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Programmierbare Stromversorgung mit praxisgerechten Features : Ausgabe 14/2014, 07.08.2014

«Stromcomputer» erleichtern Prüfabläufe

Zeit effektiv zu nutzen und Fehlerquellen auszuschliessen, sind Grundvoraussetzungen für die meisten Test- und Prüfaufbauten. Hier helfen über digitale und analoge Schnittstellen programmierbare Stromversorgungen – sie sind darüber hinaus flexibel und minimieren den Gesamtaufwand. Das Spektrum der «Stromcomputer» reicht von der integrierten elektronischen Last bis hin zur funktionalen Sicherheit.

Autor: Dieter Bretschneider, Ellen-Christine Reiff und Dietrich Homburg

Was haben Hochleistungsakkumulatoren, Motor-, Airbag- und Bordsteuergeräte, elektrische Antriebe oder Trafos gemeinsam? Sie alle unterzieht man umfangreichen, elektrischen Simulationsprüfungen – um zu erkennen, wie die eingesetzten Bauteile auf sämtliche im späteren Einsatz vorkommenden Belastungsfaktoren reagieren. Dies erfordert flexible Prüfgeräte, die beispielsweise bei Tests unter rauen Umgebungsbedingungen das elektrische Umfeld nachbilden, um die Elektronik für den harten Einsatz zu prüfen. An die eingesetzten Stromversorgungen stellt dies besondere Anforderungen.

Stabile Spannungsversorgung mit viel Flexibilität

Unterschiedliche Geräte zu prüfen, bedeutete bisher auch unterschiedliche Anforderungen an die Stromversorgungen. Sie müssen nicht nur stabile Ausgangsspannungen liefern, sondern auch auf den jeweiligen Leistungsbedarf abgestimmt sein. Auf wechselnde Prüflinge oder Abläufe zu reagieren, war damit zeitaufwendig, zumal meist noch manuelle Einstellarbeiten zu erledigen waren.

Bei den normalerweise üblichen analog programmierbaren Stromversorgungen kann man lediglich Soll-Werte aus der Ferne einstellen oder die jeweiligen Ist-Werte abfragen. Für viele Prüfabläufe ist dies jedoch nicht ausreichend und ein solches Vorgehen daher wenig praktikabel. Der Stromversorgungsspezialist Kniel bietet deshalb mit der Baureihe Energy 1200 Stromversorgungen, die sich über unterschiedliche digitale Schnittstellen praxisgerecht programmieren lassen.

Von der Stromversorgung zum «Stromcomputer»

Die leistungsstarken Primärschaltregler der 1,2-kW-Klasse eignen sich dadurch auch als intelligente, zeitsparende Prüf-, Test- oder Laborgeräte und daher auch für den Einsatz in Forschungseinrichtungen. Der Anwender kann hier nicht nur für Strom, Spannung und Leistung Soll- und Grenzwerte definieren, sondern auch unterschiedliche Sequenzen programmieren, welche die Stromversorgung dann selbsttätig abarbeitet. Die Programmabläufe mehrerer Geräte lassen sich präzise synchronisieren, was bei grösseren Anlagen viel Aufwand spart.

Akkus im Test

Da die Geräte sowohl als Stromquelle als auch als Stromsenke arbeiten, sind Akkutests ein wichtiges Einsatzgebiet. Mit ihnen lassen sich beispielsweise mehrere parallel geschaltete Batteriezellen sehr sensibel mit der notwendigen Spannung versorgen und präzise vorgegebene Lade- und Entladesequenzen zyklisch abarbeiten. Ein ebenfalls typischer Anwendungsbereich sind Bordnetzsimulationen im Bereich der Motorfahrzeugelektronik.

Hier kann die Stromversorgung etwa die temperaturabhängigen Eigenschaften von Batterien simulieren, ebenso wie den typischen Spannungseinbruch bei Motorstart oder beim Zuschalten starker Verbraucher wie die Klimaanlage. Praxisgerecht ist die integrierte Stromsenke bzw. Entladeschaltung auch zur schnellen Entladung des Ausgangskreises. Ein Anwendungsbeispiel ist die Entladung der Rückspeisenergie, wenn man Motoren im Bremsbetrieb prüft.

Definierbare Grenzwerte schützen die Prüflinge

Damit die angeschlossene, empfindliche Elektronik beim Betrieb oder beim Testen nicht durch versehentlich falsch programmierte Sollwerte zerstört wird, können Grenzwerte für Spannung und Strom eingestellt werden. Um die Prüflinge auch bei den eingestellten Ist-Werten zu schützen, lassen sich zusätzlich Werte für die Spannungs-, Strom- und Leistungsüberwachung festlegen. Wird ein Ist-Wert ausserhalb der zulässigen Fenstereinstellungen detektiert, gibt es eine Fehlermeldung und der Geräteausgang der Stromversorgung wird deaktiviert. Die Stromversorgung kann aber auch als Konstantstromquelle ohne Fensterbereich arbeiten. Zu diesem Zweck wird der Strom-, Spannungs- oder Leistungsregler überwacht. Bei inaktivem Regler wird dann eine entsprechende Meldung generiert.

Funktionale Sicherheit, definierter Wiederanlauf und elektronische Last

Medizintechnische Anwendungen, Prüfaufbauten oder Fertigungseinrichtungen, bei denen Anlagensicherheit eine wichtige Rolle spielt, können von weiteren Eigenschaften der «Stromcomputer» profitieren. Sie erfüllen die Anforderungen nach funktionaler Sicherheit gemäss EN/IEC 62061 SIL2 und EN ISO 13849-1, PL d. Zwei geprüfte und zertifizierte Enable-Eingänge sorgen für eine sichere Abschaltung im Fehlerfall. Der Anwender muss also die Anlagen- oder Maschinensicherheit nicht über andere Wege realisieren – es reicht, die Stromversorgung abzuschalten. Gerade bei Test- und Prüfaufbauten kann sich so der Abnahmeaufwand deutlich reduzieren.

Ausserdem sind die Interlock-Funktionalität des Enable-Eingangs und das Wiedereinschaltverhalten des Geräteausgangs konfigurierbar – und damit ein «bewusstes» Wiedereinschalten möglich. Der Anwender kann also wählen, wie die Stromversorgung nach einem Stillstand wieder starten soll. Sinnvoll in einigen Applikationen kann auch die aktivierbare Ladestromkompensation sein. Ist sie aktiviert, wird der Stromsollwert automatisch so angepasst, dass an der angeschlossenen Last auch während der Ladephase der internen Ausgangskapazität der gesamte programmierte Strom verfügbar ist.

Auch für raue Umgebungen geeignet

Die Stromversorgungen sind für raue Umgebungen ausgelegt und regeln sehr präzise. Integrierte Filter sorgen für geringe Ripple- und Störüberlagerung des Ausgangs. Im Temperaturbereich zwischen –20 und

+

50 °C kann die volle Nennleistung dauerhaft, also ohne Derating, entnommen werden. Die Geräte sind dauerkurzschlussfest und schalten sich bei thermischer Überlastung automatisch ab.

Ebenfalls interessante Features sind ein Power-Fail-Signal, aktive Lastaufteilung bei Parallelschaltung oder Redundanzbetrieb mehrerer Stromversorgungen, Störmeldung bei Übertemperatur sowie eine 5-V-Hilfsspannung. So lassen sich folglich elektrische Simulationen effektiver gestalten und Abläufe vereinfachen. Dazu trägt auch die komfortable Programmierung bei: Standardmässig sind die Stromversorgungen mit RS 232, USB und CAN-Open-Schnittstelle ausgestattet, weitere sind als Option verfügbar. Falls gewünscht, kann man die Stromversorgungen auch vor Ort direkt am Gerät oder mit einer optionalen Handbedieneinheit programmieren.

Produktübersicht: 14_14.54.pdf

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Die digital programmierbaren leistungsstarken Primärschaltregler der 1,2-kW-Klasse sind intelligente, zeitsparende Prüf-, Test- oder Laborgeräte


Die Einzelspannungen im Überblick


Die Stromversorgung ist auch mit einem Handbedienteil erhältlich

Autoren

Dieter Bretschneider, Geschäftsführer bei Kniel System-Electronic GmbH, Ellen-Christine Reiff und Dietrich Homburg, beide Redaktionsbüro Stutensee