為您的 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統供電

圖 1.針對任何 CompactDAQ 或 CompactRIO 應用,其中 一項主要考量是系統供電方式。

在多數應用中,您的 CompactDAQ 或 CompactRIO 配置可存取電網;不過,您所使用的電源供應器取決於設定環境。在此情況下,CompactDAQ 或 CompactRIO 系統通常有 2 種電源供應器類型:桌上型與工業級。

NI 桌上型電源供應器可安全地為您的 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統供電進行桌上型作業。PS-10 在 24 VDC 時的功率最高可達 120 W,因此可在尖峰操作時輕鬆供應充分的電力,而且不同於大多數的工業級電源供應器,還提供適合桌上型用途的安全機型。

其中一款桌上型電源供應器隨附大多數 CompactDAQ 機箱,並提供 15 W、12 VDC 的電源供應器。cDAQ-9179 機箱隨附不同的電源供應器,能以 12 VDC 提供 40 W 的電力。兩者均配備 2 針腳 mini-COMBICON 接頭,可輕鬆將電源供應器與這些機箱整合;只需為供應器提供特定區域的電源線即可。最後一款桌上型 NI 電源供應器是適用於 CompactDAQ 或 CompactRIO 控制器,且需要更高的電力。PS-10 的額定功率為 120 W、24 VDC,在結尾採用裸線接線,可直接靈活連接 CompactDAQ 或 CompactRIO 控制器系統。若您使用的是第三方桌上型電源供應器,請檢查其規格,確保相容於您所使用的特定 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統,確保系統不但能正常運作,更重要的是安全性。

圖 2. 在桌上型電腦上進行原型製作時,請使用桌上型電源供應器。

建議在桌上型電源供應器製作原型時使用這類電源供應器。大多數的工業級電源供應器不適合桌上型系統,用起來可能會很危險。不過,桌上型電源供應器也不適合用於廠房、嵌入式裝置等工業級環境,而且未經過相關評定。

NI 工業級電源供應器的使用壽命相當長、儲能豐富,尺寸精巧,非常適合在工廠廠等環境中供電 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統。NI 提供 2 種工業級電源供應器,可在 24 VDC 至 28 VDC 的情況下提供高達 480 W 的功率,讓您可選擇符合特定應用需求的功率與輸入電壓。這些電源供應器配備 DIN 導軌系統與彈簧夾端子,不需使用工具即可輕鬆進行安裝與連接應用。

它們提供多種自動選擇輸入電壓,可協助您在系統安裝電源供應器時避免使用者出錯,而且它們的運作溫度範圍廣泛,以及有效的電磁干擾 (EMI) 抗擾性,即使是在嚴苛的環境下,也能在工業環境中穩定運作。視所選的電源供應器型號而定，可達到 20% 至 50% 的電源儲備。有了這些電源儲備，您可能不需要大幅調整電源供應器以因應動態負載。您只需要根據特定用途選擇符合作業需求的裝置,因此可能得採用更小巧的裝置來節省成本與空間。

圖 3. 在工業環境下為系統供電時,工業級電源供應器非常適合。

這類電源供應器適合用於一般桌上型電源供應器不具備等級或使用安全性的工業環境。 

通常,針對現場、車用或其他類型的已部署應用,您的系統無法存取電源供應器,您必須提供電源供應器。CompactDAQ 或 CompactRIO 系統需要 9 VDC 到 30 VDC 的輸入,也就是說,您可以從多種可攜式電源選項中選擇,但沒有任何選擇都能滿足所有電源供應器需求。不過,只要進行一些規劃,即可針對特定用途選擇正確的可攜式電源。決定要使用的可攜式電源時,請考慮系統供電所需的時間、是否要讓電源充電,以及目前的預算。

圖 4. 某些應用無法存取電網,且需要可攜式電源。

在考慮不同的電池選項時,您必須決定是否需要應用所需的單一使用或充電技術。一般 AA 電池等單一使用電池的前期成本較低,但若您稍後決定使用此電池做為頻繁的電源,可能需要購買更多電池。您可以多次重複使用可充電電池,從長期來看,這可能是更具經濟效益的選項,但前期投資成本會更高。此外,可充電電池也需要研究使用的電池化學物質。電池會透過多種方式儲存能源,而且並非所有電池的製造原理都一樣。除常見的化學化學物質 (例如锂或氮化金屬),以及鉛酸等更舊的技術之外,您也必須考慮到每年都會出現的新技術。每種方式各有優缺點,但您的選擇取決於您的應用。

一般來說,選擇適合應用的電池時,您需要回答的最大問題是:「電池需要讓應用程式執行多久?」答案會影響您應使用的電池類型與尺寸。電池尺寸與重量取決於所需的電量、能量密度與電壓準位。執行應用的時間長短取決於電池電量。電池容量通常以 mAh 或 Wh 為單位,並使用方程式 Wh = mAh * (電壓/1000) 進行量測。舉例來說,1000 mAh 的電池可為 1 小時提供 1 A 的電流、為 2 小時提供 500 mA、為 4 小時提供 250 mA 電流等。電池解決方案的總容量主要取決於 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統的元件與需求,包含所使用的控制器/機箱與 C 系列 I/O 模組、所需的運行時間,以及所需的電壓準位。指定電池時,您應該知道所需的峰值電流使用量與連續 (或一般) 電流使用量。在尋找適合您應用的解決方案時,請務必記住,這是主要的電池規格之一。其他考量要點包括規格,例如電池的能量密度決定每單位體積,以及電池電壓,不但能確保電池供電系統,還會影響電池解決方案的尺寸和重量。 深入了解如何為您的 CompactDAQ 系統選擇電池。

除了為系統供電之外,您可能還要整合電源備援功能,以確保系統在短期斷電時能夠繼續運作,或是執行安全的關機程序而不會遺失資料。如果沒有這類裝置,大多數應用程式都能順利運作,但如果造成故障的成本較高,您可能會想考慮新增裝置。視您所使用的 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統類型而定,有幾種選項可用來新增系統備援功能。

針對大多數 CompactDAQ 與 CompactRIO 控制器,您可使用雙輸入電源接頭插頭搭配 V1 做為主要電源輸入,並使用 V2 做為次要電源輸入。請參閱此產品的使用手冊,確認控制器是否包含雙輸入電源接頭插頭。這樣一來,您可以選擇將第二個電源新增至系統中,如果主要電源供應器不再提供足夠電壓,因此可能會因為空滯或斷路狀況而無法中斷運作。

圖 5. 雙電源供應器加電容器電路。

如果控制器使用主要電源,且 V1 與共用之間的電壓準位小於 9 V,則控制器會自動切換至次要或 V2 電源。有了此額外選項,您可以直接將電池或不斷電源供應器 (UPS) 等次要電源連接至系統,不必仰賴外部硬體,立即進行切換,並繼續為系統供電。 

針對配備單一輸入電源接頭插頭的 CompactDAQ 或 CompactRIO 系統,將備援功能新增至系統時,必須按照依據主要電源供應器新增 UPS 的傳統方式進行。您也可以自行設計並建立外接電路,以切換多個電源供應器。

開發 CompactDAQ 或 CompactRIO 應用時,首要考量之一就是您是否能使用電網。如果是的話,可以決定您需要的是桌上型電源供應器還是工業級電源供應器。如果沒有,請著手研究應用程式使用的可攜式電源供應器。最後,別忘了考慮為系統增添電源備援功能,以確保系統能繼續使用,或是在短期斷電期間適當關機,讓資料不會遺失。

• 了解 CompactDAQ 機箱、控制器功率與其他規格。
• 瀏覽 NI 工業級電源供應器產品頁面。
• CompactDAQ 系統配件適用指南
• CompactRIO 系統配件相容性指南