مدار کنترل و مانیتورینگ apc ups :
مدار کنترل و مانیتورینگ apc ups دارای ویژگی هایی است که به بررسی و شرح آن می پردازیم. یوپیاس (UPS) یا منبع تغذیه بدون وقفه (Uninterruptible Power Supply)، دستگاهی است که برق وسایل برقی را در زمان قطع شدن یا نوسان برق شهری بدون وقفه تأمین میکند.
اجزای اصلی یو پی اس:
باتری (Battery):
- قلب یوپیاس است.
- انرژی الکتریکی را ذخیره میکند تا در زمان قطع برق، توان لازم را تأمین کند.
- معمولاً از نوع سیلد لید اسید (Sealed Lead Acid) یا در مدلهای جدیدتر لیتیوم یون است.
شارژر (Charger):
- وظیفه دارد وقتی برق شهری وصل است، باتری را شارژ کند.
- انرژی را تنظیم و به صورت کنترلشده وارد باتری میکند تا طول عمر آن بیشتر شود.
اینورتر (Inverter):
- جریان DC (باتری) را به AC (برق شهری) تبدیل میکند.
- وقتی برق میرود، این بخش سریعاً وارد مدار میشود تا وسایل بدون قطعی ادامه کار دهند.
رکتیفایر (Rectifier):
- برعکس اینورتر عمل میکند؛ برق AC را به DC تبدیل میکند تا باتری شارژ شود یا مدار الکترونیکی تغذیه شود.
سوئیچ انتقال (Static Switch / Relay):
- کارش این است که بدون تاخیر (در حد چند میلیثانیه) بین برق شهری و برق باتری سوئیچ کند.
- مانع خاموش شدن یا ریست شدن دستگاهها میشود.
مدار کنترل و مانیتورینگ (Control Board):
- جریان، ولتاژ، وضعیت باتری و خطاها را بررسی میکند.
- معمولاً یک نمایشگر یا نرمافزار برای نظارت دارد.
فیلترها و تثبیتکننده ولتاژ (Filters & AVR):
- نویز برق، نوسانات ولتاژ و هارمونیکها را حذف میکند.
- برای حفاظت دستگاههای حساس مثل سرورها و سیستمهای صوتیتصویری بسیار مهم است.
انواع یو پی اس بر اساس عملکرد:
آفلاین (Offline / Standby):
سادهترین نوع، فقط وقتی برق قطع شود فعال میشود.
لاین اینتراکتیو (Line-Interactive):
برای نوسانات مکرر برق مناسب است، برق را تثبیت میکند.
آنلاین (Online / Double Conversion):
پیشرفتهترین نوع؛ برق ورودی را کاملاً بازسازی میکند و برای تجهیزات حیاتی استفاده میشود (مثل سرورها یا تجهیزات صنعتی دقیق).
مدار کنترل و مانیتورینگ چه کاری در یو پی اس می کند؟
مدار کنترل و مانیتورینگ (Control and Monitoring Circuitry) در واقع مغز و سیستم عصبی دستگاه UPS است. کار اصلی آن نظارت بر همه چیز و اطمینان از عملکرد صحیح و هماهنگ تمام قطعات در هر لحظه است.
وظایف کلیدی مدار کنترل و مانیتورینگ:
1.مدیریت وضعیت برق (Power State Management)
- تشخیص قطعی یا نوسان: این مدار به طور مداوم ولتاژ و فرکانس برق ورودی (برق شهر) را بررسی میکند. به محض اینکه ولتاژ از حد مجاز خارج شود (افت، افزایش یا قطعی کامل)، فرمان انتقال به حالت باتری را صادر میکند.
- زمانبندی انتقال (Switching Timing): در یوپیاسهای پیشرفته (آنلاین)، این مدار زمان دقیق فعال شدن اینورتر و قطع اتصال از برق شهر را مدیریت میکند تا زمان انتقال (Transfer Time) به صفر نزدیک شود و دستگاههای متصل هیچگونه قطعی احساس نکنند.
۲. مدیریت باتری (Battery Management)
این شاید مهمترین وظیفه باشد، زیرا باتری گرانترین و مصرفیترین قطعه است:
- شارژ دقیق: با استفاده از الگوریتمهای هوشمند، جریان و ولتاژ شارژ باتری را تنظیم میکند تا باتری بیش از حد شارژ نشود (Overcharge) یا به طور ناقص شارژ نشود (Undercharge). این کار عمر باتری را به شدت افزایش میدهد.
- نظارت بر سلامت (Health Monitoring): دمای باتری، ولتاژ لحظهای آن و مقاومت داخلی را چک میکند.
- آلارم کمبود شارژ: وقتی شارژ باتری به سطح بحرانی رسید، این مدار یک هشدار (صوتی یا نوری) میدهد تا کاربر فرصت ذخیره اطلاعات و خاموش کردن سیستم را داشته باشد.
۳. کنترل اینورتر و خروجی
- تنظیم موج خروجی: این مدار مسئول تولید سیگنال دقیق (معمولاً موج سینوسی خالص) در اینورتر است تا مطمئن شود خروجی، دقیقاً همان برق شهری با ولتاژ و فرکانس استاندارد است.
- حفاظت از بار (Load Protection): اگر دستگاه متصل به UPS جریان بیش از حدی بکشد (Overload)، این مدار مدار را قطع یا محدود میکند تا هم به UPS و هم به دستگاه آسیب نرسد.
۴. ارتباط و هشداردهی (Communication & Alarms)
- نمایشگرها و LEDها: اطلاعات لحظهای (مثل سطح شارژ باتری، میزان بار مصرفی، وضعیت ورودی/خروجی) را به صورت بصری به کاربر نمایش میدهد.
- پورتهای ارتباطی (USB/RS232/Network): این مدار امکان اتصال UPS به کامپیوتر یا شبکه را فراهم میکند تا بتوان از طریق نرمافزار، تنظیمات را تغییر داد، گزارش عملکرد گرفت و مهمتر از همه، سیستمها را به صورت خودکار و ایمن خاموش کند (Shutdown) هنگام تمام شدن شارژ باتری.
به طور خلاصه، مدار کنترل و مانیتورینگ تضمین میکند که UPS همیشه به موقع، به درستی و ایمن بین برق شهر و باتری جابجا شود و از همه اجزای خود به خوبی مراقبت کند.
نحوه شارژ باتری چگونه است؟
شارژ مرحلهای (Multi-Stage Charging)
بیشتر UPSهای مدرن از یک الگوریتم شارژ چند مرحلهای استفاده میکنند تا باتری هم سریع شارژ شود و هم به آن آسیبی وارد نشود. این مراحل معمولاً شامل موارد زیر است:
الف. مرحله جریان ثابت (Constant Current – Bulk/Boost Charge)
- هدف: شارژ سریع باتری از حالت تخلیه تا رسیدن به حدود ۸۰ درصد ظرفیت.
- نحوه کار: در این مرحله، مدار کنترل یک جریان ثابت و بالا را به باتری اعمال میکند. ولتاژ باتری به تدریج در حین شارژ شدن، افزایش مییابد. این مرحله بیشترین سرعت شارژ را دارد.
ب. مرحله ولتاژ ثابت (Constant Voltage – Absorption Charge)
- هدف: پر کردن کامل ۸۰ تا ۱۰۰ درصد ظرفیت باتری بدون آسیب رساندن به آن.
- نحوه کار: هنگامی که ولتاژ باتری به یک حد از پیش تعیین شده (ولتاژ جذب) رسید، مدار کنترل ولتاژ را ثابت نگه میدارد. با ثابت ماندن ولتاژ، جریان ورودی به باتری به طور طبیعی کاهش مییابد. این مرحله زمان بیشتری میبرد اما بسیار مهم است.
ج. مرحله شناور (Float Charge)
- هدف: حفظ باتری در حالت شارژ کامل پس از رسیدن به ۱۰۰ درصد ظرفیت و جبران تخلیه طبیعی خود باتری.
- نحوه کار: پس از اتمام مرحله جذب، مدار کنترل ولتاژ را به سطح پایینتری (ولتاژ شناور) تنظیم میکند. این ولتاژ کم، فقط برای غلبه بر خاصیت خودتخلیهای باتری کافی است و از شارژ بیش از حد جلوگیری میکند. این حالت زمانی فعال است که برق شهری وصل باشد.
۲. اقدامات حفاظتی و هوشمند (Safety & Smart Features)
مدار کنترل دائماً این موارد را برای محافظت از باتری چک میکند:
- جلوگیری از شارژ بیش از حد (Overcharging Protection): اگر باتری در ولتاژ ثابت بیش از حد بماند، آب الکترولیت آن تبخیر شده و عمرش کوتاه میشود. مدار کنترل با دقت زمان و ولتاژ مرحله جذب را کنترل کرده و سپس به حالت شناور میرود.
- جلوگیری از تخلیه بیش از حد (Deep Discharge Protection): همانطور که قبلاً اشاره شد، این مدار با مانیتورینگ، اخطار میدهد و در نهایت دستگاه را خاموش میکند تا باتری به حدی تخلیه نشود که دیگر قابلیت شارژ مجدد را از دست بدهد.
- جبران دمایی (Temperature Compensation): در برخی مدلهای پیشرفته، اگر دمای محیط بالا باشد، ولتاژ شارژ را کمی کاهش میدهند، زیرا باتریها در دمای بالاتر به ولتاژ شارژ کمتری نیاز دارند تا آسیب نبینند.
به طور خلاصه، شارژ باتری یک فرآیند پویا و هوشمند است که توسط مدار کنترل مدیریت میشود تا باتری در بهترین حالت سلامت و ظرفیت خود باقی بماند.
