Modulare 24V-Notstromversorgung
Bei prozessrelevanten Systemen hat eine konstante Stromversorgung höchste Priorität, denn so lassen sich kostenintensive Anlagenstillstände und empfindliche Datenverluste effektiv vermeiden. Bei prozessrelevanten Systemen hat eine konstante Stromversorgung höchste Priorität, denn so lassen sich kostenintensive Anlagenstillstände und empfindliche Datenverluste effektiv vermeiden.
Zu prozessrelevanten Systemen gehören unter anderem sensible Steuerungs- und Regelsysteme, Embedded IPCs, Gateways, Motoren, Aktoren, Sensoren, Überwachungs- und Sicherheitstechnik. Die intelligente DC-Notstromversorgung UPSI-2412 von Bicker Elektronik überbrückt, in Kombination mit passenden LiFePO4- oder Supercap-Energiespeichern, zuverlässig Netzausfälle und Störungen, so dass die unterbrechungsfreie 24VDC-Stromversorgung prozessrelevanter Systeme jederzeit gewährleistet ist. Die DC-USV-Platine ist für die flexible Open-Frame-Systemintegration in kundenspezifische Applikationen konzipiert und ermöglicht individuelle Notstromversorgungslösungen für den langjährigen Einsatz in den Bereichen Industrie 4.0, Medizin- und Labortechnik, erneuerbare Energie, Steuerungs- und Regelungstechnik, Sicherheits-, Vision- und Inspektionssysteme.
Geregelte Ausgangsspannung
Die UPSI-2412 leitet, im Normalbetrieb, die DC-Eingangsspannung direkt an den Ausgang weiter, lädt parallel den angeschlossenen Energiespeicher und überwacht alle relevanten Parameter, Ströme und Spannungen. Bei Spannungseinbrüchen oder Stromausfall trennt ein MOSFET innerhalb weniger Mikrosekunden den Eingang ab und die angeschlossene Last wird unterbrechungsfrei aus dem Energiespeicher heraus versorgt. Somit stellt die UPSI-2412 stellt eine konstant geregelte DC-Ausgangsspannung zur Verfügung. Außerdem sorgt die implementierte PowerSharing-Funktion eingangsseitig dafür, dass die vorgeschaltete AC/DC-Stromversorgung nicht überdimensioniert werden muss, sondern die Eingangsleistung konstant gehalten und entsprechend angepasst auf Last und Batterie-Lader verteilt wird. Das heißt, bei geringer Last am Ausgang fließt mehr Energie in den Lader und umgekehrt.
Flexibler Einsatz passender Energiespeicher
Damit die UPSI-2412 flexibel mit verschiedenen Speichertechnologien eingesetzt werden kann, sind drei Ladeverfahren mit individueller Anpassung der Ladeschlussspannung und einem Ladestrom von bis zu 4,5 Ampere implementiert: Constant Current, Constant Voltage und Constant Power. Der integrierte Mikrocontroller (µC) erkennt Art und Daten des Energiespeichers, so dass sich die Lade- und Entladeparameter individuell anpassen lassen. Im Bereich kurzer und mittlerer Überbrückungszeiten bieten Bicker Elektronik mit der BP-SUC-Serie wartungsfreie Supercaps, als effiziente und langlebige Energiespeicher mit mehr als 500.000 Lade- und Entladezyklen, an. Supercaps (EDLC) basieren auf elektrophysikalischen Prinzipien und sind innerhalb kürzester Zeit geladen und einsatzbereit. Unter vergleichbaren Einsatzbedingungen weisen Supercap-Energiespeicher eine bis zu zehnmal längere Lebensdauer als klassische Blei-Säure-Batterien auf. Energiespeicher mit Superkondensatoren überzeugen zudem mit einer hohen Strombelastbarkeit, Leistungsdichte und Zuverlässigkeit.
LiFePO4-Batteriepacks
Für längere Überbrückungszeiten bietet sich die Lithium-Eisenphosphat-Technologie mit hoher Energiedichte an. Mit einer stabilen Batteriechemie, einer hohen Zyklenfestigkeit sowie einer langen Lebensdauer von mindestens zehn Jahren, sind die Hochleistungs-Batteriepacks der BP-LFP-Serie für sicherheitsrelevante Anwendungen geeignet. Das integrierte Batterie-Management-System (BMS) mit Cell-Balancing sorgt hierbei für eine ausgewogene und gleichmäßige Ladung aller Zellen, so dass die volle Kapazität des Batteriepacks dauerhaft nutzbar bleibt. Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien weisen hochwertige Lithium-Eisenphosphat-Zellen eine circa 15-20 mal längere Lebensdauer und Zyklenfestigkeit auf. Zudem kann beim LiFePO4-Batteriepack die volle Nennkapazität zu 100 Prozent dauerhaft entnommen werden. Blei-Säure-Batterien haben hinsichtlich Entladetiefe und Zyklenzahl deutliche Einschränkungen in der Anwendung. Bei Berechnung der TCO (Total Cost of Ownership) über den gesamten Einsatzzeitraum von mindestens 10 Jahren ergibt sich ein Kostenvorteil gegenüber Blei-Säure-Batterien, zumal auch der Aufwand für Wartung und Batterietausch bei LiFePO4 in diesem Zeitraum entfällt.
Für mobile Anwendungen besitzt die UPSI-2412 die Möglichkeit, aus der Batterie heraus die versorgte Applikation bis maximal 7A Laststrom zu starten, ohne dass eine netzseitige Spannungsversorgung vorhanden oder angeschlossen ist. Hierzu wird der Taster 'BS' länger als zwei Sekunden betätigt. Bicker Elektronik empfiehlt für diesen Einsatzzweck den LiFePO4-Hochleistungs-Batteriepack BP-LFP-2725.
Software 'UPSGen2 Configuration'
Zur Einstellung und Parametrisierung des DC-USV-Systems sowie dem Echtzeit-Monitoring steht die kostenlose Software 'UPS Gen2 Configuration' zum Download bereit. Die USV- und Batteriezustandsanzeigen umfassen alle relevanten Spannungen, Ströme sowie Batterietemperatur, Ladezustand (SOC), Laufzeiten und Zyklen. Zu den voreinstellbaren Parametern zählen unter anderem Load-Sensor (mA), Shutdown-Verzögerung, maximale Backup-Zeit, Mindestladekapazität vor Systemstart, Timer-Funktion und Restart-Delay. Mit den eingestellten Werten ist anschließend der autarke Betrieb möglich. Mit dem Parameter „Shut Down OS in“ kann zusätzlich die Zeit bis zum Herunterfahren und Ausschalten des Computersystems bei Stromausfall eingestellt werden. Somit lässt sich, neben den eigenen Betriebssystemeinstellungen, über den Ladezustand des Energiespeichers („Shut Down OS at SOC“) nun auch eine konkrete Zeitvorgabe für das kontrollierte Abschalten im USV-Backup-Betrieb definieren. Die Funktionalität und das Verhalten des 2-poligen Relais-Anschlusses bei einem Netzausfall kann per Software 'UPSGen2 Configuration' definiert werden: 'Normally Open', 'Normally Closed' oder 'Shutdown Pulse'. Bei Schließen des Relais beträgt der Widerstand zwischen den beiden Pins ⁓ 0 Ohm, ansonsten sind die Kontakte 'Open Load'.
In der Software 'UPSGen2 Configuration' kann über den Lastsensor der minimale Ausgangsstrom zur DC-Last im USV-Batteriebetrieb eingestellt und überwacht werden. Unterschreitet die Last am Ausgang diesen Grenzwert, wird der Energiespeicher nach 10 Sekunden automatisch von der Lade- und Steuereinheit getrennt, so dass keine unnötige und schleichende Entladung des Energiespeichers stattfinden kann. Die DC-USV kann so auch definiert abgeschaltet werden.
Shutdown & Reboot-Funktion
Bei einem ‘PowerFail‘ signalisiert die DC-USV über das integrierte Interface den Ausfall der Versorgungsspannung, so dass ein kontrollierter Shutdown des Computersystems eingeleitet und wertvolle Daten gesichert werden. Die integrierte Reboot-Funktion der DC-USV leitet nach wiederkehrender Versorgungsspannung selbstständig den Neustart des versorgten IPC ein, ohne dass eine aufwendige Vorort-Intervention eines Service-Mitarbeiters notwendig wäre, zum Beispiel bei vollkommen autarken Computersystemen an unzugänglichen Standorten.
