Proteção de bateria para sistema de iluminação de emergência. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O sistema de alimentação de emergência para lâmpadas LED pode ser organizado com base em qualquer fonte de alimentação ininterrupta (UPS) comum de computador, alimentando as lâmpadas a partir da bateria de 12 V. A recarga constante da bateria com uma rede funcional de 220 V será fornecida por o próprio no-break. Porém, para evitar danos e falhas prematuras da bateria, é aconselhável conectar a carga (luminárias) a ela através dos dispositivos de proteção descritos a seguir. Esses dispositivos são simples e construídos com peças prontamente disponíveis. Embora o autor os tenha feito na forma de estruturas separadas, eles podem ser facilmente colocados no alojamento de muitos UPSs.

Fig. 1

O dispositivo mais simples, cujo diagrama é mostrado na Fig. 1, protege a bateria contra descarga profunda. A tensão da bateria GB1, abaixo da qual o circuito de saída do estabilizador paralelo DA1 se abre, é definida por um divisor de tensão feito de resistores R1 e R2 conectado à entrada de controle do estabilizador. Com os valores do resistor indicados no diagrama, é definido um limite de cerca de 11,5 V, o que evita a descarga profunda da bateria. Sua carga (RH) pode ser qualquer aparelho elétrico projetado para alimentação com tensão constante de 12 V e consumo de corrente não superior a 750 mA. Por exemplo, lâmpadas LED.

A chave, como elemento separado, não é fornecida no dispositivo. Seu circuito de alimentação é fechado por um jumper entre os pinos 1 e 3 da parte correspondente do conector X1, que é utilizado para conectar a carga. Se a tensão da bateria for superior ao mínimo permitido, o relé K1 é acionado, conectando a carga RH aos seus contatos. Ao mesmo tempo, o LED HL1, sinalizando isso, acende. Assim que a tensão da bateria cair abaixo do nível permitido, fazendo com que a tensão entre os terminais 1 e 2 do estabilizador DA1 caia abaixo de 2,5 V, o circuito do enrolamento do relé abrirá, desligará a carga e o LED apagará .

Fig. 2

O dispositivo é montado em uma placa de circuito impresso unilateral mostrada na Fig. 2. Ele foi projetado para aceitar resistores de montagem em superfície, tomada telefônica TJ5-6P4C e relé WJ102H-1C-12VDC. As dimensões da placa permitem a sua instalação no alojamento de uma tomada telefónica dupla standard.

O estabilizador paralelo TL431A pode ser substituído por um TL431C ou KR142EN19A, mas neste último caso deve ser usado um relé com corrente de operação do enrolamento não superior a 100 mA. Para estabilizadores da série TL431, é permitida uma corrente de até 150 mA.

Arroz. 3 (clique para ampliar)

Se o dispositivo descrito acima for complementado com um temporizador, conforme mostrado na Fig. 3, a carga (iluminação de emergência) será conectada apenas por um tempo limitado, o que economizará energia da bateria. O temporizador é feito em um estabilizador paralelo DA1. Quando a energia é ligada, o capacitor C1 começa a carregar através do resistor R2. Até que a tensão no capacitor e na entrada de controle do estabilizador DA1 atinja 2,5 V, o circuito de saída deste estabilizador é fechado. Durante este período de tempo, a unidade de proteção contra descarga profunda no estabilizador DA2 opera exatamente da mesma maneira descrita acima. Mas assim que a tensão padrão do estabilizador DA1 for excedida, ele ignorará os resistores R4 e R5. A tensão na entrada de controle do estabilizador DA2 cairá abaixo do valor padrão e a carga da bateria será desconectada.

O tempo antes do desligamento automático da carga depende da constante de tempo do circuito R2C1 e pode chegar a vários minutos. A qualquer momento, pressionando o botão SB1, você pode descarregar o capacitor C1 e assim reiniciar o temporizador. O diodo VD1 é projetado para descarregar rapidamente o capacitor após desconectar a parte correspondente do conector X1.

Fig. 4

Na Fig. A Figura 4 mostra a placa de circuito impresso desta versão do dispositivo. O uso do estabilizador KR1EN142A como DA19 neste caso é extremamente indesejável. Uma corrente de controle mais alta em comparação aos estabilizadores da série TL431 levará à necessidade de reduzir o valor do resistor R2, o que também reduzirá o atraso do temporizador.

Arroz. 5 (clique para ampliar)

Caso seja necessário proteger a bateria não apenas de descarga excessiva, mas também de excesso de corrente de carga, o circuito da versão original do dispositivo (ver Fig. 1) pode ser complementado com uma unidade de proteção de corrente, conforme mostrado na Fig. 5. Assim que a queda de tensão no sensor de corrente resistor R8 conectado em série com a carga atingir a tensão de abertura do transistor VT1, os transistores VT2, VT3, formando um análogo de um tiristor, também abrirão. Neste caso, a tensão na entrada de controle do estabilizador DA1 cairá abaixo do valor padrão, o enrolamento do relé K1 será desenergizado e a carga será desconectada pelos contatos do relé abertos.

Graças ao feedback positivo que cobre os transistores do analógico SCR, o dispositivo permanecerá neste estado mesmo após a liberação do relé. Para reaplicar tensão à carga, você terá que desconectar a peça correspondente do conector X1 e reconectá-la.

Fig. 6

A placa de circuito impresso desta versão do dispositivo é mostrada na Fig. 6. Para garantir a dissipação de energia necessária, o resistor R6 é composto por quatro resistores de 3 kOhm conectados em paralelo.

Os transistores BC847A podem ser substituídos por qualquer uma desta série ou domésticos da série KT3130, e BC857A por qualquer uma das séries BC857 ou KT3129. Os transistores de montagem em superfície podem ser substituídos pelos convencionais das séries KT3102 e KT3107, mas isso exigirá o retrabalho da placa de circuito impresso.

Nas três opções de dispositivos, além dos LEDs indicados nos diagramas de tipo, muitos outros podem ser utilizados.

É importante notar que ao alimentar dispositivos com tensão de alimentação nominal de 3...9 V a partir de uma bateria de 12 V, ela deve ser reduzida para o valor necessário usando um interruptor em vez de um estabilizador linear. A eficiência significativamente maior do estabilizador de pulso garantirá um tempo de operação mais longo do dispositivo em condições de emergência.

Autor: I. Tsaplin

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