ИБП для микросервера своими руками с использованием автомобильного аккумулятора

плата, текстолит, болтики

Плата стабилизатора установленная на самодельной шине

Вдохновившись своим успехом в отношении создания небольшого источника бесперебойного питания с выходом на 12 Вольт, я решил слегка расширить границы и обеспечить нормальным бесперебойным питанием не только свой интернет центр, но и микросервер вкупе с активным свичом.

Микросервер выполняет у меня функции хранилища для записей видеонаблюдения под управлением Xeoma, на нем дополнительно запущены Transmission, Resilio и некоторые другие сервисы. Свитч же не только является центральной точкой по раздаче почти всех Ethernet каналов по дому, но еще и питает несколько IP-камер при помощи технологии PoE. Кушают оба собрата достаточно, дабы отказаться от использования маленького аккумулятора от ИБП или даже двух таких. Задача — обеспечить как можно более длительный срок работы устройств в случае отсутствия внешнего питания. Отключают «свет» в деревне частенько, даже зимой. Иногда без электричества приходится сидеть по несколько часов, а старожилы рассказывают, что временами «блэкаут» доходил аж до трех дней.

У моей нагрузки потребляемое напряжение питания различается. Микросервер питается 12 вольтами от внешнего адаптера питания, а внутри стоит плата преобразователь — прародитель PicoPSU. Для свича, из-за его функции PoE, необходимо питание в 54 вольта.

Shtrub, ящик, дремель, фреза, отрезной круг

В процессе обработки корпуса. К месту пришлась микродрель и маленькие отрезные круги

В качестве резервного источника напряжения я приобрел самый дешевый из доступных в магазине аккумулятор на 55 А*ч. Им оказался «Курский аккумулятор» модели 6СТ-55N. У аккумулятора обратная полярность выводов, что вылилось в торчащие за габарит аккумулятора стандартные клеммы. Споры в сети в отношении возможности использования стартерных автомобильных аккумуляторов в качестве источников тока для ИБП не замирают ни на микросекунду. Одни заявляют, что использовать автомобильные аккумуляторы для ИБП нельзя, так как режимы работы автомобильных и аккумуляторов для ИБП отличаются и автомобильные аккумуляторы очень быстро выходят из строя. Их оппоненты возражают и приводят примеры, когда специализированные аккумуляторы выходят из строя очень быстро, а при грамотном использовании и автомобильные работают годами. Углубляться в технические подробности и залезать в электрохимию с ее безопасными потенциалами, реакциями двойного слоя, электрической проницаемостью, ионной и электронной проводимостью, диссоциацией и прочим темным лесом, я не буду, но скажу лишь то, что по наблюдениям, многие, в том числе и мои соседи, вполне успешно используют автомобильные аккумуляторы в связке с ИБП и их опыт достоен внимания. А поскольку стоимость сопоставимого по заряду автомобильного аккумулятора иногда в разы ниже, чем специализированного от ИБП, то даже более частая их замена будет в целом дешевле, чем использование того источника тока, который подразумевается штатно. Кстати, более низкая цена именно на стартерные батареи обуславливается не какой-то более простой конструкцией, а более широким рынком сбыта и конкуренцией между производителями.

платы, chux, шина, провода

Первая версия внутренностей самодельного ИБП

Для обеспечения конвертации сетевого напряжения в постоянный ток, а также для зарядки аккумулятора я нашел интересное устройство производства Chux. Модель SC-180-12 работает от переменного тока в широком диапазоне, начиная от 100 и до 264 вольт (есть переключатель между европейским стандартом напряжения и американским). Имеет два выхода. На первом выдает 12 вольт и держит нагрузку до 13.5 ампер, на втором выдает 13.8 вольт и может отдавать 1.5 ампера. Напряжение на первом канале дополнительно регулируется подстроечным резистором на плате устройства. Максимальная мощность, о которой заявляет производитель составляет 180 ватт. Именно то, что мне требуется для питания моих устройств (пиковое потребление у которых может доходить до 120 ватт).

Поскольку китайский блок сразу же дает 12 вольт, я решил их использовать для питания микросервера. А вот для получения 54 вольт пришлось использовать повышающий стабилизатор с чудным названием IGMOPNRQ. Продавец обещал 400 Вт выходной мощности, 15 А максимального тока. Потребление с 8,5 вольт и до 50 вольт, при входе с 10 вольт и до 60 вольт. У устройства есть два массивных радиатора, а также два подстрочных резистора обеспечивающих подстройку выходного напряжения и максимального тока.

Все три устройства, а именно, блок от Chux, плата от IGMOPNRQ и аккумулятор из Курска, были собраны в единую схему и работали в таком состоянии месяца два. Не было особо ни времени ими заниматься, ни желания. Однако, уже ближе к осени, все устройства все же были собраны в рамках единого металлического корпуса. В качестве корпуса взял обыкновенный ящик для автоматов. Установил в него свои шины, нарезал отверстий под датчики и провода. Установил все на стену и подключил нагрузку.

Поначалу все вроде бы работало, но потом меня не настигло сразу несколько разочарований.

Во-первых, я сжег один из вольтметров, просто подав на него высокое напряжение. Пришлось заказывать новый. А жизнь ИБП без дополнительного вольтметра лишена какой-либо осмысленности.

Во-вторых, датчик тока на 100 А не видел мою нагрузку от слова совсем. Итого, остался только вольтметр электросети.

В-третьих, в закрытом корпусе температура быстра поднималась до 38 градусов, что явно не очень здорово, особенно когда температура воздуха в помещении около 20 градусов.

В-четвертых, через некоторое время Chux начинал подавать на аккумулятор 14.3 или 14.4 вольта. Я связался с производителем, но он меня заверил, что так и должно быть. Напряжение, на мой взгляд, высоковато для кислотного аккумулятора, тем более родом из Курска. Но никаких настроек на Chux для изменения напряжения нет. Без нагрузки подобного поведения за Chux замечено не было. А вот с нагрузкой… Не знаю, сколько протянет аккумулятор в таком режиме.

В-пятых, при переключении на аккумулятор, ну, когда пропадает сетевое напряжение, Chux никак его не стабилизирует. Просто подает, что есть на аккумуляторе на выход. В результате микросервер аварийно отключался, так как вовсе не желал работать от 13.8 вольт, что шли напрямую с аккумулятора прямо в момент отключения.

ИБП, кнопки, предохранитель, подсветка

Добавленные кнопки и капсула для предохранителя

Поэтому настала пора реализовывать вторую ревизию устройства. Первым делом пришлось отказаться от бесполезной катушки датчика тока, так как, что с ней, что без нее, нулевой результат гарантирован. Следующим шагом был доустановлен новый вольтметр, взамен погибшего по моей вине. Далее пришлось насверлить в корпусе дополнительных отверстий для вентиляции. Отверстия уютно примостились на верхней и на нижней кромках металлического корпуса. Пока выполнялись все эти работы, с далекой родины коронавируса прибыл еще один блок для стабилизации выходного напряжения в 12 вольт.

ИБП, Chux, ящик, провода, платы

Внутренности ящика ИБП в финальной ревизии

Прибором для стабилизации оказалось устройство с не мене интересным наименованием – RCNUN. На единственном шильдике красуется номенклатура стабилизатора RC8-40S1206, работает он от напряжения в диапазоне 8-40 вольт, что полностью укладывается в допуски автомобильного аккумулятора и китайского Chux (хочется надеяться, что Chux будет отключать питание с аккумулятора при его разрядке до критического уровня). Металлический литой корпус с оребрением и неразборная конструкция наводят на мысли о залитых компаундом внутренностях, а его номинальная мощность в 72 ватта с лихвой покрывает потребности микросервера. RCNUN пришлось установить с обратной стороны шины, так как спереди места совсем не осталось.

Дополнительно установил кнопки-выключатели на подключение аккумулятора и на сетевое питание. Кнопки с индикацией: 12-ти вольтовая со светодиодом, а 220-вольтовая с миниатюрной неоновой лампой внутри. И вишенкой на торте конструирования оказался разъем для установки плавкого стеклянного предохранителя на цепь в 220 вольт. На цепь 12 вольт, на плюсовом проводе от аккумулятора, так же установлен плавкий флажковый-предохранитель.

ИБП, курский аккумулятор, вольтметры, ключ

Внешний вид ИБП и его аккумулятора. Корпус успел заляпаться.

В итоге, пока проводились все переделки, окрашенный корпус ящика весь исцарапался и пришлось его еще раз покрасить. После установки, буквально на следующий день, электрики, по своей давней привычке взяли и вырубили электричество. К сожалению, в тот момент я отсутствовал у самодельного ИБП и не мог проконтролировать как быстро произойдет разряд аккумулятора. Отрадно, что переключение на резервную мощность произошло совершенно штатно, ни микросервер, ни свитч не почувствовали никаких изменений и продолжили работать в своем штатном режиме.

Немного позже, собравшись силами, я все же запустил испытания на долговечность питания микросервера, свитча и камер от самодельного ИБП на автомобильном аккумуляторе. Предыдущим днем, электроэнергию уже отключали, правда ненадолго, поэтому хотелось надеяться, что аккумулятор в устройстве будет заряжен на все 100%, однако, как показали измерения он оказался недозаряжен и стартовал, фактически, с 80% заряда.

время, заряд, напряжение

Разряд аккумулятора от времени под нагрузкой

Зато эти 80% он держал до обидного долго — практически пять часов и только на шестом часу испытания, напряжение на аккумуляторе понизилось до 75%.

график, время, напряжение, заряд

График разряда аккумулятора под нагрузкой

Попутно я записывал не только изменение напряжения на аккумуляторе, но и температуру в ящике ИБП, благо там установлен термометр. При температуре окружающего воздуха в 21 градус Цельсия, температура в ящике, на пятый час испытаний понизилась на 7 с лишним градусов. Из чего можно сделать вывод, что основным генератором тепла в системе является как раз китайский Chux, а не китайские же платы преобразователи.

И подводя итог. Устройство получилось работоспособным. Свои функции выполняет. Однако, недопонимание уровня напряжения заряда у Chux все еще не покидает меня. С одной стороны, напряжение в 14.4 вольт является рабочим напряжением активной стадии зарядки аккумулятора, с другой стороны, такая стадия не может длиться неделями. Соответственно остается открытым вопрос — как же долго автомобильный аккумулятор сможет протянуть в таком режиме и не сильно ли потеряет в емкости, если вообще не скончается смертью храбрых.



Добавить комментарий