Stromversorgung Ihres CompactDAQ- oder CompactRIO-Systems

Abbildung 1: Eine wichtige Überlegung bei jeder CompactDAQ- oder CompactRIO-Anwendung ist die Stromversorgung Ihres Systems.

In den meisten Anwendungen hat Ihr CompactDAQ- oder CompactRIO-Setup Zugriff auf die Netzstromversorgung. Die Umgebung Ihres Setups bestimmt jedoch, welche Stromversorgung Sie verwenden müssen. In diesem Fall können Sie zwischen zwei typischen Stromversorgungsarten für Ihr CompactDAQ- oder CompactRIO-System wählen: Desktop und Industrial.

NI-Desktop-Netzteil bietet eine sichere und zuverlässige Möglichkeit, Ihr CompactDAQ- oder CompactRIO-System während des Desktop-Betriebs mit Strom zu versorgen. Die drei Desktop-Netzteile von NI bieten eine Leistung von bis zu 120 W bei 24 VDC, um im Gegensatz zu den meisten Industrie-Netzteilen in Spitzenbetrieben komfortabel genug Strom zu liefern.

Eines der Desktop-Netzteile wird mit den meisten CompactDAQ-Chassis geliefert und bietet eine 15-W-Spannungsversorgung mit 12 VDC. Ein anderes Netzteil wird mit dem Chassis cDAQ-9179 geliefert: 40 W bei 12 VDC. Beide verfügen über einen 2-poligen Mini-COMBICON-Anschluss, um das Netzteil einfach in diese Chassis zu integrieren; Sie müssen nur das regionsspezifische Starkstromkabel an das Netzteil anschließen. Das letzte Desktop-Netzteil von NI ist für CompactDAQ- oder CompactRIO-Controller, die etwas mehr Strom benötigen. Das PS-10 ist mit 120 W, 24 VDC ausgelegt und verfügt am Ende über eine blanke Drahtverbindung, um eine flexible, direkte Verbindung mit dem CompactDAQ- oder CompactRIO-Controller-System zu ermöglichen. Wenn Sie ein Desktop-Netzteil eines Drittanbieters verwenden, überprüfen Sie dessen Spezifikationen, um sicherzustellen, dass es mit dem spezifischen CompactDAQ- oder CompactRIO-System kompatibel ist, das Sie nicht nur für den ordnungsgemäßen Systembetrieb, sondern auch für die Sicherheit verwenden.

Abbildung 2: Verwenden Sie Desktop-Netzteile beim Prototyping auf einem Desktop.

Diese Arten von Netzteilen werden für die Verwendung beim Prototyping auf einem Desktop empfohlen. Die meisten Industrie-Netzteile sind nicht für die Verwendung auf einem Desktop entwickelt, da sie in dieser Einstellung gefährlich sein können. Desktop-Netzteile sind jedoch weder für den Einsatz in industriellen Umgebungen wie Fabrikhallen vorgesehen noch dafür zugelassen.

NI Industrie-Netzteil verfügt über eine lange Lebensdauer, großzügige Leistungsreserven und eine kompakte Größe, die ideal für CompactDAQ- oder CompactRIO-Systeme in Umgebungen wie Fabrikhallen ist. NI bietet zwei Industrie-Netzteile mit einer Leistung von bis zu 480 W bei 24 VDC bis 28 VDC, so dass Sie die Leistung und Eingangsspannung auswählen können, die Ihren spezifischen Anforderungen entsprechen. Diese Industrie-Netzteile verfügen über ein DIN-Schienen-System und einen Klemmanschluss, der keine Tools erfordert und die Installation und den Anschluss an Ihre Anwendung schnell und einfach macht.

Die Vielzahl der automatisch ausgewählten Eingangsspannungen hilft Ihnen, Benutzerfehler bei der Installation der Industrie-Netzteile in Ihrem System zu vermeiden, und ihr großer Betriebstemperaturbereich und ihre effektive elektromagnetische Störfestigkeit (EMI) machen sie zuverlässig in industriellen Umgebungen auch unter rauen Bedingungen. Je nach gewähltem Netzteilmodell lassen sich Leistungsreserven von 20 bis 50 Prozent erzielen. Mit diesen Leistungsreserven müssen Sie möglicherweise Ihr Netzteil für dynamische Lasten nicht überdimensionieren. Sie können einfach eine Einheit auswählen, die Ihren Betriebsanforderungen für Ihre spezifische Anwendung entspricht, was kleinere Einheiten bedeuten kann, die Ihnen Geld und Platz sparen können.

Abbildung 3: Industrie-Netzteile sind ideal für die Stromversorgung Ihres Systems in industriellen Umgebungen.

Diese Arten von Netzteilen werden für den Einsatz in industriellen Umgebungen empfohlen, in denen ein typisches Desktop-Netzteil nicht zugelassen oder sicher zu verwenden wäre. 

Oftmals hat Ihr System für Feld-, Fahrzeug- oder andere Arten von Anwendungen keinen Zugriff auf eine Stromversorgung und Sie müssen eine solche bereitstellen. CompactDAQ- oder CompactRIO-Systeme erfordern einen Eingang von 9 VDC bis 30 VDC, was bedeutet, dass Sie aus einer Vielzahl von tragbaren Stromversorgungsoptionen wählen können, obwohl nicht jede Option alle Anforderungen an die Stromversorgung erfüllen kann. Mit etwas Planung können Sie jedoch die richtige tragbare Stromquelle für Ihre spezifische Anwendung auswählen. Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung, welche tragbare Stromquelle verwendet werden soll, wie lange Sie das System mit Strom versorgen müssen, ob die Stromquelle wiederaufladbar sein soll und Ihr aktuelles Budget.

Abbildung 4: Einige Anwendungen haben keinen Zugang zur Netzstromversorgung und erfordern eine tragbare Stromquelle.

Wenn Sie verschiedene Batterieoptionen in Betracht ziehen, müssen Sie entscheiden, ob Sie Einweg- oder wiederaufladbare Technologie für Ihre Anwendung benötigen. Einwegbatterien, wie die gängige alkalische AA-Batterie, bieten geringere Vorlaufkosten, aber Sie müssen möglicherweise mehr kaufen, wenn Sie sich später entscheiden, die Batterie als häufige Stromquelle zu verwenden. Sie können wiederaufladbare Batterien mehrfach wiederverwenden, was langfristig eine wirtschaftlichere Option sein kann, aber im Vorfeld eine viel größere Kosteninvestition darstellt. Wiederaufladbare Batterien erfordern auch Forschung darüber, welche Batteriechemie verwendet werden soll. Batterien speichern Energie auf verschiedene Weise und nicht alle Batterien sind gleich. Neben gängigen Chemikalien wie Lithium- oder Nickelmetallhydrid und sogar älteren Technologien wie Bleisäure müssen Sie die jedes Jahr neu entstehenden Technologien berücksichtigen. Jede von ihnen hat ihre Vor- und Nachteile, aber Ihre Wahl hängt von Ihrer Anwendung ab.

In der Regel ist die größte Frage, die Sie bei der Auswahl einer Batterie für Ihre Anwendung beantworten müssen, "Wie lange muss die Anwendung mit Batterien laufen?" Die Antwort beeinflusst die Art und Größe der Batterie, die Sie verwenden sollten. Größe und Gewicht der Batterie werden durch Kapazität, Energiedichte und Spannungspegel bestimmt. Die Dauer der Ausführung hängt direkt von der Kapazität der Batterie ab. Die Batteriekapazität wird in der Regel in mAh oder Wh nach der Gleichung Wh = mAh * (Spannung/1000) gemessen. Eine 1.000-mAh-Batterie kann beispielsweise 1 A Strom für eine Stunde, 500 mA für zwei Stunden, 250 mA für vier Stunden usw. bereitstellen. Die Gesamtkapazität der Batterielösung hängt stark von den Komponenten und Bedürfnissen Ihres CompactDAQ- oder CompactRIO-Systems ab, einschließlich des verwendeten Controllers/Chassis und der I/O-Module der C-Serie, wie lange Sie es für den Betrieb benötigen und welche Spannungsstufe Sie benötigen. Bei der Bestimmung einer Batterie ist es wichtig, den Spitzenstromverbrauch und den kontinuierlichen (oder normalen) Stromverbrauch zu kennen. Dies ist eine der wichtigsten Batteriespezifikationen, die Sie bei der Suche nach einer geeigneten Lösung für Ihre Anwendung beachten müssen. Weitere Aspekte sind Spezifikationen wie die Energiedichte der Batterie, die die Kapazität pro Masseneinheit bestimmt, und die Batteriezellenspannung, die nicht nur sicherstellt, dass Ihre Batterie Ihr System versorgt, sondern auch die Größe und das Gewicht der Batterielösung beeinflusst. Hier erfahren Sie mehr zur Auswahl einer Batterie für Ihr CompactDAQ-System.

Neben der Stromversorgung Ihres Systems sollten Sie möglicherweise eine Redundanz der Stromversorgung einbauen, um den Betrieb durch kurzfristige Stromausfälle sicherzustellen oder sichere Abschaltverfahren ohne Datenverlust zu implementieren. Die meisten Anwendungen sind ohne sie in Ordnung, aber wenn die Kosten für einen Fehler hoch sind, sollten Sie sie möglicherweise hinzufügen. Je nachdem, welche Art von CompactDAQ- oder CompactRIO-System Sie verwenden, haben Sie einige Möglichkeiten, Ihrem System Redundanz hinzuzufügen.

Bei den meisten CompactDAQ- und CompactRIO-Controllern können Sie einen Doppeleingangs-Anschluss mit einem V1 für einen Primärstromeingang und einem V2 für einen Sekundärstromeingang verwenden. Prüfen Sie in der Bedienungsanleitung des Produkts, ob der betreffende Controller den Doppeleingangs-Anschluss enthält. Auf diese Weise haben Sie die Möglichkeit, Ihrem System eine zweite Stromquelle hinzuzufügen, so dass es immer noch störungsfrei arbeiten kann, wenn Ihre Hauptstromversorgung möglicherweise aufgrund eines Blackouts oder Brownouts nicht mehr genügend Spannung bereitstellt.

Abbildung 5: Doppelte Stromversorgung mit Kondensatorschaltung.

Wenn der Controller die Primärstromquelle verwendet und der Spannungspegel zwischen V1 und Common kleiner als 9 V ist, schaltet der Controller automatisch auf die Sekundär- oder V2-Quelle um. Mit dieser zusätzlichen Option können Sie direkt eine Sekundärquelle wie eine Batterie oder eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) an das System anschließen, ohne auf externe Hardware angewiesen zu sein, um den Wechsel sofort durchzuführen und das System weiterhin mit Strom zu versorgen. 

Bei CompactDAQ- oder CompactRIO-Systemen mit einem einzigen Anschluss muss die Redundanz des Systems dem traditionellen Weg folgen, dem System eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung entsprechend der Primärversorgung hinzuzufügen. Oder Sie entwerfen und erstellen Ihre eigene externe Schaltung, um zwischen mehreren Stromversorgungen zu wechseln.

Bei der Entwicklung Ihrer CompactDAQ- oder CompactRIO-Anwendung ist eine der ersten Überlegungen, ob Sie Zugriff auf Netzstrom haben. Wenn ja, können Sie entscheiden, ob Sie ein Desktop-Netzteil oder ein Industrie-Netzteil benötigen. Wenn nicht, untersuchen Sie, welches tragbare Netzteil für Ihre Anwendung verwendet werden soll. Vergessen Sie nicht, Ihrem System eine Redundanz hinzuzufügen, um eine kontinuierliche Systemnutzung zu gewährleisten oder ordnungsgemäße Abschaltungen ohne Datenverlust bei kurzfristigen Stromausfällen durchzuführen.

• Grundlagen zu CompactDAQ-Chassis und Controller-Leistung und anderen Spezifikationen
• Durchsuchen Sie die Produktseite Industrie-Netzteile von NI.
• Leitfaden zur Kompatibilität von Systemzubehör für CompactDAQ
• CompactRIO System Accessory Compatibility Guide