Jak monitorować zasilanie buforowe i stan akumulatorów?

Zastosuj cyfrowy monitor mocy oparty o układ INA740 i podłącz do LK4 lub LK3.9

Przykładowa instalacja: Szafa rack wyposażona w zasilacz buforowy oraz zestaw akumulatorów.

Cel: Monitorowanie kluczowych parametrów zasilania w celu zapewnienia ciągłości działania infrastruktury IT.

Dlaczego INA740?

INA740 to cyfrowy monitor mocy prądu stałego komunikujący się po magistrali I²C. W odróżnieniu od klasycznych boczników i analogowego pomiaru:

• Zapewnia precyzyjny pomiar prądu, napięcia, mocy i energii.
• Posiada cyfrową magistralę danych, co eliminuje zakłócenia analogowe na długich przewodach i konieczność kalibracji.
• Upraszcza podłączenie do kontrolera.

Podłączenie do kontrolera (LK4 / LK3.9)

• Magistrala cyfrowa I²C do złącza RJ12.
• Włączenie czujnika szeregowo w obwód prądowy.

Przerywana linia pokazana na rysunkach oznacza połączenie wspólnej masy pomiędzy mierzonym układem a kontrolerem LK. Jest ono wymagane do pomiaru napięcia. Przy rozdzielonych układach (czasami wymagane) możliwy jest tylko pomiar prądu. Obwody są wtedy rozdzielone elektrycznie.

Oczywiście, w typowym przypadku zasilania LK z tego samego zasilacza buforowego masa jest wspólna i pomiar napięcia działa.

Zachowanie obu układów pomiarowych

Dla Fig. 1 przy włączonym zasilaniu sieciowym pomiar pokazuje dodatni prąd ładowania akumulatora i jego aktualne napięcie, a przy wyłączonym zasilaniu niższe napięcie akumulatora i ujemny prąd obciążenia (rozładowanie baterii).

Dla Fig. 2 przy włączonym zasilaniu sieciowym pomiar pokazuje prąd obciążenia i napięcie z zasilacza, a przy wyłączonym zasilaniu niższe napięcie – praca z akumulatora i prąd płynący z akumulatora (prąd rozładowania).

Konfiguracja w LK

Konfiguracja wymaga wykonania kilku kroków:

1. W menu Czujniki I²C i 1-Wire należy wybrać zakładkę I²C.
2. Zaznaczyć opcję INA740 i zapisać formularz. Jeśli czujnik nie zostanie wykryty automatycznie po zapisaniu formularza, można dodatkowo użyć przycisku Wykryj czujnik I²C.
3. Po pojawieniu się odczytów w tabelach poniżej formularza należy kliknąć Skonfiguruj mapowanie do zmiennych m1–m30. Następnie przypisać parametry czujnika INA740 do wybranych zmiennych mX, zgodnie z opisem w naszej dokumentacji. Umożliwi to wykorzystanie danych z czujnika w automatyce LK lub ich przesyłanie do systemów zewnętrznych.
4. Przydatne może być także wybranie odczytu mocy (pod zmapowaną zmienną mX) jako wartości pola I w zakładce Moc i energia. Dzięki temu będzie wyliczana energia oraz będzie można korzystać z funkcji włączania i wyłączania zliczania energii, a także resetowania licznika energii.

Przy monitorowaniu pracy samej baterii (dodatni i ujemny prąd oraz moc) można teoretycznie wyznaczać stopień jej naładowania (SoC). W praktyce metoda ta jest jednak obarczona dużym błędem. Po długim okresie pracy z zasilaniem sieciowym nawet niewielki prąd ładowania powoduje narastanie licznika energii, co prowadzi do zawyżenia wyniku.

Praktycznym rozwiązaniem jest reset licznika energii po wykryciu ujemnego prądu, czyli rozpoczęciu rozładowania baterii. Raportowana wartość energii odpowiada wówczas energii oddanej przez akumulator, dzięki czemu stanowi praktyczny wskaźnik stopnia jego wykorzystania.

Automatyzacja i scenariusze awaryjne (zdarzenia i powiadomienia)

Na podstawie odczytów z INA740 można w LK skonfigurować następujące zdarzenia (reguły automatyki):

• Zdarzenie 1 (Brak zasilania sieciowego): Spadek napięcia V_IN poniżej progu ładowania zasilacza (przejście na pracę bateryjną) ⇒ Wyślij powiadomienie MQTT / e-mail.
• Zdarzenie 2 (Głębokie rozładowanie): Spadek napięcia na akumulatorach do krytycznego poziomu ⇒ Rozłącz wyjście OUT (np. OUT6) w celu ochrony ogniw przed zniszczeniem.
• Zdarzenie 3 (Reset energii baterii): Gdy prąd ujemny ⇒ Zresetuj licznik energii baterii.
• Zdarzenie 4 (Powiadomienie o rozładowaniu baterii): Po resecie energii akumulatora ⇒ Wyślij alarmową wartość oddanej energii.

Automatyzacja umożliwia zarówno sterowanie elementami wykonawczymi (np. rozłączenie obwodu), jak i wysyłanie powiadomień z kontrolera LK za pomocą różnych protokołów internetowych. Dostępność poszczególnych protokołów zależy od modelu urządzenia i została opisana w jego dokumentacji technicznej.

Monitoring i zdalne zarządzanie

Odczyty prądu i innych parametrów mogą być także wysyłane na serwery przez protokoły takie jak SNMP, HTTP i MQTT.

tinycontrol oferuje bezpłatny serwer MQTT do zbierania danych pomiarowych. Na stronie mqtt.ats.pl należy się zarejestrować i dodać urządzenie LK. W ten sposób można przesyłać odczyty z czujników co 5 minut i obserwować je zdalnie na wykresie.

Jeśli do kontrolera LK są podłączone elementy wykonawcze, takie jak przekaźniki, można nimi również sterować zdalnie za pomocą protokołu MQTT, np. z poziomu aplikacji mobilnej.

Korzyści ze stosowania monitora mocy INA740 z urządzeniem IoT serii LK

• Prosty układ i pomiar kilku podstawowych parametrów elektrycznych i temperatury.
• Duża precyzja pomiaru.
• Możliwość konfiguracji automatyki i powiadomień.
• Możliwość obserwacji wykresu w celu analizy działania układu.
• Zdalne zarządzanie.