Статьи и обзоры

Смартфоны, GPS, гаджеты Кулеры Мультимедиа Периферия Сети, Wi-Fi, VoIP b2b оборудование Носители информации, NAS Софт, игры, Windows Игровые манипуляторы Корпуса и блоки питания Системы безопасности Аналитика Технологии Материнские платы Своими руками Мониторы ТВ-тюнеры Компьютеры Видеокарты

Соц. сети

           

Сервисы

Рассылка новостей

Автоматический выключатель UPS APC Back-UPS-600I

Введение

В настоящее время существует немало программ, которые позволяют выключить ПК при завершении своих действий. Это и программы записи CD/DVD дисков (например, Nero), Download менеджеры, разнообразные планировщики (например, входящие в состав ПО TV/FM-тюнеров), простые программки, выключающие компьютер в указанное время и т.д. Во всех этих случаях включается лишь компьютер, а UPS всегда остается включенным вместе с прочими включенными в него устройствами (монитор, колонки и пр). Их, конечно, можно выключить и руками, но это не всегда удобно (например, ПК записывает передачу со спутникового ресивера. Передача закончилась, ПК выключился, а ресивер работает. Кому он нужен?!). Это обстоятельство мешает, например, оставить компьютер что-то делать и уехать на пикник. Кроме того, не каждый UPS бывает способен отключиться автоматически в случае, если исчезло напряжение в сети когда компьютер уже был выключен ранее. В последнем случае UPS будет подавать звуковые сигналы до тех пор, пока не появится электричество в сети.

Описанное здесь устройство является развитием устройства, опубликованного в статье "доработка источника бесперебойного питания APC Back-UPS 600I своими руками". При этом оно имеет все свойства предыдущей модели.

Его возможности и особенности:

  1. Автоматическое полное отключение UPS при пропадании электричества в питающей сети стандартным способом, уже описанное в указанной статье.
  2. Полное отключение UPS при обычном выключении компьютера.
  3. Полное отключение UPS при пропадании электричества в сети если компьютер уже был выключен ранее.
  4. Оба вида отключения (п. 2 и 3) независимы друг от друга.
  5. Любой вид отключения (п. 2 и 3) можно блокировать (отменять) независимо от другого.
  6. Не влияет на работоспособность стандартного кабеля UPS и стандартных средств слежения за состоянием UPS – см. [1].
  7. Требует обязательного подключения к ПК (иначе устройство неприменимо и бессмысленно).
  8. Модульная конструкция – блок управления можно не использовать (отключить физически), при этом сам UPS будет работать как описано в [1].
  9. Подключается между UPS и компьютером. При этом для подключения к ПК используется стандартный для APC Back-UPS 600I кабель 940-0020B.
  10. Устраняет недостаток первой модели [1], а именно – светодиод питания показывает включен ли UPS или нет, а не наличие какого-то напряжения на выходе выпрямителя.

Описание

Устройство состоит из 2 функциональных блоков – блока выключения и управляющего блока. Они спроектированы таким образом, что блок выключения может работать без блока управления.

Схемы электрические принципиальные блоков выключения и управления приведены на рис. 1 и 2 соответственно.

Схема устройства


Рис. 1. Схема электрическая принципиальная блока выключения

Блок выключения (рис. 1) аналогичен описанному в [1]. Питание 220 В берется с выходных клемм UPS. Контактами CN1, CN2 блок подключается к UPS вместо родного выключателя, который удаляется.

Единственное нововведение – ключ на VT1, с помощью которого можно выключить реле (а значит и весь UPS) подачей на его базу (ножка 2 разъема X2) земли схемы. Эта возможность используется блоком управления – см. ниже. Резистор R2 держит транзистор открытым, а реле включенным, позволяя блоку выключателя и самому UPS-у работать без блока управления.

Выпрямитель должен обеспечивать напряжение порядка 15..20 вольт для стабильного срабатывания реле К1.

Схема устройства

Рис. 2. Схема электрическая принципиальная блока управления

 

Блок управления (БУ) – сердце устройства. В его задачи входит:

  • - анализ состояния компьютера (включен/выключен);
  • - анализ наличия основного питания (Line Fail);
  • - автоматическое выключение UPS в зависимости от выбранного режима работы;
  • - отображение состояния на светодиодах.

Назначение светодиодов:

  • VD2 – “Line Fail”
  • VD3 – “Выключение”
  • VD4 – “Компьютер включен”
  • VD5 – “Режим”
  • VD7 – “Питание”

Детально светодиоды описаны ниже.

БУ состоит из следующих узлов:

  • - анализатор включенности компьютера – R1-R4, VT1, VT2;
  • - управляющий контроллер DD1;
  • - узел питания - DA1, C3, R12, VD7;
  • - исполняющие узлы – все остальное.

Рассмотрим подробно работу этих узлов

Узел питания (DA1, C3) получает напряжение +5в, необходимое для питания контроллера и других узлов схемы из первичного напряжения, поступающего с выпрямителя (ножка 1 разъема X3). Электролит C3 сглаживает пульсации, возникающие при включениях/выключениях реле. Если он отсутствует, то при переключениях реле наблюдаются «проседания» напряжения +5в, что практически всегда приводит к несанкционированному сбросу контроллера и сбоям в его работе. Светодиод VD7 индицирует наличие питания, практически эквивалентен светодиоду VD2 блока выключения.

Задачей анализатора включенности компьютера является определение – включен ли компьютер. Анализатор состоит из 2 транзисторов VT1 и VT2 разной структуры и резисторов R1-R4. Его работа основана на том, что когда компьютер включен, то на ножке 1 разъема X1 (сигнал DTR COM-порта) всегда присутствует напряжение или +12в, или -12в. Отсутствие напряжения (0в) возможно либо при выключенном компьютере, либо при переходе уровня от -12в к +12в и наоборот. Но во втором случае длительность этого 0в очень мала (миллисекунды), поэтому эта ситуация легко отсеивается микрокодом контроллера.

Анализатор имеет 2 выхода, подключенные к ножкам 12 и 13 контроллера. Если на ножке DTR присутствует напряжение +/-12в (ПК включен), то на обоих выходах будут одинаковые лог. уровни. Если на DTR появится 0в (ПК выключен либо смена уровня сигнала), то уровни будут разными.

Такая схема анализатора очень проста, не требует каких-либо редких и дефицитных деталей, а потому легко повторима, но имеет недостаток – при отключенном компьютере оба транзистора открываются и на ножке X1.1 (X2.1) появляется напряжение порядка +2.5в (~Uпит/2), что приводит к немедленному выключению UPS при сбое электропитания (Line Fail), т.к. для UPS это сигнал Shutdown. В предлагаемом устройстве этот недостаток устраняется введением контактной пары K2.1 (реле K2, транзисторный ключ R10, VT4, VD6). Когда компьютер выключен, реле K2 включается, отключая анализатор от UPS.

Управляющий контроллер DD1 постоянно проверяет сигналы анализатора (ножки 12, 13) и сигнал сбоя питания от UPS (ножка 14). В зависимости от этих сигналов и режима работы контроллер принимает решение – выключать UPS или нет.

Выключатели SW1, SW2 задают режимы работы:

  • SW1 – автоматическое выключение UPS при сбое электропитания, если компьютер выключен;
  • SW2 - автоматическое выключение UPS, если компьютер выключился.

Эти два режима полностью независимы друг от друга.

Выключение UPS всегда производится через 10 секунд после наступления события, его инициировавшего. Это позволяет пользователю на лету отменить выключение, а также предотвращает выключение UPS при кратковременных сбоях питания и выключенном компьютере, если включен SW1.

Микроконтроллер всегда отображает свое состояние на светодиодах VD2-VD5:

  • VD2 – “Line Fail”. Включен при сбое электропитания. Полностью эквивалентен светодиоду VD3 блока выключения.
  • VD3 – “Выключение”. Мигает в течении 10 сек, по истечении которых UPS выключается. В остальных случаях выключен.
  • VD4 – “Компьютер включен”. Включен, если компьютер включен. По сути это – результат работы анализатора.
  • VD5 – “Режим”. Индицирует состояние SW2.
  • VD2 и VD4 показывают свои события всегда, независимо от режимов работы.

Выключение UPS производится включением реле K2. Пара K2.1 замыкается, заземляя базу транзистора VT1 блока выключателя, что приводит к выключению реле и всего UPS.

Детали и конструкция

Блок выключателя полностью монтируется внутри UPS, аналогично [1]. Дополнительный разъем X2 устанавливается на задней стенке UPS. Можно использовать любой 3-ногий (даже 2-ногий) разъем. Землю на него можно не выводить, т.к. она есть на основном разъеме X1. Авторский вариант использует 15-контактный разъем (применяется в игровых портах звуковых карт) по техническим соображениям.

Транзистор VT1 – обязательно с буквой В или любой другой структуры n-p-n и выдерживающий напряжение до 20 вольт. Реле К1 – любое на напряжение 12-15в с двумя независимыми замыкающими/переключающими парами. Можно использовать вместо РЭС22 любое маломощное реле, но тогда необходимо сделать выпрямитель на меньшее напряжение. При этом также необходимо учитывать, что на стабилизатор DA1 блока управления всегда должно поступать напряжение не менее 8 вольт, иначе он будет сбоить и блок управления (микроконтроллер) перестанет работать.

Диод VD1 – любой с достаточным обратным напряжением.

Схема блока управления собирается на обычной печатной плате. Монтаж либо печатный, либо подвесной. Контроллер DD1 типа AT90S2313 семейства AVR уже снят с производства, замена – ATTiny2313(V) (рекомендация фирмы Atmel). Его цоколевка полностью совпадает с AT90S2313. Прошивки для обоих вариантов с исходниками на языке C для компилятора CvAVR прилагаются (прошивка для ATTiny2313 не тестировалась по причине отсутствия у автора такого контроллера). Можно использовать любой другой контроллер AVR с достаточным количеством выводов с соответствующей коррекцией микрокода.

В случае использования ATTiny2313(V) кварц BQ1 и конденсаторы C1, C2 можно не устанавливать, оставив ножки 4 и 5 неподключенными. При этом не забудьте выставить программатором частоту внутреннего генератора 4 MHz.

AT90S2313 внутреннего генератора не имеет, поэтому BQ1, C1, C2 обязательны.

Программатор – Ponyprog или аналогичный. Программатор подключается к выводам PB5-PB7, подключенные к ним светодиоды VD3-VD5 процессу программирования не мешают, поэтому можно использовать внутрисхемное программирование. Вход сброса Reset (ножка 1) в схеме вообще не используется.

Все транзисторы блока управления – с любым буквенным индексом. Можно использовать КТ3102 и КТ3107 с любыми буквенными индексами, они компактнее размещаются на плате.

Диоды VD1, VD6 – любые.

Реле K1 и К2 – любые маломощные и малогабаритные, надежно срабатывающие при напряжении 5в. Реле K1 должно иметь одну размыкающую (или переключающую) контактную пару, К2 – одну замыкающую (или переключающую). Допустимо также использование более мощных реле типа РЭС22, но в этом случае их необходимо запитать не от 5в, а непосредственно от выпрямителя. При этом обратите внимание на максимально допустимые напряжения транзисторов VT3, VT4 и шунтирующих диодов VD1, VD6.

SW1, SW2 – любые маломощные, малогабаритные тумблеры, фиксирующиеся кнопки, джамперы, DIP выключатели и т.д. в зависимости от корпуса, размещения элементов и условий эксплуатации.

Блок управления можно разместить либо внутри самого UPS, либо снаружи, в отдельном корпусе.

У обоих способов есть достоинства и недостатки.

Внешнее исполнение – отдельный корпус, со всеми вытекающими отсюда неудобствами. Кроме того для разъема X2 блока выключения необходимо вырезать отверстие в довольно прочной металлической задней стенке UPS. Достоинство – не требуется вмешательство в печатную плату UPS.

Внутреннее исполнение гораздо удобнее в эксплуатационном плане. Для крепления тумблеров и светодиодов необходимо сверлить отверстия в передней стенке корпуса, а для подключения контактной пары K1.1 необходимо на печатной плате UPS разорвать дорожку, идущую к ножке 1 коммуникационного порта, и в ее разрыв включить эту пару. Дополнительный разъем X2 при внутреннем исполнении вообще не требуется. Светодиод питания VD7 и резистор R12 при внутреннем исполнении также не нужен, т.к. он дублирует светодиод VD2 блока выключателя.

Общий недостаток устройства такой же как и в [1] – забирает часть выходной мощности UPS.

Ссылки

  1. Доработка источника бесперебойного питания APC Back-UPS 600I своими руками
  2. Прошивки для обоих вариантов контроллеров на языке C

Негробов П., г. Донецк
hd44780 (at) yandex.ru
28/09.2008

новые статьи


 

Печать
Подписаться на рассылку
RSS-ленты