Меню

Что такое питание автономное для часов



Что такое питание автономное для часов

Электронные советские часы с вакуумно-люминесцентными индикаторами на БИС КР145ИК1901 (1911) (“Старт 7176”, “Старт 2041”, и др.) в результате пропадания электроэнергии в сети подвержены сбою отображаемого времени. Избавиться от данной проблемы можно при помощи несложной доработки — добавления схемы аварийного питания с использованием преобразователя.

Цифровая часть БИС КР145ИК1901 (1911), сохраняет свою работоспособность при падении напряжении питания до –16..–17v (при номинальном Uпит = –24.. –27v). Данный диапазон изменения напряжения не сказывается на работе микросхемы, что обеспечивает сохранение хода времени.

При кратковременных перепадах напряжения сети (до 2-3 секунд) можно сохранить текущее время увеличением емкости конденсатора, который подключается параллельно питанию микросхемы. Т.е. стандартный конденсатор номиналом 50мк заменить конденсатором с емкостью около 1000мкф. Рабочее напряжение его должно быть не меньше 40v.

Питание, поступающее на интегральную микросхему, разделено, вывод 40 служит для питания счетчиков делителей и внутреннего генератора, а вывод 1 — для подачи питания на индикатор часов. В заводской схеме включения БИС КР145ИК1911 (1901), данные выводы соединены.

Чтоб энергия заряженного конденсатора расходовать лишь на поддержание работы счетчиков и генератора, целесообразно разделить поступающее напряжение диодом.

Если пропадания сети более 3 секунд, то можно воспользоваться элементарной схемой аварийного питания с применением двух батарей типа «Крона» или 6F22. В этом случае ток потребления БИС составит примерно 1мА, что обеспечит очень большую продолжительность работы.

Диод VD1 (4001) (Uобр больше 40-50v) открывается, чем подключет батарею. За счет создания небольшого обратного тока, резистор R1 исключает саморазряд.

Вашему вниманию предлагается вариант внешнего аварийного питания на основе преобразователя, в питании которого используется аккумуляторная батарея напряжением 1,2-1,5v, с выходным напряжением в пределах 24v.

Преобразователь работает следующим образом. В начале на коллекторе транзистора Q2 практически нулевое напряжение, через этот транзистор и катушку индуктивности L1 течет нарастающий ток. Нарастать непрерывно величина тока будет, пока транзистор Q2 не насытится. Из-за этого увеличится напряжения на коллекторе Q2, что приведет к повышению напряжения на резисторе R2, а значит, транзистор Q1 закроется, а транзистор Q2 закроется после этого. Отсутствие тока катушки L1 приводит к появлению на коллекторе транзистора Q2 большого положительного напряжения, через диод произойдет заряд конденсаторов С2 и С1.

Для поддержания напряжение на нужном уровне была введена обратная связь на стабилитроне. Отрицательными импульсами блокируется работа транзисторов, чем ограничивается выходное напряжение (номинал напряжения пробоя стабилитрона). После поступления штатного напряжения от питания часов, отрицательное напряжение поступает через резистор R2 на базу первого транзистора, он закрывается, вследствие чего, генерация прекращается. Питание поступает сразу на микросхему через диод VD2.

Для исключения частичного заряда аккумулятора и его саморазряда, добавлена цепочка из резистора и последовательно включенного светодиода. Тем самым можно визуально контролировать заряд. При снятом с радиотелефона аккумуляторе напряжение 1,4 вольта стабилизировалось через 2е суток, что свидетельствует о полном заряде.

Наладка. Для проверки работоспособности преобразователя, временно отключается обратная связь. На данном этапе следует проверить наличие генерации и замерить напряжение на конденсаторе С1. В зависимости от номинала катушки L1 выходное напряжение может колебаться от 16 и до 40v. Теперь обратная связь, в виде стабилитрона, снова подключается. На конденсаторе напряжение должно быть равным номиналу стабилитрона. Если нет номинала 24v, можно включить несколько стабилитронов, у которых суммарное напряжение составит 24v.

Резистор R2, блокирующий работу преобразователя нужно выбрать так, чтобы запуск преобразователя происходил примерно через секунду. Для проверки можно временно параллельно С1 подключить светодиод.

Теперь можно не бояться любых перепадов сети и наслаждаться точными показаниями часов.

Источник

Источник питания для часов на БИС

Как известно, электронные часы с сетевым питанием подвержены сбоям даже при кратковременном пропадании питающего напряжения и для безотказной работы требуют резервирования питания. Ниже описан сетевой источник бесперебойного питания для электронных часов на БИС К145ИК1901 и микросхемах серии К176. В отличие от других подобных устройств, он содержит меньшее число элементов, имеет более высокий КПД преобразователя напряжения, обеспечивает автоматическую подзарядку резервной аккумуляторной батареи до номинального напряжения и защиту ее от глубокой разрядки.

Основные технические характеристики блока питания:

Напряжение сети, В. 220;

Напряжение резервной аккумуляторной батареи, В. 9;

Выходное напряжение преобразователя, В:

Ток от резервной аккумуляторной батареи, мА, не более, через выводы БИС

1 и 48, одновременно. 12,5;

Ток от батареи при неработающей БИС, мкА. 6;

КПД преобразователя напряжения, %. 85.

Читайте также:  Питание после вечерней тренировки для девушек

Принципиальная схема источника питания показана на рис. 4.41. Устройство состоит из выпрямителя со стабилизатором напряжения, резервной аккумуляторной батареи 7Д-0,1 и преобразователя напряжения. На элементах VT3, VD13. VD15, R3 выполнен стабилизатор с выходным напряжением 27 В, который служит для питания БИС в обычном режиме. Стабилизатор напряжения VT4, VD15 служит для питания микросхем КМОП и подзарядки аккумуляторной батареи GB1.

Такое включение обеспечивает ее автоматическую подзарядку, поддержание в постоянно заряженном состоянии и резервирование питания часов. Зарядный ток батареи ограничен резистором R4. Для резервирования питания БИС использован преобразователь напряжения на элементах VT1, VT2, VD3. VD8, С1. С6. Его особенность — отсутствие в нем автогенератора. Для возбуждения используют импульсы, снимаемые с выходов Ф1, ФЗ (выводы 2, 3) БИС.

При нормальной работе БИС на этих выходах постоянно присутствуют сдвинутые по фазе на 180° импульсы отрицательной полярности, с амплитудой, близкой к напряжению питания микросхем КМОП (рис. 4.42).

Эти импульсы через элементы сопряжения VD1, VD2, Rl, R2 поступают на вход логического элемента DD1.1, который преобразует их в последовательность положительных импульсов с удвоенной частотой. Через эмиттерные повторители (VT1, VT2) она подведена к умножителю напряжения (VD3. VD8, С1. С6), формирующему резервное напряжение 27 В. При такой структуре преобразователя удалось получить более высокий КПД, а главное — исключить глубокую разрядку аккумуляторной батареи при длительной работе часов в резервном режиме. Дело в том, что в резервном режиме работы часов, когда их питают от аккумуляторной батареи, по мере ее разрядки падает напряжение на выходе преобразователя. Для сохранения работоспособности БИС достаточно резервировать питание только ее цифровой части (вывод 48). В этом случае потребление тока от свежезаряженной аккумуляторной батареи будет около 8,5 мА.

Источник

Устройство резервного питания электронных часов

В статье предлагается простое устройство ре­зервного питания для электронных часов с использованием аккумуляторов от устаревших или вы­шедших из строя мобильных телефонов.

В настоящее время используется значительное количество электронных часов, предусматриваю­щих резервное питание от девяти вольтовой бата­реи типа «Крона». Время службы такой батареи примерно полгода.

Предлагаю доработать часы с целью продления срока службы резервного питания минимум в че­тыре раза. В этом случае вместо «Кроны» исполь­зуется пара аккумуляторных батарей от мобильно­го телефона.

Питание часов, обычно выполненное по схеме показанной на рис.1, необходимо изменить со­гласно рис.2.

На рис.1 и рис.2 обозначены:

ИП — основной источник питания;

СН — стабилизатор напряжения;

R1 — балластный резистор параметрического стабилизатора R1, DA1, DA2.

Сопротивления многооборотных резисторов R2, R3 типа СП3-5 могут находиться в пределах 10…500 кОм. Настройка производится до подключения аккумуляторов и состоит в установке напря­жения по 4..4,1 В на управляемых стабилитронах DA1, DA2 путём подстройки резисторов R2, R3 предварительно установленных в среднее положение. Перед подключением каждый аккумулятор желательно разрядить. В процессе испытаний проверяется рост и ограничение напряжения на каждом аккумуляторе.

Цоколевка и обозначение выводов ИМС TL431 показана на рис.3.

С использованием предложенного выше спосо­ба были доработаны два устройства, установлен­ные дома и на работе у автора статьи. Устройст­ва выдерживают отсутствие основного питания более месяца. Недостаток предлагаемой доработ­ки — увеличение габаритов устройства.

Автор: Алексей Воропай, г. Харьков

Источник

Чем отличается источник питания в механических часах от других типов устройств

  1. Устройство и принцип работы механических часов
  2. Отличия источника питания в механических часах от такового в кварцевых
  3. 7 фактов про механические часы, которые нужно знать
  4. Альтернативные источники питания в часах
  5. Правильный выбор часов

Источник питания в механических часах по принципу работы отличается от кварцевых и электронных устройств. Разумеется, точное время вы будете знать при выборе любого аксессуара. Однако каждый тип устройства обладает своими преимуществами и недостатками.

Механическое устройство при должном уходе прослужит вам долгое время. Главное – сделать правильный выбор. О том, как выбрать аксессуар и в чем особенности источника питания в механических часах, читайте в нашей статье.

Устройство и принцип работы механических часов

Функционирование часов обусловлено его механизмом, который приводит в действие всю систему: стрелки описывают круг, будильник звонит в указанный срок и календарь знаменует новый день.

Среди основных видов часовых механизмов можно выделить:

Механические с использованием энергии спирали.

Кварцевые с использованием электрических импульсов.

Любопытно, что электронные часы работают по принципу кварцевого механизма, отличие состоит лишь в передаче энергии.

Принцип работы обоих типов механизмов будут описаны ниже. Часовые устройства имеют существенные различия, как по принципу своего функционирования, так и по набору деталей.

Читайте также:  Лореаль масло для лица роскошь питания инструкция по применению

Опишем принцип работы механических часов.

Механизм устройства называют калибром, он подразумевает под собой тип, размер и особенности расположения деталей. Название калибра состоит из букв и цифр. Обычно в таком шифре заложена информация о производителе и функциональных особенностях.

Размер механизма, а именно диаметр, обозначается в миллиметрах или в линиях (1 линия — 2,255 мм). Неотъемлемой составляющей механизма являются камни. Необходимы данные компоненты для того, чтобы сократить трение между деталями. Раньше, до 1902 годату функцию выполняли натуральные драгоценные рубины. Однако, сейчас натуральные камни заменили на искусственные. Внутри заводного барабана находится спиральная пружина, она служит источником энергии в механических устройствах. Пружина закручивается всякий раз, когда часы заводят, а при своём естественном раскручивании передаёт колебание на барабан, и тот, в свою очередь, создаёт крутящий момент, в результате чего работает вся система.

Тип механизма обусловлен различными способами взвода заводной пружины. Пружина в часах с ручным подзаводом закручивается путём вращения заводной головки. Благодаря этому часы могут работать от 24 до 72 часов. Однако в этом способе существует недостаток, заключающийся в неточности хода.

В процессе ручного подзавода невозможно точно подгадать определённое усилие, вследствие этого пружина раскручивается неравномерно. Именно это и влияет на корректность показаний (в среднем 5-30 секунд в сутки).

Также на точность измерений влияют и другие факторы, неизбежно возникающие в процессе эксплуатации:

Для простоты использования и более легкого ухода стали выпускать часы с автоматическим подзаводом. В систему был встроен ротор, который самостоятельно заводил пружину. Активировался вращательный механизм в процессе каждодневной носки, а именно, от движения руки.

Источник

Батарейное питание для устройств MySensors

Эта музыка будет вечной если я заменю батарейки (С)

Это опус посвящен моим изысканиям по питанию автономными беспроводными устройствами, входящими в систему умного дома MySensors.

Сперва был литий.

Вернее литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы.

Долгое время эти аккумуляторы от старых гаджетов копились в ящике. Думал — вот оно, универсальное питание для всех малогабаритных микроконтроллеров. Тем более, напряжение 3.3-4.2В отлично подходит как для AVR, так и для всяческих ESP и STM. Для надежности можно поставить LDO стабилизатор нужной мощности и получить стабильные 3.3 для МК и всей периферии.

Но как оказалось, не все так хорошо.

  1. Аккумуляторы требовалось заряжать. Для этого нужно было делать их съемными, либо добавлять в свое устройство модуль зарядки, что, в свою очередь, давало дополнительную стоимость, габариты и отверстия для зарядки в корпусе. Да и не всегда удобно заряжать устройства, например, погодный сенсор за окном.
  2. Литиевые аккумуляторы (как и вообще большинство источников питания) не годятся для работы при отрицательных температурах. В погодном сенсоре, закрепленном за окном, зимой в мороз аккумулятор садился сразу.
  3. При длительной эксплуатации если вовремя не отследить напряжение аккумулятора, можно разрядить его «в ноль», то есть ниже допустимого значения, что гарантировано его убьет. Значит нужны средства защиты от переразряда.
  4. Разнообразие размеров и емкости аккумуляторов значительно ограничивали повторяемость устройств в одинаковых корпусах. Да и запасы старых аккумуляторов, быстро подошли к концу — в результате нужно было покупать где то новые. И, как оказалось, стоимость таких источников питания оказалась совсем не копеечной и добавляла как минимум $2 к стоимости каждого устройства (а с учетом платы зарядки и больше). Причем экономии от перезаряжаемости не было, так как большинство автономных контроллеров потребляли очень мало энергии и могли работать долгие месяцы без перезарядки.

NiMH и прочие AA/AAA аккумуляторы были еще хуже. Их обязательно нужно было заряжать в специальном заряднике, они имели имели «эффект памяти» и изначально низкое напряжение (1.2-1.3В), а при последовательном включении из за разности внутреннего сопротивления одна из батарей могла разрядиться сильнее других, что опять же приводило к ее порче.

И вновь литий .

Теперь уже круглые малогабаритные литиевые батарейки на 3.0В, в пользу которых я решил отказаться от капризных и дорогих аккумуляторов.

Батарейки CR2032 применяются во огромном количестве BIOSов компьютеров, электросчетчиков и прочих устройств с RTC, наручных часах, калькуляторах и различных игрушках. При маленьких габаритах и невысокой цене они имеют 3.0В напряжения, вполне достаточного для МК и приличную для своих габаритов емкость 200-250мА/ч.

Но опять проблемы. Дело в то. что постоянный ток такой батарейки всего 0.4мА. Если нагрузить ее более высоким током, напряжение батареи будет падать, хотя потом может частично или полностью восстановиться. Типовой контроллер Mysensor в режиме сна потребляет несколько микроампер. Но вот в режиме передачи — уже порядка 15-20мА. При этом новые версии библиотеки MySensors заставляют устройства посылать много пакетов — пинг, приветствие, презентации, поиск шлюза или маршрутизатора что выливается в длительную, порой в несколько секунд, работу радиомодуля. При напряжении около 2В дешевые китайские NRF24L01 начинают глючить, при этом иногда даже не получается увести их в режим сна sleep() от MySensors.

Читайте также:  С чем есть пшенную кашу правильное питание

В результате, на свежей батарейке еще как то все работает, но по мере разрядки увеличиваются проблемы со связью, радиомодуль начинает больше «флудить» в эфир, увеличивая еще тем самым разряд батареи. В конце концов напряжение снижается до того, что все устройство перестает уходить в режим сна, а затем получается циклическая перезагрузка, пока батарея не сядет совсем.

В зависимости от производителя и «свежести» батареи устройство может проработать от пары дней до месяца. Если покупать дешевые батарейки на алиэкспресс — то и вовсе лотерея. Немного спасает переход на более емкие CR2450 и CR2477, но и они длительно отдавать ток более 0.5мА не умеют.

Какое то время я экспериментировал с повышающими преобразователями, которые позволяли до последних крох энергии батареи сохранять нормальное рабочее напряжение для МК, но те имели небольшой, но все же ненулевой ток покоя, что сокращало общий срок службы.

Пальчики — мизинчики

Пора бы уже успокоится и перенять «передовой» китайский опыт, питать все свои устройства от трех AAA (батарейки в комплект не входят). Но же решил поискать решение хотя бы с двумя 1.5 вольтовыми батарейками .

Две последовательно включенные щелочные батареи ААА дают изначально 2.7-3.1В к концу продуктивного периода снижая напряжение до 1-2В

При отключенном NCP1400 (низкий уровень на управляющем входе) питание от батарей сразу поступает на МК через катушку L1 и диод шоттки D1 с минимальным падением напряжения около 0.1В. Если на управляющий вход подать высокий уровень, то запускается стабилизатор NCP1400 и выдает на МК напряжение 3.3В при суммарном напряжении батарей от 0.8В до 3.1В.

Алгоритм работы такой:

Тестирование

А как у нас состоит дело на практике с потреблением тока? Подключаю свою схему к ЛБП и делаю замеры тока потребления и напряжения на выходе.

Ток холостого хода при выключенном NCP1400 и входном напряжении питания 1-3В составил 0.3мкА. Даже ниже заявленного по даташиту 0.5мкА (а может на таком диапазоне у меня приборы дают большую погрешность). А вот при включенном стабилизаторе без нагрузки ток оказался неожиданно большим — более 0.3мА. Оказалось, большое потребление вызывал подтягивающий резистор R1. Заменив номинал R1 с 10К до 150К получил 30мкА при входном напряжении 3.0В и 44мкА при 1.0В.

Если совсем убрать резистор R1, то стабилизатор при отсутствии подключения этого входа к МК будет постоянно включенным потребляя при входящих 2В порядка 11мкА.
Теперь подключаю микроконтроллер с NRF24L01 и датчиком HUD21, работающим по выше описанному алгоритму:

  • Входное напряжение 3.0В — активный режим (NCP1400 включен) 32мА, режим сна (NCP1400 выключен) 9мкА
  • Входное напряжение 2.0В — активный режим (NCP1400 включен) 51мА, режим сна (NCP1400 выключен) 6мкА
  • Входное напряжение 1.7В — активный режим (NCP1400 включен) 63мА, режим сна (NCP1400 выключен) 5.6мкА
  • Входное напряжение 1.0В — NCP1400 включен постоянно — режим сна 197мкА
  • Входное напряжение 0.5В — NCP1400 включен постоянно — режим сна 397мкА

Потребление от батареи в активном режиме растет при снижении питания. Напряжение 1.7В подобрано опытным путем. Ниже этого значения микроконтроллер уже может стабильно не работать. При снижении напряжения батареи ниже этого порога стабилизатор NCP1400 уже не выключается и потребление в режиме сна довольно высокое. В этом режиме батареи уже долго не проживут, но времени будет вполне достаточно для их замены.

Воплощение в железе

Спроектировал универсальные платки питания для моих устройств умного дома

И хотя готовые устройства получились не столь компактными как с литиевыми батарейками, результат меня вполне устроил. особенно учитывая стоимость щелочных батареек в магазинах Галомарт, Касторама, Леруаль и пр.

В настоящее время я эксплуатирую у себя дома больше десятка разных устройств контроля температуры, влажности почвы и др. в системе MuSensors/MajorDoMo.

Источник