Бесперебойник для часов своими руками

UPS бесперебойник для электронных часов на Li-Ion аккумуляторах

Длительное время (с 2007 г.) эксплуатирую электронные часы собственной разработки на основе микроконтроллера AT90S2313 с питанием от сети 220 В.

Часы зарекомендовали себя как точный и безотказный прибор. Однако схема бесперебойного питания (маленький аккумулятор 3,7 В от старого мобильного телефона) обеспечивала непрерывную работу AT90S2313 в течение всего нескольких часов.

Для устранения недостатка применена схема бесперебойного питания, построенная на двух Li-Ion аккумуляторах 18650 емкостью 2500 мАч, LDO стабилизаторе 1158 и нескольких дополнительных элементах.

На схеме показано состояние «сеть 220 В есть». Питание AT90S2313 поступает от источника питания 5 В через диод VD4, реле включено и аккумуляторы заряжаются микротоком через ограничительные резисторы.

При отключении сети 220 В реле обесточивается и контактами 21/22 соединяет аккумуляторы «1» и «2» последовательно. Регулятор напряжения 1158ЕН3.3 активизируется и обеспечивает питанием AT90S2313 на время отключения сети 220 В.

Тумблер SA должен находиться в положении «Вкл» все время работы часов. При длительном отключении сети 220 В (недели, месяцы) для предотвращения полного разряда аккумуляторов следует извлечь их или перевести тумблер в положение «Откл».

В конструкции применены диоды КД510А, реле РЭК80 с напряжением обмотки от 4 до 5 В и источник питания 5 В/1 А из зарядного устройства мобильного телефона.

Источник

Как запитать настенные часы от сети

Делать блок питания для простых настенных электромеханических кварцевых часов, чтобы не тратиться на батарейки, наверное, не имеет смысла, так как оного элемента хватает для работы часов до полутора лет.

В случае наличия в часах устройства боя и маятника, например в модели настенных часов «RHYTHM Westminsrter Chime», изображенной на фотографии, приходится устанавливать четыре элемента АА. При этом после замены батареек в часовом механизме или устройстве боя приходится синхронизировать бой с часами, настраивая количество ударов курантов в соответствии с положением стрелок. После нескольких лет эксплуатации решил избавить себя от этого занятия – запитать часы от электрической сети с помощью блока питания.

Разработка схемы блока питания

Перед собой поставил следующую задачу: часы должны работать от сети, продолжать работать, включая бой и ход маятника при отключении подачи электроэнергии и работать как обычно без блока питания. Исходя из этих требований, и разрабатывалась схема блока питания.

Изучение конструкции и схемы часов показало, что электрическая часть состоит из трех гальванически не связанных между собой блоков, каждый из которых питается от своей батарейки. Часовой механизм и схема раскачивания маятника питались от напряжения 1,5 В, а схема боя – 3,0 В. Бой запускается механическим замыканием двух проводов в часовом механизме при прохождении минутной стрелки через отметку 12 часов.

Измерение тока потребления блоков с помощью осциллографа по падению напряжения на последовательно включенном резисторе 10 Ом показало, что часовой механизм и маятник в среднем потребляют по 1,5 мА, а устройство боя 2,2 мА.

Схема блока питания и принцип ее работы

Опубликованное в Интернете схемы блоков питания для настенных часов в основном выполнены без гальванической развязки, что недопустимо с точки зрения техники безопасности. Изготавливать своими руками блок питания в настоящее время не имеет смысла, так как несложно подобрать готовый от сгоревшего или морально устаревшего электронного устройства. Поэтому для часов был взят заводской импульсный блок питания на напряжение 3,3 В, и дополнен несколькими элементами для зарядки аккумулятора и снижения напряжения до 1,5 В.

Разработанная схема питания часов работает следующим образом. Если разъем S1 разомкнут, то часы работают как обычно, их узлы питаются от установленных батареек. При этом достаточно установить батарейки только в блок боя и блок часового механизма или маятника, так как одноименные полюса выводов батареек последних подключены параллельно.

При соединении разъема S1, но без подключения БП к сети, для работы часов достаточно будет установить батарейки только в блок боя. Питающее напряжение будет поступать с него через цепочку диодов VD2-VD4 на часовой механизм и схему маятника. На каждом из диодов VD2-VD4 в режиме малых токов происходит падение напряжения 0,4-0,6 В, таким образом с 3 В напряжение снизиться до 1,2-1,5 В. Исследования показали, что часовой механизм и маятник стабильно работают при напряжении питания от 1,2 до 3 В. Диоды VD1-VD4 подойдут любые маломощные импульсные или выпрямительные.

Перед подключением блока питания к сети нужно извлечь из часов все батарейки. Питающее напряжение на узлы часов будет подаваться с блока питания. Для бесперебойной работы часов при отключении электроснабжения необходимо в отсек батареек боя установить два аккумулятора, отработавших свой срок, например в фотоаппарате. Блок питания будет не только питать часы, но и подзаряжать аккумулятор током в несколько миллиампер, что вполне достаточно для компенсации токов утечек. Ток зарядки задается величиной резистора R1.

Часовой механизм потребляет ток в импульсном режиме, раз в секунду. Для компенсации падения напряжения в этот момент установлен электролитический конденсатор C1, хотя проверено, часы стабильно работают и без него. Но с помощью осциллографа была подобрана емкость конденсатора, при которой просадка напряжения не наблюдалось. Диод VD1 служит не только для понижения напряжения, но и предотвращает разряд аккумулятора через блок питания и светодиод подсветки, когда пропадает напряжение в сети.

Как уменьшить количество батареек в настенных часах

Если нет желания устанавливать в часы блок питания, то можно уменьшить количество батареек с четырех до двух. Для этого достаточно соединить параллельно все отрицательные выводы в батарейных отсеках узлов и положительные выводы часового механизма и боя между собой. От положительного вывода батарейного отсека боя через три включенных последовательно диода подать напряжение на один из положительных выводов часового механизма и боя.

Благодаря такой доработке снизится частота обслуживания и уменьшатся затраты на замену батареек, так как они больше теряют емкость от токов внутренней утечки и старения, чем от потребления узлами часов.

Конструкция и подключение блока питания к узлам часов

Все детали для подключения блока питания к узлам часов были смонтированы на печатной плате. Специально плата не разрабатывалась, а была переделана из готовой, предназначенной для монтажа другой схемы.

Дополнительно на плате был установлен трехконтактный разъем и токоограничивающие резисторы для подключения светодиодов подсветки маятника. Номинал резисторов можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора исходя из рабочего тока, на который рассчитан светодиод.

Сетевой блок питания был взят постоянного тока с выходным напряжением 3,3 В и рассчитанный на величину нагрузки до 2 А. Учитывая, что максимальный ток потребления всех узлов часов не превышает нескольких миллиампер, то подойдет БП любой мощности. Главное, чтобы выходное напряжение было не менее 3 В.

Если напряжение больше, то можно погасить его установкой дополнительных диодов последовательно с VD1 из расчета падения напряжения на диоде 0,6 В. Например, если вы возьмете БП с выходным напряжением 5 В, то понадобиться последовательно с VD1 включить еще 2 или 3 диода. Количество можно уточнить, измерив вольтметром напряжение после резистора R1. Оно должно быть около 2,5 В.

Провода в блоке питания были достаточной жесткости, поэтому шнур был укорочен и провода припаяны непосредственно к печатной плате. На этих провода печатная плата и удерживалась в часах. Для подключения блока к узлам часов был применен навесной разъем. Конструкция готового блока питания для часов показана на фотографии.

Для фиксации блока питания в корпусе часов с помощью двух саморезов была привинчена выгнутая из заглушки системного блока компьютера скоба.

Как видно на фотографии блок питания надежно зафиксирован скобой, его легко снять и конструкция красиво выглядит.

Запитать часы от сети я планировал давно, поэтому при ремонте прихожей, в которой часы и висели, проложил от ближайшей розетки под штукатуркой провод, конец которого был выведен под корпусом часов и заканчивался мобильной электрической розеткой.

Такая электрическая розетка имеет малые габаритные размеры и хорошо надевается и удерживается на штырях вилки блока питания.

На фотографии показан вид блока питания и схемы адаптера, установленные в корпус часов с маятником и боем. Провода, для аккуратности монтажа, идущие от разъема S1, продеты через отрезки полихлорвиниловой трубки.

Присоединение проводов жгута к выводам в батарейных отсеках узлов часов выполнено с помощью пайки электрическим паяльником с использованием флюса марки «ФИМ».

Установка механического выключателя звука боя

Работу курантов в часах китайские производители обычно устанавливают с 6 утра до 10 часов вечера без возможности коррекции. Нам он не мешает, но когда приезжают гости, то приходится звук отключать.

В некоторых моделях часов с боем имеется возможность отключать звук боя с помощью нажатия на кнопку внутри часов, а если нет такой функции, то производитель рекомендует вынимать из узла боя батарейки, что еще неудобнее, так как впоследствии приходится синхронизировать время боя со временем часов.

Поэтому при установке системы питания часов от сети был установлен в разрыв одного из проводов, идущих от узла боя на динамик, малогабаритный механический выключатель типа тумблер. На фото он виден правее динамика, красного цвета.

Так как боковые стенки часов имеют толщину около 10 мм, то для закрепления тумблера было просверлено отверстие ∅8 мм, в которое тумблер был непосредственно вкручен.

Теперь для отключения звука боя достаточно переместить рычаг в нижнее положение. Выключатель установлен рядом с решеткой динамика за лицевой панелью часов и его практически не видно.

Светодиодная подсветка для часов

При разработке схемы питания часов возникла идея установить в них светодиодную подсветку. Поэкспериментировал со светодиодами разных цветов и понравился синий цвет. Когда в помещении включено освещение, то подсветки практически не видно, только заметен синий отблеск на зеркальной поверхности качающегося маятника. А в темноте подсветка не только освещает маятник, но и служит ночником. При желании можно сделать подсветку и циферблата часов.

Так как мощность блока питания имеет большой запас, но можно для подсветки часов применить светодиод любой марки, подключив его, соблюдая полярность, непосредственно к выводам блока питания через токоограничивающий резистор. Номинал резисторов можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора исходя из технических характеристик светодиода. Для подсветки можно установить несколько светодиодов, подключив каждый через свой резистор.

Часы, после установки самодельного сетевого блока питания ходят уже несколько лет, служат ночником и про замену батареек я забыл. Да и бой стало отключать удобно.

Источник

«Бесперебойник» для часов без трансформатора

Большинство электронных и электромеханических часов питается от батарейки напряжением 1,5 вольт. Вашему вниманию предлагается схема комбинированного питания таких часов или других электронных устройств со сравнимым по величине малым током потребления. Часы будут питаться от сети

220 В, а в случае отключения напряжения — от аккумулятора. Это позволит избавиться от сбоев показаний времени и практически забыть о смене батареек.

Диоды в схеме можно применить типа КД522 или аналогичные кремниевые. Резистор R1 ограничивает ток при включении, защищая тем самым схему от бросков тока.

Как видно, схема не имеет понижающего трансформатора — переменное напряжение сети гасится конденсатором С1 и выпрямляется диодами VD1 VD2. Два других диода используются как стабистор — суммарное падение напряжения на двух таких диодах составляет 1,4 вольта, а этого достаточно для работы часов. Конденсатор С3 используется как некий накопитель энергии. Его можно не ставить в схему, если включить на выходе аккумулятор, например «пальчиковый» никель-кадмиевый на 1,2 В, как показано на схеме. Тогда и батарейку из самих часов следует удалить, так как при пропадании сетевого напряжения питание будет осуществляться от этого аккумулятора.

Данный маломощный блок питания не рекомендуется включать без нагрузки. При проверке к его выходу следует подключать нагрузочный резистор порядка 1 кОм.

Аналогичные бестрансформаторные блоки питания можно делать и на гораздо большие токи потребления и различные выходные напряжения. Принцип действия таких устройств и необходимые расчёты ёмкости гасящего резистора можно посмотреть здесь

Спасибо за уделённое время.

Прошу ставить «палец-вверх» если статья была полезной .

Источник