Chọn cách một encoder tuyệt đối ghi nhớ số vòng khi mất điện là một trong những quyết định hệ quả nhất, và hay bị để mặc định nhất, trong thiết kế hệ thống chuyển động. Danh mục đưa ra ba kiến trúc — bộ đếm điện tử có đệm pin, một tầng Wiegand thu năng lượng và bộ đa vòng cơ khí bằng bánh răng — và trong lộ trình đệm pin, nhà thiết kế vẫn phải chọn chính nguồn: một cell lithium sơ cấp dùng một lần, một hóa chất sạc lại được, hay một tụ điện. Bài thứ hai này phát triển một nguồn dự phòng nickel-kim loại hydrua sạc lại được cho bộ đếm nhiều vòng và đặt nó thẳng thắn cạnh từng phương án thay thế. Bài bắt đầu từ quyết định kiến trúc, chỉ ra nơi encoder đệm pin là đáp án đúng dù cần bảo trì; sau đó đi qua ngân sách lưu giữ mức microampere, chế độ sạc nhỏ giọt hay bù để giữ cell sạc lại được luôn sẵn sàng mỗi khi trục được cấp điện, phép tính tự xả quyết định tuổi thọ mất nguồn khả thi, mạch chuyển mạch và pin yếu, cùng hành vi ở dải nhiệt rộng. Bài cố tình trung thực: với encoder chỉ được cấp điện vài năm một lần, độ tự xả thấp của cell lithium sơ cấp khó bị đánh bại, trong khi với trục được cấp điện hầu hết các ngày làm việc — đại đa số ứng dụng servomotor, robot và máy công cụ — một nguồn dự phòng NiMH sạc lại được quản lý tốt sẽ loại việc thay cell sơ cấp theo kế hoạch, tránh thải loại lithium dùng một lần và biến bộ nhớ nhiều vòng thành một hệ thống con sạc lại được, được giám sát và bảo trì được.
Lựa chọn kiến trúc đứng trước lựa chọn hóa chất. Bộ đa vòng điện tử đệm pin gọn nhẹ, tự do lập trình độ phân giải và rẻ, nhưng bộ nhớ của nó chỉ bền bằng nguồn của nó. Bộ đa vòng Wiegand thu năng lượng không cần cell ngoài vì chuyển động quay cảm ứng xung cấp điện cho bộ đếm, nhưng nó cần chuyển động để ghi lại và lưu trạng thái trong một tụ điện bị giãn trong khoảng một thập niên; bộ đa vòng cơ khí bằng bánh răng mã hóa số vòng về mặt vật lý và không cần bộ nhớ điện, nhưng thêm các bộ truyền bánh răng với hao mòn, mô-men xoắn và rơ riêng.
Đối với tự động hóa nhà máy chủ lưu — servomotor, bàn định vị, trục kho và máy công cụ được cấp điện hầu hết các ngày — thiết kế đệm pin vẫn hấp dẫn vì linh hoạt về độ phân giải, nhanh và rẻ, còn điểm yếu duy nhất là tuổi thọ nguồn, có thể quản lý bằng nguồn dự phòng sạc lại được thiết kế tốt. Phần còn lại của bài trình bày thiết kế đó.
Việc tính kích thước nguồn dự phòng bắt đầu không phải bằng ampe-giờ mà bằng dòng lưu giữ do ASIC của encoder quy định, thường ở vùng microampere, cộng với tự xả của cell đã chọn. Tuổi thọ mất nguồn là dung lượng khả dụng chia cho tổng dòng bộ đếm và dòng tự xả, đã giảm định mức cho nhiệt độ thấp và cuối đời. Vì tự xả thường vượt mức tiêu thụ riêng của bộ đếm, đặc tính giữ điện của một hóa chất quan trọng hơn dung lượng định mức — một cell lớn tự làm thất thoát điện nhanh thì không hơn một cell nhỏ ổn định.
Cell NiMH kín đã cải thiện đều đặn về giữ điện; các biến thể tự xả thấp giữ phần lớn điện trong một năm ở nhiệt độ phòng, là đủ dư khi encoder được bù sạc nhỏ giọt mỗi khi máy bật. Hình động đầu tiên trình bày quy trình thiết kế dự phòng từ ngân sách lưu giữ đến chu kỳ bảo trì đã xác thực, làm rõ số hạng tự xả thay vì giấu đi.
Lợi ích quyết định của nguồn dự phòng sạc lại được trên một trục được cấp điện thường xuyên là nguồn hoạt động 5 V hoặc 24 V sẵn có để duy trì nó. Một đường quản lý sạc bù cho cell NiMH hoặc pack nhỏ bằng dòng sạc bảo trì có kiểm soát, giới hạn dòng trong khi encoder chạy, để nguồn dự phòng bắt đầu mọi khoảng ngắt điện ở trạng thái đầy bất kể tổng thời gian mất điện là bao nhiêu. Điều này về cơ bản khác với cell lithium sơ cấp — một bể chứa hữu hạn, không thay được trên bo mạch, đang đếm ngược từ ngày sản xuất.
Đường sạc phải thận trọng — NiMH được duy trì bằng dòng thấp và giám sát nhiệt độ thay vì flot cứng ở áp không đổi — và tuyệt đối không được cấp ngược hay tải lên đường ray lưu giữ nhạy cảm. Tích hợp điều này với bộ chuyển mạch nguồn tích hợp sẵn của chip encoder tạo ra kiến trúc sạch, trong đó nguồn chính cấp cho giao diện hoạt động và âm thầm nạp lại nguồn dự phòng, còn nguồn dự phòng chỉ cấp cho bộ đếm khi không có đường ray chính.
Thiết kế đáng tin cậy ghép nguồn sạc lại được với bộ chuyển mạch đường nguồn không sọc nhiễu — tốt nhất là chuyển mạch tích hợp của ASIC encoder — và đưa trạng thái nguồn ra kênh chẩn đoán. Cờ pin yếu có trên các chip hiện đại trở thành dữ liệu bảo trì dự đoán: nếu nguồn dự phòng liên tục bị phát hiện yếu dù máy chạy bình thường, nó báo hiệu cell già hóa hoặc lỗi đường sạc rất lâu trước khi mất vị trí.
Một biên dung lượng dự phòng nhỏ và chu kỳ bảo trì xác định biến lỗi kinh điển «pin cúc áo chết sau N năm» thành một sự kiện theo lịch và quan sát được. Với OEM, đây cũng là lợi ích chuỗi cung ứng: nguồn dự phòng trở thành linh kiện chuẩn, thay được, sạc lại được, thay vì một đồng xu lithium sơ cấp cụ thể phải mua sắm, tồn kho và thải bỏ theo các quy tắc pin và chất thải đang thay đổi.
Lithium sơ cấp là giải pháp hiện hành có lý do: tự xả cực thấp và mật độ năng lượng cao cho phép lưu giữ nhiều năm không cần can thiệp, nên hợp với thiết bị hiếm khi cấp điện. Cái giá là cuối đời cố định kèm thay cell dùng một lần, các cân nhắc vận chuyển và chất thải lithium, cùng điện áp hầu như không cảnh báo từ tốn. Siêu tụ cho tuổi thọ chu trình gần như vô hạn và chuyển mạch tức thì, nhưng năng lượng trên thể tích quá thấp cho nhiều tháng lưu giữ và rò rỉ đáng kể, nên chúng hợp để vượt qua sự cố trong vài giây, không phải nhiều năm.
Thu năng lượng Wiegand loại bỏ cell nhưng thêm giới hạn vòng đầu sau khi mất điện và sự giãn của tụ. Hình động thứ hai chấm điểm các lựa chọn trên các trục quan trọng; NiMH sạc lại được không phải bên thắng cho van từ xa cấp điện mỗi năm một lần, nhưng là lựa chọn hợp lý nhất cho trục công nghiệp cấp điện hằng ngày vì được nạp lại khi dùng bình thường, tránh lithium dùng một lần, hoạt động trên dải nhiệt rộng với sạc đơn giản và vận chuyển theo quy tắc không lithium. Việc lựa chọn nên theo hồ sơ nhiệm vụ cấp điện thực tế thay vì thói quen danh mục.
Trước khi phát hành, thiết kế được xác thực bằng cách chu kỳ hóa nguồn chính trong khi quay trục ở cửa sổ mất điện để chứng minh không mất vòng nào, đo tuổi lưu giữ theo mô hình tự xả-dòng ở nhiệt độ cao và thấp, đẩy nhanh chu trình sạc-xả để xác nhận cell giãn có thể dự đoán khi sạc bảo trì, và đưa vào điều kiện pin yếu và quá tốc để kiểm tra các cờ chẩn đoán. Việc chuyển mạch được ghi bằng máy hiện sóng để xác nhận đường ray bộ đếm không bao giờ tụt dưới mức tối thiểu trong lúc chuyển giao trong mili giây.
Kết quả là một nguồn dự phòng đã được đặc trưng với chỉ số lưu giữ mất điện được lập hồ sơ, đặc tả sạc bảo trì và đường dẫn chẩn đoán đã chứng minh — sẵn sàng cho chiến dịch đánh giá EMC, rung động và tiêu chuẩn pin mà bài cuối mô tả, và là phương án thay thế đáng tin cậy, bảo trì được cho pin cúc áo dùng một lần trong thiết bị chuyển động cấp điện hằng ngày.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất cell nickel-kim loại hydride kín cùng các bộ pin công nghiệp được ghép nối cho thiết bị ở vùng sâu, không nối lưới và liên quan đến an toàn, đồng thời hỗ trợ đối tác OEM bằng hồ sơ hiệu suất IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-2, đặc trưng hóa tải xung, thử nghiệm dải nhiệt rộng và đồng kiểm chứng bộ sạc/bộ pin. Hãy cho chúng tôi biết chu kỳ làm việc, dòng đỉnh, dải nhiệt độ, mục tiêu thời gian chạy và các tiêu chuẩn sản phẩm của bạn phải đáp ứng, kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell-và-bộ pin bảo vệ thời gian chạy, độ tin cậy và tuổi thọ. Xem toàn bộ dòng sản phẩm tại trang sản phẩm.
