• Elec-Con stellt dezentrale Stromversorgung mit Datenschnittstelle vor
  • Digitale DC/DC-Wandler für die smarte Produktion

Die digitale DC/DC-Wandlerfamilie diPSU von Elec-Con, dem Entwicklungshaus für kunden­spezifische Leitungselektronik bis 1 kVA, stellt seine Zustandsdaten alle 4 ms über eine I²C-Schnittstelle bereit und ermöglicht damit das Einbinden der dezentralen „Point-of-Load“ (PoL) Wandler in Digitalisierungskonzepte für Industrie 4.0, vorbeugende Instandhaltung und Zustandsüberwachung von Maschinen und Anlagen via KI. Die rein passiv gekühlten 120-W-Open-Frame-Netzteile im praktischen Formfaktor der „halben Tempopackung“ liefern 12 bzw. 19 V bei Versorgungsspannungen bis 40 V. Der Wirkungsgrad übersteigt 97% - bei Einsatztemperaturen bis +70 °C. Eine passende PC-Software kann über die Website des Unternehmens kostenfrei herunter geladen werden.

Bis zu 250 mal in der Sekunde kann ein diPSU-Wandler über die I²C-Schnittstelle seine aktuellen Leistungsdaten bereitstellen: Ein- und Ausgangsspannung, Ausgangsstrom sowie die Temperatur. Letztere ist vor allem von Bedeutung, weil sich die Lebensdauer von Elkos mit zehn Grad Temperaturerhöhung in etwa halbiert. Zusätzliche Informationen liefert ein Status-Register. Beispielsweise, dass die Eingangsspannung gefährlich niedrig ist, die Last aber noch Strom versorgt werden kann. Damit lassen sich rechtzeitig gezielte Maßnahmen einleiten, etwa um Datenverlust bei IPCs zu vermeiden. Über harte Fehlerzustände informiert das „Error-Byte“. Eine PC-Software zum Auslesen der Leistungs- und Zustandsdaten stellt Elec-Con auf seiner Website kostenfrei zur Verfügung. Das erleichtert auf Kundenseite die Entwicklung von Applikationen für vorbeugende Instandhaltung bzw. Predictive-Maintenance (PM), Industrie 4.0 (I4.0) smarte Produktion oder das Erkennen von unerwarteten Betriebsbedingungen mittels künstlicher Intelligenz (KI).

Entwickelt wurde die Baureihe diPSU von Elec-Con zur dezentralen Versorgung von modernen Panel-, Box und Industriecomputern aus zentralen Netzteilen. Die schnelle digitale Regelung der PoL-Wandler sorgt für einen deutlich stabileren Lauf von Applikationen, welche pulsförmige Lastströme benötigen, wie etwa leistungsfähige 3D-Grafikkarten, VR-Anwendungen oder das Drehen von 3D-Röntgen- oder MRT-Bildern in Echtzeit. Solche heftigen Leistungssprünge mit analogen Regelschleifen bewältigen zu wollen, ist nicht trivial und führt dennoch häufig zu Überschwingern. Die dabei auftretenden Regelabweichungen haben schon zahllose Systeme außer Tritt gebracht. Die schnelle digitale Regelung der diPSU-Baureihe hingegen bietet im Nennbetrieb eine Phasenreserve von mehr als 60° bei einer Betragsreserve von über 23 dB.

Die Anwendung modernster Design-Methoden in Verbindung mit der schnellen und präzisen digitalen Regelung führen selbst im Bereich niedriger Ausgangsleistungen zu einem Wirkungsgrad von deutlich über 95%; im wichtigen Leistungsbereich zwischen 50 und 100 W für die Versorgung von IPCs erzielen die diPSU-PoL-Wandler sogar über 97%. Die Eingangsspannung darf dabei bis zu 40 V DC betragen; transient bis zu 48 V. Alle Modelle der Baureihe diPSU sind via Software konfigurierbar und lassen sich so z.B. auch als Konstantstromquelle für Laserdioden betreiben, oder mit einer I-U-Kennlinie zum Laden preiswerter Blei- bzw. Blei-Gel-Akkumulatoren verwenden.

Die Abmessungen der Open-Frame-PoL-Wandler folgen dem bewährten Elec-Con-Formfaktor von 44,5 x 79 mm (Grundfläche) mal 30 mm. Damit sind die Wandler knapp halb so groß wie ein Päckchen Papiertaschentücher. Sie können bis +70 °C in Applikationen oder Geräten ohne Lüfter betrieben werden – bei bis zu 5.000 m Seehöhe. Die MTBF gemäß SN 29500 beträgt bis zu 300.000 Stunden; rechnerisch also 34 Jahre Dauerbetrieb. Die mechanisch codierten Anschlussstecker gewährleisten einen Verpolschutz. Die beiden optionalen Enable-Eingänge lassen sich intern logisch verknüpfen – ganz nach Anforderung der Applikation.

Die DC/DC-Wandler mit Datenschnittstelle ermöglichen es der übergeordneten Steuerung, mittels moderner PM- und KI-Verfahren die angeschlossenen Verbraucher zu überwachen oder Informationen über den Wartungszustand einer Anlage zu gewinnen. So lassen sich über eine einfache Mustererkennung unerwartete Stromverbräuche erkennen, beispielsweise wenn ein IPC erheblich Strom zieht, obwohl er sich eigentlich im Standby befinden sollte. Ein anderes, typisches Fehlerbild ist der stetig ansteigende Strombedarf eines Antriebs, weil dessen Lager verschlissen sind. Auch eine überproportionale Temperaturerhöhung im Schaltschrank, bedingt etwa durch einen Ausfall der Klimatisierung, lässt sich ohne zusätzliche Sensoren erkennen.

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