Mô-đun dự phòng được định cỡ dựa trên công việc nó phải hoàn thành, không phải từ một «định mức UPS» chung. Bài viết này đưa ra phương pháp lựa chọn: tách các mili giây mà bộ nguồn đã xử lý khỏi các giây mà ứng dụng thực sự cần, chọn công nghệ lưu trữ theo tiêu chí công suất so với năng lượng, tính năng lượng vượt qua theo từng nhiệm vụ, và thiết kế cấu trúc đường dây 24V —chặn, quản lý sạc, bộ giám sát dưới áp và bảo vệ— để mô-đun niken-kim loại hydrua kết nối sạch và không bao giờ cấp ngược hoặc kéo đường dây xuống.
Thẻ điểm động đặt bốn công nghệ trên các tiêu chí quan trọng cho dự phòng đường dây điều khiển: công suất xung tức thời, năng lượng dùng được để tắt máy từ giây đến phút, trạng thái sẵn sàng thả nổi trong tủ, tuổi thọ chu kỳ và lịch, an toàn khi sử dụng sai và chi phí. Tụ điện phân nội bộ công suất cao nhưng năng lượng không đáng kể; một dàn siêu tụ điện mở rộng điều này đến vài giây công suất cao nhưng cồng kềnh và rò rỉ cho năng lượng quy mô phút; lithium-ion lưu năng lượng nhưng thêm BMS và gánh nhiệt trong tủ kín.
NiMH kín chiếm vị trí trung gian có chủ đích: đủ dòng xung để truyền qua bus trường, đủ năng lượng lưu trữ cho hàng chục giây tắt máy có kiểm soát, trạng thái sẵn sàng thả nổi vĩnh viễn và hóa học nước vốn an toàn —chính tổ hợp mà một giá PLC hoặc DAQ thực sự cần.
Việc tắt máy an toàn là một chuỗi các nhiệm vụ ngắn, mỗi nhiệm vụ có dòng và thời gian: kết thúc lần quét hiện tại và đóng băng các đầu ra; ghi các thanh ghi giữ, bộ đếm và nhật ký dữ liệu vào bộ nhớ không bay hơi; đóng các socket truyền thông và gửi khung hơi thở cuối cùng, kể cả các lần thử lại; đưa mọi cơ cấu chấp hành về vị trí an toàn; giữ đường dây cho đến khi tín hiệu «power-good» của bộ nguồn xác nhận mất điện. Tổng dòng nhân thời gian cho mỗi nhiệm vụ, chia cho hiệu suất của bộ chuyển đổi, cho điện tích thuần mà mô-đun phải cung cấp.
Hình động thứ hai là thác nước năng lượng nhiệm vụ: dòng chờ của CPU và I/O trong suốt cửa sổ tắt máy, xung ghi không bay hơi, xung truyền bus trường kèm thử lại, xung cơ cấu chấp hành trạng thái an toàn, tổn thất bộ chuyển đổi, mức giảm cuối tuổi thọ và nhiệt độ thấp, và cuối cùng là dung lượng thiết kế. Trình bày từng nhiệm vụ riêng lẻ ngăn lỗi kinh điển là chỉ định cỡ cho xung truyền rồi cạn kiệt trước khi hệ thống tệp ghi xong.
Hai mươi cell NiMH nối tiếp cho 24V danh nghĩa khớp với đường dây điều khiển; số lượng chính xác và một bộ chuyển đổi tăng-giảm nhỏ được chọn để đường dây nằm trong cửa sổ làm việc 19,2–28,8V của bộ điều khiển, từ một bộ đầy điện đến điện áp cuối. Một diode chặn hoặc đường dẫn diode lý tưởng ngăn mô-đun cấp ngược vào bộ nguồn chính, và một bộ giám sát đường dây chỉ nối dự phòng khi đường dây sơ cấp tụt dưới ngưỡng xác định, tránh hai nguồn tranh nhau.
Việc sạc đến từ đường dây 24V khỏe mạnh thông qua một bộ quản lý giới hạn dòng, bổ sung nhẹ nhàng cho bộ pin (dòng duy trì ở mức C/20 hoặc thấp hơn) và giảm xuống trên 45°C. Vì mất điện hiếm gặp, bộ pin dành gần như trọn đời ở trạng thái sẵn sàng đầy, phù hợp với NiMH tự xả thấp.
Xung vô tuyến hơi thở cuối cùng và mọi cơ cấu chấp hành trạng thái an toàn quy định dòng đỉnh, có thể gấp nhiều lần dòng tắt máy trung bình. Hãy định cỡ các cell và dải nối cho đỉnh đó để điện áp bộ pin không tụt dưới ngưỡng khóa dưới áp của DC-DC giữa chừng khi truyền; các cell quá nhỏ là nguyên nhân thường gặp của khung hơi thở cuối cùng bắt đầu nhưng không bao giờ hoàn thành.
Điện trở nội thấp và bình nguyên 1,2V bằng phẳng làm NiMH dung thứ ở đây: một bộ pin khiêm tốn duy trì đầu vào ổn định cho bộ chuyển đổi qua xung và toàn bộ quá trình xả, trong khi một chồng tụ điện tụt tuyến tính và buộc phạm vi đầu vào bộ chuyển đổi phải quá lớn.
Áp dụng kỷ luật giảm mức tương tự dùng trong loạt bài này: một hệ số dung lượng cuối tuổi thọ để mô-đun vẫn hoàn thành việc tắt máy nhiều năm sau khi lắp đặt, và một hệ số nhiệt độ thấp cho các tủ không sưởi, nơi mọi hóa học đều mất một phần dung lượng hiệu dụng. NiMH xả đáng tin cậy dưới điểm đóng băng (không giống lithium bị hạn chế sạc khi lạnh), nhưng giá lạnh vẫn làm giảm dung lượng sẵn có và cần được tính vào.
Thêm một cầu chì nối tiếp, tuyển chọn độ nhất quán cấp cell, một NTC để bù sạc, và cách bố trí giữ bộ pin tránh xa các bộ phận truyền động nóng. Kết quả là một mô-đun đáng tin cậy đến mức đơn điệu —chính xác là yêu cầu cho một thiết bị mà công việc duy nhất là sẵn sàng khi mọi thứ khác vừa hỏng.
Đối với một CPU đại diện cộng I/O cộng cổng di động cần khoảng hai mươi giây để ghi, dừng và gửi ba lần thử lại hơi thở cuối cùng, thác nước đọng lại ở một mô-đun NiMH gọn từ vài trăm đến hai nghìn miliampe-giờ, thay vì một dàn tụ điện hay một bộ UPS đầy đủ. Nếu yêu cầu trải dài thành nhiều phút vận hành liên tục, vấn đề trở thành một bộ UPS nhỏ —được đề cập trong bài đi kèm về UPS nhỏ— và cấu trúc thay đổi tương ứng.
Bài viết C khép vòng với các thử nghiệm sụt áp và gián đoạn IEC 61131-2 và IEC 61000-4-11, các cân nhắc cấp nguồn máy IEC 60204-1, và các bằng chứng cell IEC 62133-1 / UN 38.3 đằng sau mô-đun.
Weijiang Power sản xuất các cell niken-kim loại hydrua kín và các mô-đun dự phòng 24V gọn, kéo dài khả năng vượt qua của PLC và thu thập dữ liệu từ mili giây đến một lần tắt máy trật tự. Hãy gửi cho chúng tôi dòng đường dây của bộ điều khiển, thời gian duy trì hoặc hơi thở cuối cùng bạn cần, giao thức bus trường và nhiệt độ tủ, và các kỹ sư của chúng tôi sẽ thiết kế một mô-đun NiMH hàn với quản lý sạc, chặn và bảo vệ phù hợp với đường dây 24V. Xem các định dạng mô-đun trong trang sản phẩm.
