Cửa ra vào được kiểm soát ẩn chứa một bài toán nguồn điện khó hơn vẻ bề ngoài. Hệ thống báo động xâm nhập gần như sống toàn bộ vòng đời ở chế độ ngủ, nhưng cánh cửa được giữ bởi khóa điện từ, trong suốt thời gian bị khóa, phải tiêu thụ dòng điện liên tục chỉ để duy trì việc đóng cửa. Khi nguồn điện lưới mất, tải liên tục đó không dừng lại; và các quy phạm an toàn tính mạng đồng thời yêu cầu cửa phải nhả mở để thoát hiểm khi có tín hiệu cháy. Bài A, phần đầu tiên trong bộ ba về nguồn dự phòng cho kiểm soát ra vào và chuông cửa, mổ xẻ nhiệm vụ tải liên tục này, đặt nó trong khung EN 50133-1 cho hệ thống ra vào và UL 294 cho thiết bị kiểm soát ra vào, đồng thời giải thích vì sao sự giằng co giữa fail-safe/fail-secure khiến pin trở thành một bộ phận thực sự gắn với an toàn.
Đường cong dòng điện hoạt họa cho thấy hình dạng của nhiệm vụ này. Khóa từ (maglock) giữ cửa bằng cách cấp điện cho nam châm điện, và tiêu thụ dòng duy trì chừng nào cửa còn khóa, hai mươi bốn giờ mỗi ngày. Chồng lên “cao nguyên” bằng phẳng đó là những khoảng sụt nhả ngắn mỗi khi cửa được mở bằng thẻ, thiết bị yêu cầu thoát (REX) hoặc thanh đẩy, cùng những xung dòng khởi động ngắn từ đầu đọc, bộ điều khiển và chốt điện. Chuông cửa tòa nhà bổ sung tải thường trực riêng cho camera, bộ khuếch đại và đèn nền, với những xung đàm thoại khi khách bấm gọi.
Hãy so với bảng điều khiển báo động, nơi pin tồn tại để cấp nguồn cho bộ điều khiển đang ngủ. Pin của hệ thống ra vào phải cấp nguồn cho một tải đang hoạt động, liên tục, trong suốt thời gian mất điện; vì vậy phép tính ampe-giờ bị chi phối bởi dòng duy trì nhân với số cửa và thời gian dự phòng yêu cầu — một bài toán năng lượng lớn hơn và về bản chất khác với tải xung hoặc tải ngủ.
Các quy phạm an toàn tính mạng quyết định khóa được làm gì khi nguồn điện bị ngắt. Khóa điện từ vốn là fail-safe: ngắt nguồn thì nam châm nhả, cửa do đó mở ra cho lối thoát tự do; đây là lý do NFPA 101 và Luật Xây dựng Quốc tế (IBC) chỉ cho phép khóa điện từ trên đường thoát hiểm khi nó nhả một cách đáng tin cậy khi mất nguồn cấp khóa và được trang bị phần cứng REX độc lập. Phần cứng duy trì lối thoát cơ học tự do — một số chốt điện và khóa âm tường — thì có thể là fail-secure, giữ nguyên trạng thái khóa khi mất điện. Lựa chọn này là một quyết định an toàn trước khi là quyết định an ninh.
Điều này tạo ra sự căng thẳng thiết kế cốt lõi. Trong một sự cố mất điện lưới thông thường, nhân viên an ninh thường muốn cửa vẫn nằm trong tầm kiểm soát, đòi hỏi nguồn dự phòng phải tiếp tục cấp điện cho các khóa điện từ fail-safe; nhưng khi có tín hiệu báo cháy, chính các khóa điện từ đó phải nhả bất kể có dự phòng hay không để người bên trong sơ tán. Vì vậy pin dự phòng giữ cửa an toàn trong suốt sự cố, trong khi việc liên kết với báo cháy giữ quyền ưu tiên vô điều kiện. Yêu cầu thoát và phần cứng hoảng loạn luôn, không ngoại lệ, được ưu tiên hơn nguồn cấp khóa.
Ở châu Âu, EN 50133-1 phân loại hệ thống kiểm soát ra vào theo các cấp an ninh và đặt ra các kỳ vọng chức năng cho hệ thống và nguồn cấp của nó; khi việc ra vào được tích hợp với phát hiện xâm nhập, hệ thống cũng thuộc họ EN 50131. Ở Bắc Mỹ, UL 294 quy định các thiết bị hệ thống kiểm soát ra vào — tủ, đầu đọc, khóa và bộ nguồn — và điều khoản nguồn dự phòng của nó yêu cầu một thời gian hoạt động tối thiểu nhất định khi chạy bằng dự phòng; yêu cầu Cấp II thường được trích dẫn là ít nhất bốn giờ ở chế độ chờ, các cấp cao hơn yêu cầu nhiều hơn.
Biểu đồ hoạt họa quy đổi một bộ pin NiMH duy nhất thành số giờ dự phòng khi số lượng khóa điện từ được giữ tăng lên. Đây là mô hình minh họa với dòng duy trì đại diện, nhưng mối quan hệ thì chính xác và tuyệt đối: vì mỗi khóa điện từ thêm một tải liên tục, số giờ dự phòng giảm tỷ lệ thuận với số cửa. Một bộ pin được chọn “cho có” cho một cửa sẽ không gánh nổi bốn hoặc tám cửa trong cùng một sự cố mất điện. Số cửa, dòng duy trì của khóa và thời gian chờ yêu cầu là ba nửa của một quyết định.
Khóa điện từ gắn nổi điển hình được định mức lực giữ vài trăm kilôgam và tiêu thụ khoảng 0,3-0,5 A ở 12 V (hoặc ở cùng công suất, dòng ở 24 V bằng khoảng một nửa); khóa cắt và khóa cổng có thể tiêu thụ nhiều hơn. Chốt điện tiêu thụ dòng duy trì tương tự nhưng thường có xung khởi động lớn hơn, còn đầu đọc, bộ điều khiển và chuông cửa mỗi thứ thêm vài chục đến vài trăm miliampe. Bảng thông số bộ nguồn thực tế phản ánh trực tiếp điều này: bộ nguồn cửa được chứng nhận UL 294 có thể được thiết kế để chứa pin 1-4 Ah, với đầu ra được bảo vệ bằng PTC tự phục hồi 2,5 A, và được định cỡ để giữ một hoặc hai khóa trong suốt cửa sổ chờ yêu cầu.
Việc nhân các dòng điện này tại một cơ sở nhiều cửa chính là thứ biến một bộ pin nhỏ thành một bộ pin đáng kể. Một sảnh có bốn cửa, mỗi khóa 0,5 A, đã là tải liên tục 2 A trước khi tính đến một đầu đọc nào — và tải đó không chỉ diễn ra trong khoảnh khắc đi qua mà trong suốt thời gian mất điện.
Bộ nguồn hệ thống ra vào sống trong cùng thế giới với PSU báo động — tủ ấm, nhiều năm ở chế độ chờ được kết nối — nhưng pin của nó trải qua một nhiệm vụ khác. Chừng nào nguồn lưới còn tốt, pin được giữ ở chế độ chờ bằng sạc bảo trì, giống hệt trong bảng điều khiển báo động; tại thời điểm nguồn lưới mất, nó phải cung cấp một dòng cao tương đối, bền bỉ thay vì dòng nhỏ khi ngủ. Do đó tế bào cần cả độ bền nổi tốt lẫn điện trở trong đủ thấp để giữ nhiều khóa và các xung của chốt trên một thanh cái ổn định mà không tụt dưới điện áp nhả của khóa hay điện áp sụt nguồn của bộ điều khiển.
Chuỗi NiMH được phối hợp đáp ứng cả hai nửa: “cao nguyên” 1,2 V bằng phẳng và trở kháng thấp giữ thanh cái ổn định dưới tải khóa liên tục và qua các xung của chốt, trong khi khi chế độ sạc có xét nhiệt độ, hóa chất gốc nước chịu được chế độ nổi trong tủ ấm. Bài B sẽ xây dựng ngân sách năng lượng chính xác và so sánh các hóa chất.
Ắc quy axit-chì kín về lịch sử từng thống trị các bộ nguồn ra vào vì chi phí ban đầu, nhưng nặng, bị sunfat hóa dưới chế độ nổi triền miên và kém khi cấp nguồn ở các tiền sảnh lạnh; liti thêm điện tử bảo vệ và sự phức tạp vận chuyển vào một nhiệm vụ chấp nhận dung tích và nhạy cảm với chi phí. NiMH mang lại hóa chất gốc nước không cadmi và không hiệu ứng nhớ, với cao nguyên ổn định, khả năng cấp dòng cao tốt cho chốt và khóa điện từ, phân loại hàng không đơn giản và tuổi thọ chu kỳ phù hợp với sản phẩm bị xả ngắn mỗi khi mất điện và kiểm tra. Nguyên tắc kỷ luật giống như toàn bộ họ dự phòng — sạc bảo trì có xét nhiệt độ và biên cuối tuổi thọ thực tế — nhưng kết quả là những cánh cửa vẫn nằm trong tầm kiểm soát khi mất điện nhưng luôn nhả mở vì an toàn tính mạng.
Bài B biến nhiệm vụ này thành phương pháp chọn và định cỡ; Bài C dẫn qua lộ trình bằng chứng của UL 294, EN 50133-1, IEC 61951-2 và IEC 62133-1.
Weijiang Power sản xuất các bộ pin NiMH được phối hợp cho tủ kiểm soát ra vào, bộ nguồn khóa từ và chuông cửa tòa nhà: chuỗi 12/24 V hàn điểm, định cỡ cho nhiệm vụ chờ bốn giờ (hoặc lâu hơn) theo UL 294 trên nhiều khóa được giữ, tế bào trở kháng thấp cho xung khởi động của chốt và thanh cái khóa ổn định, thiết kế nổi có xét nhiệt độ, cùng tài liệu IEC 61951-2, IEC 62133-1 và UN 38.3. Gửi cho chúng tôi số cửa, dòng duy trì mỗi khóa, tải của chuông cửa và thời gian chờ yêu cầu, và chúng tôi sẽ định cỡ một bộ pin giữ cửa trong tầm kiểm soát trong khi vẫn duy trì lối thoát fail-safe.
