Zasilanie buforowe do radioshack'a

Cześć wszystkim bo to przy okazji mój pierwszy post tutaj. I w sumie dlatego się tutaj zarejestrowałem aby podzielić się moją wiedzą. Oskar, Świebodzice! Czytałem już kilkukrotnie ten wątek oraz poboczne. Przerabiałem różne warianty zasilania shacku: sam akumulator, zasilacz transformatorowy, zasilacz serwerowy. Każdy z nich ma wady i zalety. Akumulator pięknie nas separuje od domowej sieci jednak trzeba go ładować i nabijamy mu zbędne cykle. Zasilacz na trafo z kolei ma dosyć spore straty co przekłada się na ciepło a moje radiostacje w większości czasu pracują przynajmniej 10-12h dziennie. Szkoda prądu. Z kolei sam zasilacz serwerowy przynajmniej w wersji 30-35A bodajże HSTNS-PL14 od HP jest mało stratny, wydajny a przy okazji w tej wersji praktycznie nie trzeba go "odkłócać" oraz daje się stosunkowo łatwo przerabiać. W zakresie OVP oraz VC. Może pracować 24/7, wentylatora nie słychać po minimalnej przeróbce wcale. Zacząłem również testować różne panele PV. Po jakimś czasie został mi wolny akumulator kwasowo- ołowiowy ok 45Ah 330A. Postanowiłem zrobić więc coś hybrydowego. Chciałem podzielić się swoim sposobem zasilania radioshacku ponieważ łączy w sobie kilka wariantów z tego wątku. Przejrzałem również stronę SQ2HCZ: " https://sq2hcz.wordpress.com/2013/07/09/zasilacz-buforowy-do-trxa-kf-za-200-zl/ " jednak jego sposób zasilania radiostacji byłby wręcz niebezpieczny w przypadku używania takiego połączenia z większym akumulatorem oraz przynajmniej 100W TRXem i tak samo wydajnym zasilaczem w stałym podłączeniu bez automatyki. A na tym mi najbardziej zależało ponieważ używam takiego zasilania buforowego tylko w domu. Częściowo użyjemy automatyki a częściowo prawa Ohma. A więc do rzeczy. Założenia jakie sobie postawiłem: - Jak najmniej obsługi i zmartwień - Jeden punkt dystrybucji zasilania dla wszystkich urządzeń w radioshacku (trxy, skrzynki, dodatkowe oprzyrządowanie na 12V-15V). Zabezpieczony dla każdego obwodu bezpiecznikami nadprądowymi (zwykłe duże samochodowe "wsówki"- nie chińskie!. - Maksymalne odfiltrowanie zasilania - Zapewnienie ciągłego zasilania prądem maksymalnie 30A (35/50A w peaku) i napięciu minimum 11,5V a max 15,18V (13,8V+-10%=13,8V+1,38=15,18V. Z racji tego, że większość urządzeń kf toleruje takie napięcie a również nie chciałbym przekroczyć granicy 15,5V ze względu na kondensatory elektrolityczne w podłączonych urządzeniach plus ewentualne gazowanie akumulatora buforowego. - Możliwość stałej, "odfiltrowanej" pracy sieciowej z jednoczesnym buforem oraz ładowaniem akumulatora - Dodatkowe ładowanie naszego bufora z zewnętrznego źródła- PV - Maksymalnie proste zabezpieczenie całej instalacji oraz możliwie niski pobór "własny" prądu oraz bezgłośność całej instalacji i niska emisja ciepła. Zacząłem od zasilacza serwerowego w którym podniosłem napięcie za pomocą dzielnika napięcia na dokładnie 14,15V. Zabezpieczenie OVP również za pomocą dzielnika podniosłem do ok 14,5V. Z racji tego, że ten zasilacz jeśli obciążymy go sporym prądem chwilowym ok 35-38A podniesie lekko napięcie właśnie o ok 0,3V ( na ułamek sekundy) aby utrzymać to co zadane na wyjściu. Powyżej 38A chwilowego poboru zasilacz klęknie ponieważ posiada zabezpieczenie przeciążeniowe i po prostu się wyłączy. Mój konkretny egzemplarz przez kilka sekund utrzymuje prąd ok 38A a powyżej tej wartości już się wyłącza. Następnie obniżyłem napięcie dla wbudowanego wentylatora aby był niesłyszalny ale kręcił się stale ( ciągły wymuszony obieg powietrza), dodałem do tego obudowę z odpowiednio wyciętymi otworami z przodu i z tyłu, wbudowałem amperomierz z bocznikiem i voltomierzem, dorobiłem złącza nakręcane śrubowe oraz na wyjściu wrzuciłem w okolicach chińskiego amperomierza i voltomierza 100nf równolegle przy samych gniazdach zasilania co by odfiltrować ewentualne śmieci z wbudowanej przetwornicy tegoż chińskiego miernika. No i oczywiście rozłącznik L,N oraz PE jednocześnie. Także mamy piękną gotową baterię kondensatorów serwerową z napięciem na wyjściu 14,15V oraz 30A-38A prądu. Zasilamy to oczywiście 230AC. Kolejno podłączyłem taki przerobiony zasilacz bezpośrednio do naładowanego akumulatora w którym napięcie wynosiło ok 12,9V- akumulator pobrał ok 1A prądu przez kilka sekund aby następnie osiągnąć 14,1V i praktycznie przestał pobierać prąd. Jednak utrzymywanie akumulatora kwasowego z takim napięciem przez dłuższy czas mogłoby powodować lekkie gazowanie elektrolitu a przecież w mieszkaniu nie mogę sobie na to pozwolić. Wystarczy nam sporo poniżej 14V aby utrzymać aku w 100% naładowania. Ponadto jeśli zabrakłoby zasilania AC to prąd z akumulatora niestety "cofnąłby" się do zasilacza i jeśli ten nie ma odpowiedniego zabezpieczenia to mogłyby być co najmniej nieciekawie. Sprawdziłem więc jeszcze pobór prądu przy aku rozładowanym do napięcia 11,4V zapinając mocno przewody i uruchamiając zasilacz- pobór ok 25-28A przez kilka sekund po czym wewnętrzny opór akumulatora rośnie wraz ze wzrostem napięcia by po kilku chwilach pobierać już ok 16A a następnie 10A i spokojnie się ładować takim prądem aż do kilku amper. Całkiem dobrze! Zasilacz wytrzymuje. Postanowiłem więc rozładować akumulator jeszcze do 10,9V i przy takim napięciu jego opór był na tyle mały, że przy uruchamianiu zasilacza pobierał z niego przez parę sekund ok 36A-38A. W dalszym ciągu zasilacz wytrzymywał i uruchamiał się z "COLD" startu. Nie miałem niestety w zasięgu ręki nic co pobierze mi więcej prądu z zasilacza aby przetestować jego OCP na wszelki wypadek. Z pomocą przyszedł kondensator 4700uF 60V produkcji ELWA. Podłączany do starego zasilacza transformatorowego 15A bez problemu się ładował pobierając chwilowo zapewne dziesiątki jak nie setki amper przez milisekundy. Podłączyłem go więc na próbę do zacisków mojego przerobionego zasilacza serwerowego- ciach i zasilacz wyłączony. Powtórzyłem test kilkukrotnie i zasilacz zdążył pokazać ok 41A po czym się wyłączał. Oczywiście robiłem to na uruchomionym już zasilaczu bo nawet nie wierzyłem, że zdoła się uruchomić z włączonym w obwód tym kondensatorem w pełni rozładowanym. Tak więc zostało tylko dodać diodę szeregowo z przewodem PLUSOWYM z zasilacza do AKU aby przerwać obwód AKU-ZASILACZ gdy AC będzie odłączone. Tutaj ciekawa sprawa bo padło na diodę prostowniczą 250A 1200V Unitra Lamina o spadku napięcia ok 0,65V. Sądząc po spadku napięcia jest to dioda krzemowa. Dlaczego taki duży prąd? Ponieważ w przypadku dużego ciągłego poboru dioda robi się ledwo ciepła a nie chciałem stosować żadnych dodatkowych radiatorów. Sama w sobie jest już ciężka i dobrze odprowadza ciepło. Tutaj też dowiadujemy się dlaczego na zasilaczu ustawiłem akurat takie napięcie 14,15V. Chociaż spadek napięcia zależy częściowo od prądu przepływającego przez te diodę przyjmijmy w tym tekście, że jest to 0,65V do 30A. A więc za diodą mamy już na naładowanym akumulatorze dokładnie 13,45V. Co daje nam ok 2,24V na cele czyli idealnie trochę poniżej max napięcia do "pracy buforowej" takiego akumulatora. Pozostało sprawdzić raz jeszcze prądy pobierane przez w pełni naładowany i rozładowany akumulator. Oczywiście przy niższym napięciu które do niego wprowadzamy prądy będą odpowiednio niższe i tutaj nie wdając się znów w szczegóły nie przekraczają ok 25A przy maksymalnie rozładowanym aku gdy jego opór wewnętrzny jest najmniejszy i przyjmuje każdy prąd jaki mu tylko podamy ,) Do takiego zestawu możemy już śmiało podłączyć TRX na zaciski akumulatora przez bezpiecznik. Jeśli przewody są odpowiedniej grubości w moim przypadku 4-6mm2. nie powinno być praktycznie żadnych strat napięcia i na wejściu zasilania w TRX powinniśmy mieć ok. 13,4V. I tutaj sporo zależy od wydajności prądowej AKU/ ZASILACZA oraz użytych przewodów i diody jak rozłoży się pobór prądu. Mój podstawowy TRX Ft450D pobiera przy maksymalnym wysterowaniu ok 21A przy 13,8V DC. Przechodzimy do modulacji częstotliwości, ustawiamy się tam gdzie nasz PA w TRX ma najlepszą sprawność i wciskamy PTT. Skrzynka pokazuje ok 120W, wszystko zdaje się pracować poprawnie a na amperomierzu w zasilaczu obserwujemy pobór prądu ok 9,8A. Co się stało z brakującymi amperami? A no zostały pobrane z akumulatora. Wpinając dodatkowy amperomierz pomiędzy AKU a TRX ujrzymy tam pobór ok 11A. Więc 11A+9,8A daje nam prawie 21A poboru prądu. Więc wszystko jest w normie. Im mniej mocy będziemy używać, tym więcej przyjmie na siebie akumulator ponieważ to on na początku potrafi dać więcej prądu. W miarę upływu czasu i rozładowywania akumulatora zasilacz będzie przejmował na siebie więcej poboru. W moim przypadku przy pracy na 50% mocy rozkład wygląda 75% aku 25% zasilacz. Z kolei przy prądzie rzędu kilku amper 100% idzie z akumulatora a zasilacz tylko uzupełnia ubytek w aku. Ok, jedziemy dalej, dodajemy do tego wszystkiego główną puszkę, skrzynkę co tam chcemy z amperomierzem, dodatkowymi zaciskami +/- i robimy tam GPD. Dodatkowo na wyjściu każdego z zacisków/ gniazd montujemy odpowiednie gniazda z bezpiecznikami. W moim przypadku samochodowe 5/7,5/10/20/25 i 30A. Nie zapominamy również o głównym bezpieczniku zaraz za zaciskami z akumulatora sumując wartość pozostałych obciążeń i dostosowując ją do przekroju przewodów oraz maksymalnego możliwego obciążenia dla aku/ zasilacza. Sprawdzamy ewentualne słabe punkty, łączenia, spadki napięcia gotowego zestawu. W moim przypadku 3TRX, skrzynka i kilka wolnych gniazd. Przy pełnym obciążeniu napięcie na aku spada do około 13,2V co przy radiu za amperomierzem i GPD daje kolejno 12,9V a przy 50% mocy do ok 13.1V. I tutaj się zatrzymujemy. W przypadku większości 100W TRX takie napięcie będzie w 100% wystarczające dla stopnia końcowego. Na przykładzie FT450D 13,8V-1,38V= 12,42V. A więc mamy jeszcze spory zapas. I tak został zaprojektowany ten trx aby przy tych 10% różnicy napięcia PA pracowało z podobną mocą. Nieliczne TRXy mogą być bardziej wrażliwe bądź ich użytkownik na brak "zalecanego" 13,8 zamiast naszych 12,9V. Wtedy zalecam ustawienie wyższego napięcia na zasilaczu jednak w granicach tolerancji naszego akumulatora aby nam nie gazował, nie przevoltowywał cel. Dla PB mamy jeszcze lekki zapas ale ja osobiście powyżej 13,6V, co daje 2,26V na cele 24/7 jeśli przyjmiemy, że zestaw będzie pracował 24h na dobę bym nie przekraczał. Wtedy ewentualną długością przewodów, starannością połączeń i bezpieczników, wydajnością prądową akumulatora ( im większa tym mniejsze spadki) jesteśmy w stanie zapewnić te 13,4V przy TRX. Oczywiście możemy wyrzucić bezpieczniki, amperomierze, złączki, dać przewymiarowane przewody i pewnie spadki napięcia zredukujemy prawie do zera. Albo użyć innej diody z mniejszym spadkiem co pozwoli zmniejszyć napięcie na zasilaczu ale i tak tego na aku nie możemy "przevoltowywać". Ponad zalecane 13,4-13,6V w pracy buforowej. Ale nie w tym sens. Instalacja ma być bezpieczna. WNIOSKI KOŃCOWE: TYM SPOSOBEM MAMY JUŻ GOTOWE ZASILANIE RADIOSHACKU WRAZ Z GPD (GŁOWNY PUNKT DYSTRYBUCYJNY) z odpowiednimi pomiarami na bieżąco i zabezpieczeniami. A dodatkowo nasz akumulator jest wspaniałym filtrem zasilania dla wszystkiego co jeszcze przez ten zasilacz przeleci. Teraz możemy używać radiostacji 24/7 z AC z buforem i filtrem. Możemy okresowo tylko uruchamiać zasilacz aby podładować nasz bufor a na codzień jeśli głownie słuchamy używać aku. Ja tak robię. gdy wartość napięcia spadnie do ok 11,8V odpalam zasilacz. Zazwyczaj po kilku dniach nasłuchu. Co możemy zrobić dalej? Ja dodałem równolegle do zacisków akumulatora regulator MPPT przez bezpiecznik 10A i panel PV 50W którego prąd zwarciowy ma ok 3.1A. Co daje około 2.9A ładowania. W większości czasu pokrywa zapotrzebowanie aku na prąd podczas nasłuchu i w dzień zdąży doładować straty. Co zmniejsza nam potrzebę uruchamiania zasilacza. Regulator warto odsunąć trochę od TRX. Taki regulator z racji szybkiego kluczowania tranzystorami lubi trochę podnieść wodospad w pasmach KF ,) U mnie na nasłuchu mam zazwyczaj 2 albo max 3 odbiorniki, skrzynkę i pobór nie przekracza 1-2,5A. Zasilacz uruchamiam od czasu do czasu. Jeśli ktoś będzie miał jakieś pytania bądź potrzebuje zdjęć to zapraszam. Chętnie przyjmę krytykę albo pomysły na ulepszenie. Miałem dodany przekaźnik do wyjścia regulatora aby poniżej 11,6V odpinał zasilanie na GPD ale sam przekaźnik pobiera za dużo prądu ,D więc wolę sam kontrolować napięcie a przy GPD po prostu mam hebel. Odpinam na noc. A regulator sobie pracuje podpięty do aku. Dodatkowo stosując taki rozłącznik na zasilaczu który rozpina L,N oraz PE podczas korzystania z aku i panelu jesteśmy w dalszym ciągu odseparowani od wszelkich śmieci z instalacji domowej które po zasilaczu serwerowym jednak potrafią przejść ponieważ nie zapewnia on separacji galwanicznej jak ma to miejsce w przypadku zasilacza transformatorowego. Sporo z tego filtruje nasz akumulator ale jednak nie wszystko. Kwestii uziemienia specjalnie tutaj nie omawiam bo w każdym radio shacku będzie ona wyglądała trochę inaczej. Ja staram się odseparować od PE w kamienicy a wszelkie uziemienia do shacku wykonuje na zewnątrz. Ale niektórych połączeń nie jesteśmy w stanie czasem ominąć. Dodatkowo regulator ma czujnik temperatury akumulatora więc możemy sobie to obserwować. Sterownik MPPT ma możliwość regulacji maksymalnego napięcia ładowania boost więc podczas doładowywania akumulatora i jednoczesnego korzystania z TRX spadek napięcia nam się trochę niweluje bo sterownik podciąga czasami do ok 15V bez obciążenia a z lekkim obciążeniem utrzymuje ok. 13,6-13,8V. Więc ostatecznie mamy te upragnione zalecane napięcie zasilania ,) . Można też dać aku typowo do pracy buforowej który znosi wyższe napięcia i tak dalej i tak dalej. Gdyby w opisie pojawiły się jakieś RAŻĄCE błędy z działu technicznego elektroniki oczywiście proszę mnie poprawić. Jestem tylko albo aż radio amatorem a z wykształcenia informatykiem. Instalacja w tej formie działa około rok czasu. Należy mocno przemyśleć moc oraz pojemność naszego aku bo od tego pierwszego będzie głównie zależeć maksymalny prąd pobierany przez aku gdy jest w pełni rozładowany. A on może sięgać nawet 150-300A przy mocnym akumulatorze. A nie chcemy aby nam wyłączało zasilacz albo nie daj boziu spaliło jak nie ma zabezpieczenia. Można oczywiście pomyśleć o jakimś innym ograniczeniu prądowym i bardziej skomplikować instalacje. Pozdrawiam wszystkich.

  PRZEJDŹ NA FORUM