Một khi đã hiểu hồ sơ tải lưu giữ, nhà thiết kế đối mặt với một lựa chọn kiến trúc thực sự với hệ quả thật trong vòng đời: giữ bộ nhớ không ổn định bằng tụ điện, cell lithium sơ cấp dùng một lần, hoặc nguồn sạc lại, hay loại bỏ lưu giữ không ổn định bằng cách chuyển sang bộ nhớ không mất dữ liệu. Mỗi hướng đều hợp lý cho một chế độ làm việc khác nhau, và thói quen tiếp thị tuyên bố một phương án ưu việt vạn năng đã che khuất phần kỹ thuật. Bài thứ hai này phát triển một mô-đun lưu giữ sạc lại bằng nickel-metal hydride cho điều khiển PLC hoặc CNC và đặt nó thẳng thắn cạnh các phương án khác. Nó đi qua việc ghép điện áp với đường cấp dự phòng CMOS 3 V hoặc 3,6 V, phép tính ở thang microampere về tải và tự xả quyết định thời gian lưu giữ khả thi, phần sạc nhỏ giọt có kiểm soát lấy từ đường 24 V mỗi khi bộ điều khiển chạy, một tụ giữ nhỏ đảm bảo lưu trữ có trật tự tại thời điểm mất điện, hỗ trợ hot-swap xóa bỏ cửa sổ thay thế năm phút đáng sợ của CNC, và giám sát tình trạng dự phòng. Sau đó nó so sánh trung thực NiMH với siêu tụ điện — vô đối cho khoảng vượt qua ngắn nhưng yếu trên nhiều tháng —, một cell lithium sơ cấp — bền nhưng dùng một lần và phải mua như phụ tùng dịch vụ —, và các thiết kế không pin FRAM/flash vốn loại bỏ cell nhưng mang lại độ bền ghi flash hữu hạn cùng ràng buộc thiết kế. Mục tiêu là quyết định theo chế độ làm việc đã định lượng: chỉ ra chính xác nơi mà một mô-đun lưu giữ NiMH sạc lại, được bảo trì, là cách vững chắc nhất và chi phí vòng đời thấp nhất để giữ trạng thái và đồng hồ của bộ điều khiển.
Đầu vào dự phòng CMOS của SRAM và RTC thường mong đợi một đường cấp 3 V hoặc 3,6 V, được bộ so sánh mất điện chuyển vào khi nguồn logic chính tụt xuống dưới. Các cell NiMH danh định 1,2 V đạt đường cấp đó bằng chuỗi nối tiếp ba cell (danh định 3,6 V), chọn sao cho điện áp cuối phóng điện vẫn vượt mức tối thiểu lưu giữ dữ liệu của SRAM và RTC trên toàn dải nhiệt, trong khi điện áp vừa sạc xong không vượt quá giá trị tuyệt đối tối đa của chúng. Một bộ điều áp tuyến tính dòng tĩnh thấp hoặc đường đi diode lý tưởng cách ly chuỗi khỏi đường cấp chính với mức tiêu thụ không đáng kể.
Vì mỗi cell nối tiếp phải chia sẻ điện tích, mô-đun dùng các cell được ghép chọn, đồng nhất theo lô, và biên thiết kế thận trọng. Song song hóa các chuỗi hoặc dùng cell lớn hơn làm tăng thời gian lưu giữ cho các bộ điều khiển có vùng lưu giữ nhiều megabyte mà không đổi đường cấp, và toàn bộ mô-đun được đóng gói như một bộ phận cắm được, có khắc định vị để thay thế tại hiện trường là rõ ràng và chống ngược cực.
Thời gian lưu giữ khả thi là dung lượng dùng được chia cho tổng của dòng chờ SRAM và RTC, dòng tĩnh của mạch chuyển mạch và tự xả của chính cell, sau đó giảm định mức cho nhiệt độ thấp và cuối tuổi thọ. Như với encoder, tự xả và nhiệt độ thường quan trọng hơn dung lượng trên nhãn; các cell NiMH tự xả thấp giữ phần lớn điện tích trong một năm ở nhiệt độ phòng, điều này quyết định với bộ điều khiển bị tắt vào cuối tuần hoặc khi dừng máy bảo trì.
Mô-đun được định cỡ dựa trên các mốc do chính nhà sản xuất công bố — tụ điện giữ được khoảng hai tuần, tức 50 đến 100 giờ ở các PLC nhỏ gọn, khoảng sáu tuần ở 40 °C trên một CPU cao cấp, và nhiều năm với pin sơ cấp trong các hệ thống module lớn hơn — để nhà thiết kế nhắm tới một khoảng thời gian cụ thể, ví dụ bao trùm một đợt dừng dài theo mùa, thay vì lời khẳng định mở. Hình động đầu tiên trình bày theo bước quy trình định cỡ và thiết kế này.
Lợi ích cốt lõi của mô-đun lưu giữ sạc lại là nguồn 24 V hoặc nguồn logic của chính bộ điều khiển có gần như mỗi ngày làm việc và có thể giữ chuỗi NiMH đầy. Một đường sạc giới hạn dòng bù đầy mô-đun mỗi khi PLC có điện, kèm giám sát nhiệt độ và dòng bảo trì thận trọng thay vì sạc nổi áp không đổi cứng, nên mọi khoảng mất điện — dù cộng dồn — đều bắt đầu từ đầy điện. Điều này phá vỡ đồng hồ đếm ngược của cell sơ cấp, theo đó pin lithium cạn dần không hồi phục kể từ ngày sản xuất bất kể có dùng hay không.
Chính đường đó hỗ trợ tín hiệu fuel-gauge hoặc giám sát áp cho CPU, biến tình trạng dự phòng thành một chẩn đoán mà chương trình có thể cảnh báo, giống như các encoder hiện đại đưa ra cờ backup yếu. Bảo trì trở nên theo tình trạng và có lịch, thay vì thay cố định theo lịch dù cell có cần hay không.
Chuỗi sạc lại được tối ưu cho phần đuôi lưu giữ microampere dài; pha lưu trữ có trật tự cỡ mili giây được phục vụ tốt nhất bằng một tụ giữ nhỏ đặt trên đường cấp logic, định cỡ từ thời gian cảnh báo của bộ giám sát và năng lượng cần để xả chu kỳ quét và ghi các thanh ghi quan trọng vào vùng lưu giữ. Tách hai việc — tụ cho khoảng vượt qua tức thì, NiMH cho lưu giữ dài — để mỗi phần làm điều nó giỏi và tránh ép pin thành một nguồn xung hoàn hảo.
Bộ giám sát phát hiện đường cấp sụt, tụ giữ nuôi CPU đủ lâu để hoàn tất trình tự lưu, rồi mô-đun NiMH giữ SRAM và RTC đã lưu sống suốt thời gian mất điện. Kiến trúc hai phần tử này tất định hơn việc dựa vào điện trở trong của một viên pin duy nhất tại đúng thời điểm xảy ra sự cố.
Các pack lithium sơ cấp truyền thống của CNC phải được thay trong vài phút khi điều khiển vẫn có điện, vì không có kho dự trữ nội bộ; lỡ cửa sổ thì tham số và vị trí không sẽ mất. Một mô-đun sạc lại được thiết kế tốt mang đủ dự trữ cục bộ — và tụ giữ lo phần logic — để cho phép thay thế thong thả, kể cả khi tắt điện, và vì mô-đun được sạc lại trong sử dụng bình thường nên nó không đến với tuổi thọ còn lại không rõ.
Với người dùng máy công cụ, điều này loại bỏ một nguồn dừng máy và phụ thuộc kỹ năng lặp đi lặp lại; với OEM bộ điều khiển, nó gỡ một phụ tùng dịch vụ lithium dùng một lần cụ thể khỏi danh mục phụ tùng thay thế và thay bằng linh kiện chuẩn, sạc lại được, không lithium.
Việc so sánh phải thẳng thắn. Siêu tụ điện cung cấp số chu kỳ không giới hạn và khả năng vượt qua tức thì, nhưng dòng rò và mật độ năng lượng thấp khiến chúng kém cho việc lưu giữ nhiều tháng; chúng là lựa chọn đúng cho các lần mất điện ngắn và là đối tác hoàn hảo cho vai trò giữ điện. Lithium sơ cấp cho tuổi thọ không cần theo dõi dài nhất mà không cần hạ tầng sạc, và vẫn hợp với các thiết bị kín hiếm khi cấp điện. Thiết kế FRAM/MRAM hoặc flash không pin loại bỏ hoàn toàn việc thay thế nhưng hạn chế dữ liệu nào có thể được lưu giữ — độ bền ghi flash khoảng 100.000 lần ghi đè loại trừ việc ghi lại vùng lớn mỗi chu kỳ quét — và thêm chi phí cùng độ phức tạp thiết kế. Hình động thứ hai chấm điểm bốn lựa chọn trên các trục quan trọng.
NiMH sạc lại hợp lý nhất khi một bộ điều khiển được cấp điện hầu hết các ngày, phải giữ vùng SRAM lớn và một đồng hồ qua các lần dừng dài nhưng ngắt quãng, và khách hàng coi trọng phụ tùng dịch vụ sạc lại được, được giám sát, không lithium. Sau đó mô-đun được kiểm chứng bằng các thử nghiệm ngắt điện trên toàn dải nhiệt, các chu trình lưu giữ tăng tốc và chạy chu kỳ, cùng ghi lại thời điểm giữ điện trên máy hiện sóng — bằng chứng mà bài cuối cùng đưa vào chiến dịch tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61131-2 và các tiêu chuẩn pin.
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.
