28. januára 2014

SmartFan. Ventilátory pod kontrolou.

TME s.r.o.

Firma Control Resources ponúka obsiahlu sériu modulov SmartFan určených na monitorovanie a riadenie práce motorov.

Tieto moduly umožňujú riadenie ventilátorov napájaných jednosmerným aj striedavým napätím, používaných napr. v medicínskej aparatúre, ventilačných zariadeniach, pri chladení elektronických zariadení či v telekomunikačných zariadeniach. Okrem toho sú vhodné na riadenie vysokovýkonných motorov (napr. púmp). Ovládanie, t.j. regulácia rýchlosti ventilátora, môže prebiehať napr. na základe zmeranej teploty, hodnoty privedeného napätia alebo prúdu (analógovo), odporu, signálov z rôznych prevodníkov a taktiež digitálne prostredníctvom magistrály I2C. Na základe teploty alebo nesprávnej činnosti ventilátora je možné aktivovať poplach.

Jednotlivé výrobky sú rozdelené do výrobných rád v závislosti od typu riadeného motora (AC – striedavé napätie, DC – jednosmerné napätie) a účelu. Pre motory na jednosmerné napätie sa jedná o:
·        SmartFan DC pre 2-vodičové alebo 3-vodičové ventilátory/motory
·        SmartFan DC s obsluhou poplachu pre 2-vodičové alebo 3-vodičové ventilátory/motory
·        SmartFan PWM s obsluhou poplachu pre 4-vodičové ventilátory/motory

Pre motory na striedavé napätie:
·        SmartFan AC pre ventilátory/motory s troma variantmi technológie riadenia:
·                    TRIAC
·                    VFD
·                    ECM

Napájacie napätie kontrolérov na jednosmerné napätie je v rozsahu od 10 V do 75 V, pričom za účelom zvýšenia spoľahlivosti je možné niektoré verzie kontrolérov napájať z dvoch rôznych zdrojov. Všetky modely (okrem najjednoduchšieho Wisp II 12 V/24 V) môžu napájať ventilátory s menovitým napätím 12 V, 24 V alebo 48 V. Jednotlivé série kontrolérov môžu riadiť činnosť 2-vodičových, 3-vodičových alebo 4-vodičových ventilátorov. Je to dôležité kritérium, ktoré hovorí o možnostiach daného kompletu kontrolér – motor/ventilátor. Najjednoduchšie dvojvodičové kontroléry riadia činnosť ventilátora na základe teploty alebo riadiaceho napätia/prúdu bez informácií o tom, v akom stave sa nachádza samotný ventilátor. Takéto informácie je možné získať až v prípade 3- alebo 4-vodičových zariadení, ktoré prostredníctvom dodatočného vodiča poskytujú kontroléru spätnú informáciu, či je činnosť ventilátora v danej chvíli správna alebo nie. Časť kontrolérov umožňuje obsluhu tretieho vodiča a generovanie poplachu (Vortex, Fusion-4/9, Multi-SR), zatiaľ čo v prípade iných (Omni SD, Multi SD, Aurora) je táto možnosť dostupná len vďaka rozširovaciemu modulu TachScan. Poplach sa spúšťa na základe signálov prichádzajúcich z hallovho senzora, ktorý je integrovaný s ventilátorom. V závislosti od kontroléra a jeho nastavenia na signalizáciu poplachu slúži LED dióda (vizuálny poplach), akustický signál alebo zmena logického stavu výstupu.

Obr. 1. Kontrolér SmartFan DC Aurora

Štvorvodičové ventilátory sú zariadenia s vyšším stupňom autonómie, ktoré na jednej strane poskytujú informácie o stave ventilátora, a na druhej strane sú vybavené dodatočným riadiacim vodičom umožňujúcim riadenie zariadenia: t.j. zmenu otáčok v širšom rozsahu než je to možné v prípade iných ventilátorov a zároveň zapnutie alebo vypnutie motora. Efektorový systém regulácie napätia motora je zintegrovaný s ventilátorom, čo zjednodušuje konštrukciu riadiacich zariadení. Pre tieto ventilátory je určená séria SmartFan PWM Cirrus.

Kontroléry motorov napájaných striedavým napätím sú skôr určené pre priemyselné aplikácie. Rozsah pracovného prúdu je od 2,5 A do 18 A a pracovného napätia od 22 V do 300 V. Možnosti ovládania ventilátorov sú veľmi široké a v závislosti od modelu môže byť riadenie realizované na základe:
·         napätia
·         prúdu
·         odporu/teploty (termistor)
·         prevodníkov rôzneho druhu, niekedy aj zintegrovaných (Nimbus – tlakový senzor), napr. vlhkosti, prietoku vzduchu, atď.
·         protokolu Modbus (Stratus II)
·         DIP prepínačov (napr. nastavenie rýchlostných prahov).

V prípade striedavého napätia sa spôsob riadenia líši od spôsobov použitých v motoroch napájaných jednosmerným napätím. V tomto prípade je stupeň skomplikovania kontroléra vyšší, a preto všade tam, kde je to aspoň trochu možné, odporúčame použiť ventilátory napájané jednosmerným napätím. To umožní obmedziť náklady, zmenšiť rozmery kontrolérov, zvýšiť účinnosť a bezpečnosť, a v konečnom dôsledku zmenšiť rozmery celého zariadenia. Pri výbere kontrolérov AC venujte pozornosť tomu, akým spôsobom má byť funkcia riadenia činnosti motora realizovaná. V prípade motorov napájaných striedavým napätím sú na výber tri riešenia:
TRIAC (fázové riadenie) – umožňuje zminimalizovať cenu použitého páru kontrolér – motor, kontroléry vhodnejšie pre vyššie otáčky; hlavnými nevýhodami sú relatívne vysoké minimálne otáčky motora a značne nelineárny priebeh riadenia (t.j. závislosti otáčok motora od riadiaceho signálu).
VFD (ang. Variable Frequency Drive, pohon s frekvenčným meničom) – vyznačuje sa vyššou energetickou účinnosťou než riadenie typu TRIAC, umožňuje získanie aj nízkych otáčok motora; hlavnými problémami týchto kontrolérov je vysoká cena zariadenia a možná vyššia hladina hluku pri práci motora.
ECM (ang. Electronically Commutated Motor, elektronicky komutovaný motor, bezkefkový) – riadenie motorov, v ktorých je namiesto kefiek použité príslušné riadenie, nehybné cievky; toto riešenie poskytuje najefektívnejšie a najpresnejšie riadenie motora, ktoré je však relatívne nákladné a nie vždy je možné ho realizovať v očakávaných rozmeroch.

Príkladom častého využitia kontrolérov SmartFan AC je napájanie malých púmp, napr. v obehoch teplej vody pri klasickom alebo solárnom ohrievaní (Nimbus-HP, Stratus), alebo zabezpečenie pretlaku v miestnostiach so zvýšenou čistotou a kontrolou vlhkosti, pri súčasnom využití zintegrovaných alebo externých senzorov (Nimbus, Nimbus-HP), napr. v bazénoch alebo v kúpeľoch.

Obr. 2. kontrolér SmartFan AC Nimbus OEM

Oblasti využitia kontrolérov série SmartFan DC a AC sú tak široké, že ďaleko presahujú rámec tohto krátkeho prehľadu. Všetky kontroléry DC a AC môžu byť okrem špecifického využitia v medicínskych zariadeniach, v ohrievaní, pri kontrole vlhkosti a tlaku v miestnostiach úspešne použité aj pri chladení elektronických zariadení. Regulujúc rýchlosť otáčok ventilátorov umožňujú znížiť pracovnú teplotu zariadení a súčasne obmedziť hladinu generovaného hluku a ušetriť energiu. Medzi typické oblasti použitia v tomto smere patria servery, diskové polia rôzneho druhu, elektronické medicínske zariadenia či v neposlednom rade telekomunikačné zariadenia.

Hlavne pre tie posledne menované zariadenia boli navrhnuté špeciálne moduly Multi SD, Multi SR, Vortex a Fusion. Medzi základné vlastnosti zariadení z tejto skupiny okrem iného patria:
·         možnosť dvojakého napájania (Multi SR, Fusion)
·         tzv. mäkký štart a prúdová ochrana
·         riadenie činnosti ventilátorov s napájacím napätím 12V, 24V alebo 48V
·         regulácia rýchlosti otáčok na základe zmeranej teploty (termistor), signálu PWN DC alebo prostredníctvom magistrály I2C
·         rôzne možnosti programovania poplachu a stavu riadiacich výstupov
·         zabezpečenie príslušného riadenia ventilátora, dokonca aj v prípade poklesu napájacieho napätia kontroléra.

Niektoré komplikovanejšie kontroléry (Cirrus-2, Cirrus-ECM, Stratus II) je možné taktiež programovať pomocou špeciálneho prenosného programátora Navigator.

Použitie kontrolérov série SmartFan poskytuje možnosť získať inteligentnú a vysoko účinnú kontrolu nad zariadeniami, pri súčasnej minimalizácii opotrebovania ventilátorov. V niektorých situáciách môže mať veľký význam aj obmedzenie hladiny hluku často generovaného pri pou¼ití veľkého množstva ventilátorov.

Vzhľadom na bohaté možnosti kontrolérov série SmartFan sa, prosím, skontaktujte s našim poradcom, ktorý Vám s radosťou pomôže vybrať to pravé a optimálne riešenie.

https://www.tme.eu/sk/katalog/?idp=1&search=smartfan&cleanParameters=1

Zdroje:
1. https://controlresources.com/