Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 03
У ВХОДА В МАГАЗИН
Бесперебойные источники питания
Uninterruptible power supply (UPS)
Бесперебойные источники питания — это электротехнические устройства, которые некоторое время обеспечивают напряжением питания другие технические устройства. Вообще системы электропитания жилых и производственных помещений устроены так, чтобы в случае аварии (короткого замыкания) было отключено как можно меньше потребителей энергии. Но, к сожалению, сбои или аварии периодически возникают в сетях переменного тока, и это не может не влиять на работу электронных устройств.
Если у вас дома произойдет отключение света, когда вы на компьютере пишете статью или обрабатываете иллюстрацию, то ваша работа может пойти насмарку, хотя вы просидели над ней не один день.
Это, конечно, досадно, но еще хуже, если отключатся компьютеры, обеспечивающие безопасность полета самолетов, или произойдет сбой в банке, где идут многомиллионные денежные операции.
Сейчас, когда в мире очень многое зависит от работы компьютеров, бесперебойность их работы выходит на первое место. Именно для решения проблемы бесперебойности питания технических устройств был придуман бесперебойный источник питания.
Существует два типа UPS — это BACK и SMART. В дословном переводе с английского BACK — значит «назад», а SMART — «прищепка». В самих названиях этих типов кроется принцип действия.
Вот как работают ВАСК-источники: напряжение питания сети (220 В, 50 Гц) поступает через реле-коммутатор напрямую в компьютер. В случае пропадания питания реле-коммутатор переключается на инвертор, который преобразует энергию аккумулятора в напряжение промышленной частоты. Это переключение занимает некоторое время — до 100 миллисекунд. И хотя время это сравнительно мало, его бывает достаточно, чтобы в компьютере произошел сбой. Так что этот тип «бесперебойников» не обеспечивает компьютеру 100 % защиты.
Как же быть? Чтобы защитить приборы, как говорится, на все сто, нужно использовать источники питания типа SMART. UPS этого типа более дорогие, но гораздо качественнее. Работают они следующим образом.
Напряжение питания поступает на выпрямитель, который преобразует сетевое напряжение в постоянное и обеспечивает постоянную зарядку установленного внутри аккумулятора. Затем напряжение с аккумулятора (12 В) поступает на инвертор, который вновь преобразует его в переменное (220 В, 50 Гц), и это напряжение подается на компьютер.
В случае аварии в сети питания такой UPS продолжает выдавать на выходе 220 В, с той лишь разницей, что у него прекращается подзарядка аккумуляторной батареи (аккумулятор, как прищепка, постоянно находится в горячем резерве).
Возникает вопрос: а зачем тогда вообще производят ВАСКи?
Существует множество технических устройств, которые не боятся кратковременного сбоя в электропитании, например, мониторы, ксероксы, телефоны… Их целесообразнее защищать более дешевыми UPS, а системные блоки, как сказано, более дорогим и более качественным SMARTom.
Теперь о параметрах бесперебойных источников питания.
Одним из главных является мощность. Обычно мощность UPS колеблется в пределах ог 200 до 1000 Вт. У самых распространенных мощность составляет 300–350 Вт. Для питания системных блоков этого вполне достаточно. Нужно лишь помнить, что UPS не предназначен для продолжительной работы, а нужен для того, чтобы сохранить информацию в компьютере. За 5 — 10 минут вы должны успеть закрыть все программы и выключить компьютер.
Когда происходит отключение питания и UPS переходит в режим работы от аккумуляторов, он обычно издает звуковой сигнал, предупреждающий о произошедшей аварии.
Приобретая UPS в магазине, знайте, что проверить его сразу нельзя, сперва нужно его зарядить. Заряжаются аккумуляторы ИБП от 10 до 20 часов. Только после этого они становятся готовы к работе. И с этого момента, увы, начинается процесс старения аккумулятора. Всего аккумуляторы служат около 4–5 лет.
Когда идет первый цикл зарядки аккумуляторов, не прерывайте его, это пагубно влияет на срок их эксплуатации.
Во время первой зарядки UPS может нагреваться — это нормально.
В UPS используются необслуживаемые герметичные свинцовые аккумуляторы, они конструктивно выполнены так, что электролит вытечь не может, поэтому ИБП можно смело переворачивать. Система удержания электролита основана на применении стекловолоконных сепараторов, что увеличивает максимальный срок службы: более чем до 1000 циклов разряд-заряд.
Саморазряд новых аккумуляторов составляет 3–4 % в месяц. Это означает, что полностью заряженный аккумулятор можно хранить порядка 1 года, но потом следует зарядить заново. У старых аккумуляторов саморазряд увеличивается, это тоже нужно учитывать.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
КВ на гармониках
Есть простой способ заставить средневолновый приемник без переделок принимать короткие волны. Вот его суть. Гетеродин СВ-приемника вырабатывает не только основную частоту, но и целый «букет» высших гармоник, частоты которых в целое число раз превосходят основную. Попадая в смеситель, гармоники не встречают себе в пару сигнал со входа, отличающийся на 465 кГц, а потому никак себя не проявляют. Понятно, ведь частоты, например, третьей гармоники (2,9…6,2 МГц) намного превышают частотный диапазон СВ, воспринимаемый антенным входом. В то же время, частоты гармоник близки к частотам сигналов коротковолновых (КВ) поддиапазонов.
Поэтому, не делая никаких переключений в СВ-гетеродине, а только подключив к «сигнальному» входу смесителя катушку с соответственно меньшим числом витков, можно принимать и слушать передачи на КВ.
В простейшем виде идея реализуется, если соединить перемычкой в параллель две катушки: контурную и катушку связи штатного диапазона СВ (рис. 1).
При этом частота входного контура будет определяться штатной емкостью КПЕ Ск и малой индуктивностью штатной катушки связи Lсв; сопротивление катушки СВ Lсв велико для частот КВ, что практически исключает ее. Прием можно вести на штыревую антенну WAкв или кусок провода длиной 1…2 м.
Выбирая индуктивность KB-катушки, можно отдавать предпочтение тому или иному поддиапазону КВ, принимаемому средневолновым приемником. Можно, например, входной КВ-контур оснастить рамочной антенной, разместив порядка 7 витков провода ПЭВ-2 0,31 на тонкой текстолитовой пластине размером 120x65 мм. Витки крепятся в узких прорезях по углам пластины. Присоединение такой КВ-антенны-приставки показано на рис. 2.
Штатный антенный конденсатор Са здесь заменяется более емким. Успешно проявили себя также КВ-приставки с катушкой на ферритовом (марки 600НН, 400НН) стержне сечением 20 мм и длиной 100… 160 мм, укрепленном на задней стенке футляра приемника. Катушка КВ имеет порядка 7 витков провода ПЭВ-2 0,5. А присоединив параллельно КВ-катушке подстроечный керамический конденсатор с максимальной емкостью 30…50 пкФ, можно производить подстройку принимаемой КВ-радиостанции, отчего громкость ее звучания существенно возрастет. При такой переделке прием КВ-радиопередач нередко попадает на часть СВ-шкалы приемника, примерно от 900 до 1600 кГц. Между тем на «неохваченной» части шкалы также могли бы прослушиваться сигналы других, более низкочастотных, КВ-поддиапазонов.
Объяснение провала в приеме поищем на рисунке 3, где показаны спрямленные графики изменения частот при повороте ротора блока конденсаторов настройки; здесь график (1) относится к основной гармонике, (2) — к третьей, (3) — к графику частот входного КВ-контура, изменяющихся соответственно 3-й гармонике с разностью 465 кГц, при «верхней» настройке гетеродина (fг = fкв + 465, КГц). А график 4 показывает, как в действительности меняется частота входного контура, перекрытие которой секцией КПЕ осталось неизменным.
На «рабочем» участке шкалы в приеме участвовали и гармоники выше третьей, благодаря невысокой добротности входного КВ-контура, а на нижнем участке шкалы разрыв между достаточно сильными гармониками и входными сигналами слишком возрастает, и прием КВ становится невозможным.
Значит, нужно уменьшить перекрытие по частоте у входного контура, уменьшив максимальную емкость штатного КПЕ включением последовательно с гетеродинной секцией постоянного конденсатора Су, как показано на рисунке 4. При приеме в СВ-диапазоне этот конденсатор можно шунтировать контактами телефонного гнезда Хт для приема на КВ, к гнезду внешней антенны Ха присоединяется КВ-катушка, а контакты телефонного гнезда Хт размыкаются вставляемым штекером.
Те, кто повторял такую конструкцию, убеждались не только в ее крайней простоте, но и в высокой эффективности: приемник брал в вечернее время значительное число дальних зарубежных радиостанций, недоступных диапазону средних волн (СВ). О других путях улучшения приема КВ на гармониках мы побеседуем в следующий раз.
