הבנת דרישות הכוח

לפני תכנון מערכת חשמל עבור מעגלי התניה במקומות מרוחקים, זה קריטי לאפיין באופן מלא את הדרישות החשמליות של עומס. אותות מעגלי לעתים קרובות כוללים מגבר, מסננים, אנלוגי-ל-דיגיטליים ממירים (ADCs), ולעתים מיקרובקרים או טרנסצ'יבים אלחוטיים. לכל רכיב יש מתח ספציפי, נוכחי, ו-ple סובלנות.

תצורה ומפרט נוכחי

התחל על ידי מחשוב את ההמראה הנוכחי הכולל במהלך פעילות פעילה ובמהלך מצבי שינה או מצבי שינה. חיישנים רבים ומיזוג ICs פועלים מ- +5 V או +3.3 V Rail, אבל מגברי דיוק עשויים לדרוש אספקה כפולה (± 5 V) או ±15 V). לקבוע את הסטארט-אפ הגרוע ביותר במקרה הנוכחי, אשר יכול להיות מספר פעמים הערך היציב אם עומסי חומצה גמישה הם נוכחיים, לא ניתן גם כן, כלומר, כלומר, לא ניתן להפחית את רמת ה-ידיים של נתונים טיפוסית, כמו כן, כלומר, כלומר, לא משתנה תחת רמות ה-יתר של לחץ נתונים אופיינית, כמו גם כן, כלומר, לא אספקת אינדקסים, כמו גם כן.

רעש ו Ripple Slack

מעגלי התניה אותות רגישים לרעש אספקת חשמל.כמה מ"ל של קרוע על רכבת האספקה יכול להיות זוג לתוך רזולוציה של קדמית ו degrad מדידה. מגברי גבוה (למשל, רווחים מעל 100) הם פגיעים במיוחד. ציין מקור כוח עם פלט נמוך, ותכנן עבור שלבים מסנן נוספים הם יעילים אבל יכול להציג רמות נמוכות יותר של אדורגן (או לאחר מכן) עבור רמות נמוכות יותר של מסחר (או סלקציה), כגון: אספקת נמוך יותר) כגון סלקציה (לאחר מכן, לעתים קרובות).

השפעות טמפרטורה על הצרכים של כוח

מתקנים מרוחקים לעתים קרובות חווים תנודות טמפרטורה רחבות. קיבולת סוללות ליתיום-יון יורדת בטמפרטורות קרות, בעוד סוללות מובילות-חומצה לאבד יעילות.יש מיזוג אותות ICs יש זרם גבוה יותר בטמפרטורות גבוהות.ספק החשמל חייב להיות מפורש בהתאם. לדוגמה, אם הטמפרטורה המטבולית יכולה להגיע 60 °C, בקר מטען סולארי ו-quo; התפוקה הנוכחית עשויה להיות צורך 125% מתח נמוך יותר של לחץ דם נמוך יותר של צריכת חשמל הנוכחי לפחות.

בחירת מקורות כוח

מקור הכוח של מערכת מיזוג אותות מרוחק חייב לאזן אמינות, אוטונומיה, ועלות.שלוש האפשרויות הנפוצות ביותר ו-mdash;batteries, כוח סולארי ורשת עם גיבוי & mdash; ניתן לשלב כדי ליצור פתרון היברידי חזק.

כוח סוללה

סוללות הן מקור הכוח הפשוט ביותר לפריסות לטווח קצר או מיקומים ללא חשיפה לשמש.עבור מתקנים מרוחקים לטווח ארוך, תאים ראשוניים (לא ניתן לטעון) כגון ליתיום thionyl chloride (Li-SO2) לספק צפיפות אנרגיה גבוהה ומיקומים נמוכים של טעינה עצמית, מה שהופך אותם אידיאליים עבור יישומים דלת מחזור נמוך כמו ניטור סביבתי, כולל סוללות טעינה על ידי מערכת רוח חסום (Lipted) ו-LiPO) ® (Lipodialdialdialdial) ® (LiPO) ® (LiPO) ® (LiPOD-LiPOD-LiPO) ® (LiPO) הוא זמן קצר יותר טוב יותר, , ® (Lipodial Reduction-Lipod Air-LiPO) ®) ® (LiPO) , Li-LiPO) , Li-Lipotepepted Air-Lipodial-Lipoed Air-LiPO) הוא בטיחות נמוכה יותר טוב יותר, Li-LiPO) , Lipepted Air-LiPO) אשר יכול לספק סוללות בטיחות נמוכה יותר טוב יותר, ® (LiPO) , ® (LiPO)

כאשר sizing בנק סוללות, לחשב את צריכת האנרגיה היומית (וואט שעות) ולהתרבות על ידי מספר ימי האוטונומיה הנדרשת (בדרך כלל 3 עד 7) חשבון עבור עומק של מטען (DoD) הגבלת ו mdash; עבור מוביל-acid, לא עולה על 50%; עבור Li-ion, 80% מקובל.

כוח סולארי

לוחות פוטו-וולטאיים סולאריים (PV) בשילוב סוללות הם הפתרון המתחדש הפופולרי ביותר עבור מיזוג אותות מרחוק.לקבוע את הפאנל וואט על ידי חלוקת הדרישה היומית של שעות השמש יעילות באתר ההתקנה (שימוש בנתונים מנאס"א SSE או רשומות מזג אוויר מקומי) על פני פאנל על ידי 25% כדי לקחת בחשבון אבק, גילוח חלקי, ועיוות שגוי. השתמש בנקודת כוח מקסימלית (MP) עבור יעילות גבוהה יותר של בקר (מ"ד) בהשוואה ל-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ- 15.

מערכות המופעלות על ידי השמש דורשות ניטור זהיר של מתח סוללה כדי למנוע תשלום יתר על המידה.בקר המטען צריך לכלול ניתוק נמוך מתח (LVD) המבודד את העומס ברגע שהסוללה מגיעה לקיצוץ בטוח.עבור מעגלי התניה שאינם יכולים לסבול חסימה קשה, לשקול סוללה גיבוי משנית או supercapacitor לרכוב באמצעות תקופות כהות קצרות.

כוח AC עם גיבוי בלתי צפוי

במקומות למחצה שבהם רשת AC יציבה זמינה חלק מהזמן, אספקת חשמל בלתי ניתנת לעצירה (UPS) מספקת מעבר חלק במהלך בחוץ.בחרת UPS כפול באינטרנט ולא יחידת עמידה: הטופולוגיה המקוונת חוזרת באופן קבוע לתאימת ה- AC, מנטרת מעגלים רגישים מרעש רשת, סבים, וגלגש את הסוללה בתוך הסוללות הפנימיות של UPS צריך להיות מתואם לפחות 30 דקות של הפעלה חלופית; כל כך קצרה של החלפת תאים חשמליים.

אנרגיה קצירת חלופות

עבור מעגלים תאורה אולטרה-נמוך (למשל, חיישנים תעשייתיים של IoT עם מחזורי חובה מתחת 1%), עומס אנרגיה מטטראט, ⁇ תרמואלקטריות, או טורבינות רוח קטנות יכול להשלים סוללות. Piezoelectric קציר על מכונות או גנרטורים תרמואלקטריים על צינורות חמים יכול לייצר מיקרואט דק לניהול חשמל מיוחד ICs, כגון LTC3 או 108 או במהירות, 000 זה יכול רק כדי לרסן את רמות גבוהות מספיק כדי להפחתת אנרגיה.

אסטרטגיות ניהול כוח

ניהול כוח יעיל ממיר אנרגיה מקור גולמי לתוך מסילות נקיות ויציבות תוך צמצום הפסולת. במערכות מרוחקות, כל מילימטרים ותקנות גרועות יכולים להציג רעש שמשחית מדידות.

בחירה בעלת כוח נמוך

החל ברמת הרכיב.בחר ADCs עם מצבי ירידה בכוח, דגימה עם זרמי דיוק נמוכים (פחות מ-1 מ"א לערוץ), ומיקרו-בקר שיכולים להיכנס לשינה עמוקה מתחת 1 μA. הרבה מגברי דיוק מודרניים מטפלים בסעיפים של ADA4528 או OPA2188, משלבים רעש נמוך (nV/R) עם היצע דיגיטלי נמוך יותר, כאשר נדרש טיפול ב-ARM-A תמיד עומד על גבי מכשיר רגיל.

תקנות והסכמה

השתמש בטופולוגיה של שתי שלבים עבור מערכות מרוחקות: ראשית, ממירת יעילות גבוהה (באג, דחיפה או SEPIC) כדי להזיז את הסוללה או את לוח הרגל למטה לרכבת ביניים, ולאחר מכן לייצר את ההיצע הנקי הסופי עבור מעגלים אנלוגיים (למשל, ממיר ק"מ עשוי להוריד סוללה של 12 V ל 5 90% עם יעילות, ו- ADM71 ל-Lp) כדי לבודדים (RDVDrud) עם CKDV.com) כדי ל- R.

מצבי שינה וחובה אופניים

יישומים רבים של מיזוג אותות מרוחקים אינם דורשים מדידה רציפה.לדוגמה, צג לחות הקרקע עשוי לדגום פעם בשעה. השתמש ברכיבה על אופניים חובה כדי לשמור על הממוצע נמוך מאוד.המערכת מעצימה את שרשרת האותות, מאפשר זמן יישב, לוקח קריאה, מעבדים נתונים, משדרים באמצעות עיכובים אלחוטיים בעוצמה נמוכה (Lo, NB-IoT, או BLE), ולאחר מכן להיכנס לשינה עמוקה.

ניהול כוח

במערכות היברידיות עם סולרית, סוללה, ואולי גנרטור גיבוי, בקר ניהול נתיב כוח (למשל, מ- Linear טכנולוגיה או Ti) מבטיח את העומס רואה מתח יציב ללא קשר למקור פעיל.זה גם מאפשר פאנל סולארי כדי לכפות את העומס ישירות בעת טעינה בו זמנית הסוללה כאשר אפשרי.זה מפחית אופניים של הסוללה ומשפר יעילות כוללת.

הגנה על מערכת הכוח

ציוד מרוחק נחשף ברק, מתח טרנטי, קוטביות הפוכה, מעגלים קצרים מקריים.הגנת הגבולות הם חובה למנוע כשלים קטסטרופליים שקשה לתקן בשדה.

הגנה ושקיפות

השתמש במשחות מתכת-חמצני (MOVs) או צינורות גז (GDTs) בקלט כוח כדי clamp גבוה אנרגיה עלייה מ transients המושרה ברקים.עבור אלקטרוניקה רגישה, לעקוב אחר המגן העיקרי עם דיכוי מתח transient (TVS) diode מדורג מעט מעל מתח ההפעלה הרגיל. Place the TVS diodes קרוב ככל האפשר לחיבור קלט על פני מערכת ההפעלה CDR.2K.

Overvoltage, Undervoltage, and Reverse Polarity

מעגל פשוט של קופורטור יכול לפקח על הסוללה או הרגולטורים ולהסגור את העומס אם המתח עולה על גבולות בטוחים. עבור תת-קרקעי, ניתוק נמוך מתח (LVD) מעגל מונע פריקה עמוקה שיכולה לפגוע לצמיתות סוללות ליתיום-יון. השתמש ב- LVD כדי שהמערכת לא תקרוס ולסמוך לסף.

⁇

בידוד בין מקור הכוח לבין מעגל המיזוג מונע לולאות קרקע ויכול לשבור נתיבי רעש.עבור מערכות המופעלות סוללות שבו קלט ופלט חולקים קרקע משותפת, בידוד הוא פחות קריטי.עם זאת, כאשר יחידת ההתחמשות של האות מתחברת לחיישנים או לפעילים אשר מתייחסים לסביבות קרקע אחרת (למשל, בידוד רחוק עם סוללה משלה), שימוש ב- DC-DCers (עם גירויים בתאים דיגיטליים) ורקמות אחרות של ציוד חיצוני (או- Ipolativeer) הוא גם מחוספסים (אופטיים).

פיקוח ותחזוקה

המרחק של ההתקנה הופך את הבדיקה הגופנית ליקרה.מערכת כוח חכמה צריכה לדווח על בריאותה ולנבא כישלונות לפני שהם גורמים לאובדן נתונים.

מעקב מרחוק של Power Parameters

(ב) לליטר מיקרו-בקר בעל כוח נמוך, אשר מודד באופן זמני את מתח הסוללה, הפקד על זרם, טמפרטורה ופלט. Transmit this הפרמטרים באמצעות קישור תקשורת זהה המשמש לנתוני חיישן, השתמש בדלומיב (מד דלק) IC כגון ה-MAX17201 או BQ27441 כדי להעריך את מערכת התקשורת הבסיסית (SOC) עם דיוק גבוה.

ניהול בריאות סוללה

סוללות מבוססות ליתיום דורשות פרופילים טעינה זהירים (constant-current /constant-volt-voltage) ומאזן תאים עבור ערכות תאים מרובים. השתמש במערכת ניהול סוללות ייעודית (BMS) המנטרת מתחים תאים בודדים וטמפרטורות. BMS צריך לנתק את המטען פעיל אם כל תא עולה 4.2 V (לתקן Li-ion) ולנתק את העומס אם כל תא מתחת ל-V עבור הורדת כמות של 20%, כדי למנוע את הסוללות המקוריות, כדי למנוע את הסוללות של מספר זהה של נתונים.

שיקולים סביבתיים

מיקומים מרוחקים מציגים לעתים קרובות תנאים סביבתיים קיצוניים המשפיעים על אמינות מערכת החשמל.עיצוב עבור המיקרוקלי הספציפי באתר הפריסה.

טמפרטורה מתקדמת

רכיבים אלקטרוניים כוללים טווחי טמפרטורה ספציפיים; חלקים של כיתה תעשייתית מדורגים עבור -40 °C ל +85 ° C או רחב יותר. Batteries לאבד יכולת ועלולים להיות פגומים בטמפרטורות נמוכות. ליתיום תאי יון ניתן לשחרר עד 20 ° C, אבל הם לא חייבים להיות מואשם מתחת 0 ° C, להשתמש במשטח חום מופעל על ידי סוללה עצמה (עם סוללת חום) כדי למנוע טמפרטורות חום (עם טמפרטורות חום טמפרטורות חום נדרש) כדי למנוע מקפיאה, 000).

הומור, קונצנזוס, קורוזיה

לחות גבוהה גורמת לציפוי על לוחות מעגלים, המוביל לדלפות זרמים וקורוזיון. טפטוף או ציפוי קונפורמנטלי (למשל, אקרילי או סיליקון) מגן על אסיפות. השתמש ב- IP65 או אולמות גבוהים יותר עם חבילות desict מחסנים ו-Volre vents (Gore vents) כי זהה לחץ שווה תוך שמירה על לחות.

מסקנה

הפעלה אמינה של מעגלי התניה במקומות מרוחקים דורשת גישה שיטתית לעיצוב מערכת החשמל.התחל על ידי הבנה מעמיקה של העומס ’ מתח, הנוכחי, רעש, רגישות טמפרטורה. בחר מקור כוח התואם את האתר ’ תנאים ו-mdash; בין אם טרה-רק, השמש עם MPPT, רשת עם UPS, או קצירת כוח יעיל באמצעות רכיבי לחץ נמוך, ניטור לאחור, לחץ על סוללות.

על ידי ביצוע שיטות אלה הטובות ביותר, מהנדסים יכולים לעצב מערכות מיזוג אותות מרוחקים המספקים מדידות מדויקות לאורך שנים של שירות ללא השגחה.עבור הדרכה נוספת, מתייחס להערות יישום של ספקי ניהול כוח IC כגון FLT:0Texas Power Management Hubve 1 ו-FLT:2Alog מכשירים ניהול יישומים Power Management NotesFLT 3.