicht, ist der Ausgangskreis dieses Stabilisators geschlossen. Die Tiefentladungsschutzeinheit am DA2-Stabilisator funktioniert während dieser Zeit genauso wie oben beschrieben. Sobald jedoch die beispielhafte Spannung des DA1-Stabilisators überschritten wird, werden die Widerstände R4 und R5 umgangen. Die Spannung am Steuereingang des Stabilisators DA2 sinkt unter die Referenzspannung und die Belastung durch die Batterie wird abgeschaltet.

Die Zeit bis zum automatischen Lastabwurf hängt von der Zeitkonstante der R2C1-Schaltung ab und kann bis zu mehreren Minuten betragen. Durch Drücken der Taste SB1 können Sie jederzeit den Kondensator C1 entladen und so den Timer neu starten. Die Diode VD1 dient dazu, den Kondensator schnell zu entladen, nachdem das Gegenstück zum Stecker X1 getrennt wurde.

Fig. 4

Auf Abb. In Abb. 4 zeigt die Leiterplatte dieser Geräteversion. Die Verwendung des Stabilisators KR1EN142A als DA19 ist in diesem Fall höchst unerwünscht. Der höhere Steuerstrom im Vergleich zu den Stabilisatoren der TL431-Serie führt dazu, dass der Wert des Widerstands R2 verringert werden muss, was auch die Timer-Belastung verringert.

Reis. 5 (zum Vergrößern anklicken)

Wenn es erforderlich ist, den Akku nicht nur vor übermäßiger Entladung, sondern auch vor Überschreitung des Laststroms zu schützen, kann die Schaltung der Originalversion des Geräts (siehe Abb. 1) durch eine Stromschutzeinheit ergänzt werden, wie in Abb . 5. Sobald der Spannungsabfall am in Reihe mit der Last geschalteten Widerstandsstromsensor R8 die Öffnungsspannung des Transistors VT1 erreicht, öffnen auch die Transistoren VT2, VT3 und bilden ein Analogon des Trinistors. In diesem Fall sinkt die Spannung am Steuereingang des Stabilisators DA1 unter den Referenzeingang, die Relaiswicklung K1 wird stromlos und die Last wird durch die offenen Relaiskontakte abgeschaltet.

Aufgrund der positiven Rückkopplung, die die SCR-Analogtransistoren abdeckt, bleibt das Gerät in diesem Zustand, auch nachdem das Relais abgefallen ist. Um die Last wieder mit Spannung zu versorgen, müssen Sie das Gegenstück vom X1-Stecker abkoppeln und wieder anschließen.

Fig. 6

Die Leiterplatte dieser Geräteversion ist in Abb. dargestellt. 6. Der Widerstand R6 zur Bereitstellung der gewünschten Verlustleistung besteht aus vier parallel geschalteten 3-kΩ-Widerständen.

Es ist zulässig, die Transistoren BC847A durch alle Transistoren dieser Serie oder der inländischen KT3130-Serie und BC857A durch alle BC857- oder KT3129-Serien zu ersetzen. Oberflächenmontierte Transistoren können auch durch die üblichen Serien KT3102 und KT3107 ersetzt werden, allerdings ist hierfür eine Überarbeitung der Leiterplatte erforderlich.

In allen drei Ausführungen des Gerätes können neben den in den Typenplänen angegebenen LEDs noch viele weitere verwendet werden.

Es ist zu beachten, dass bei der Stromversorgung von Geräten mit einer Nennversorgungsspannung von 3 ... 9 V aus einer 12-V-Batterie diese mithilfe eines Schaltstabilisators und nicht eines linearen Stabilisators auf den gewünschten Wert abgesenkt werden sollte. Eine deutlich höhere Effizienz des Impulsstabilisators sorgt für eine längere Betriebsdauer des Geräts im Notfall.

Autor: I. Tsaplin

Siehe andere Artikel Abschnitt Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen.

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