Легендарный блок распределения питания NetPing 2/PWR-220 v12/ETH: как устроен, что там внутри по схемотехнике Оставить комментарий

Устройство NetPing 2/PWR-220 v12/ETH является управляемым блоком удаленного распределения питания по сети Ethernet/Internet (IP PDU). Давайте попробуем разобраться, как устроен блок распределения питания, какие возможности он предоставляет и для чего нужен.

Зачем используются данные устройства

Обычно такие устройства используются:

• Для перезагрузки зависающих модемов, точек доступа, роутеров, серверов и другого компьютерного оборудования без необходимости физического доступа к нему. Это позволяет экономить усилия и расходы на множество поездок с целью включить/выключить зависшее устройство.
• Удаленного включения/выключения дополнительного компьютерного оборудования. Физическое включение резервных серверов, маршрутизаторов, точек доступа можно производить по мере необходимости в ручном или автоматическом режиме и отключать их при исчезновении потребности в их работе. Это позволяет экономить электроэнергию и уменьшить износ оборудования, которое требуется только иногда или в определенные интервалы времени.
• Удаленного включения/выключения мониторов конференц-связи, мониторов в игровом клубе или интернет-кафе.

Более подробно о сценариях использования и схемах подключения различных датчиков можно узнать на странице описания устройства.

Характеристики устройства

• 2 независимые управляемые розетки электропитания 100 В…250 В;
• 2 х 10/100-BASE-TX Ethernet-порта;
• возможность подключения внешнего блока аккумулятора;
• пластиковый компактный корпус, «компьютерные» розетки для подключения потребителей (С14);
• диапазон температур эксплуатации: -30 °C…+50 °C (без конденсации влаги, нормальная влажность воздуха);
• подключение дополнительных внешних датчиков: температуры, влажности, двери, протечки, наличия электропитания и другие.

Упаковка и комплектация устройства

NetPing 2/PWR-220 v12/ETH поставляется в компактной картонной коробке с размерами 22,5 см х 9 см х 9,5 см.

Рис. 1 — Коробка устройства NetPing 2/PWR-220 v12/ETH

В комплектацию входит руководство пользователя, само устройство, кабель питания, отвертка с прямым шлицем и клеммник STK-15EDGK-3.5-8P для подключения дополнительных датчиков.

Рис. 2 — Комплектация устройства NetPing 2/PWR-220 v12/ETH

Рис. 3 — Вид со стороны с управляемыми розетками и клеммником для подключения дополнительных устройств и датчиков

Что внутри

Конструктивно корпус устройства состоит из двух половинок, стянутых четырьмя винтами, и двух черных панелей с маркировкой разъемов. Оригинальным решением является использование стеклотекстолита с черной маской для изготовления данных панелей. 

Рис. 4 — Устройство без верхней крышки, вид со стороны ввода питания

Рис. 5 — Устройство без верхней крышки, вид со стороны управляемых розеток

Рис. 6 — Устройство без верхней крышки, вид сверху

Габариты корпуса устройства в основном обусловлены размерами разъемов питания. В состав устройства входят две печатные платы — разработчики выделили часть с реле для коммутации силовых выходов на отдельную плату. 

Основной задачей устройства является получение команд управления по Ethernet и коммутация сетевого напряжения на управляемых силовых розетках, а также работа с дополнительно подключаемыми модулями, например, различными датчиками. Посмотрим, какие элементы, с точки зрения схемотехники, отвечают за эту функциональность.

Рассмотрим основную плату крупнее, убрав силовые разъемы, которые закрывают некоторые компоненты.

Рис. 7 — Основная плата устройства, вид сверху

 Рассмотрим основные компоненты платы слева направо. За сеть отвечает контроллер Micrel KSZ8863MLL. Он обеспечивает работу двух Ethernet портов 10/100BASE-T в режиме свитча, которые выведены на разъемы, и одного порта, подключенного через MII-шину к основному контроллеру устройства — LPC1778FBD144, который расположен на обратной стороне платы. 

Над сетевым контроллером — литиевая батарея для обеспечения работы часов реального времени (ЧРВ, RTC — англ. Real Time Clock). Чуть ниже Ethernet-разъемов — разъем подключения внешнего аккумулятора для автономной работы устройства. 

По центру платы, сверху — трансформатор AC/DC обратноходового преобразователя (Flyback), который построен на микросхеме TNY276PG (10W) и диодном мосту DF10S. 

Ниже AC/DC преобразователя расположена плата коммутации силовых выходов — её мы рассмотрим позже. За данной платой идёт желтый помехоподавляющий Х2-конденсатор, выше него синие Y-конденсаторы. 

В правой части платы мы видим обвязку для реализации функциональности линий Input/Output (IO). Стоит отметить, что используются SMD-самовосстанавливающиеся предохранители с маркировкой D — с током до 250 мА. 

Теперь рассмотрим плату коммутации силовых каналов более подробно.

Рис. 8 — Плата коммутации силовых розеток, лицевая сторона

Используются реле B15-05S (250VAC/10A) с рабочим напряжением обмотки 5 В. Заявленная производителем суммарная мощность для коммутации — 1,5 КВт. Таким образом, мы видим, что реле взяты с большим запасом (2,5 КВт), что положительно сказывается на электрическом ресурсе. Уменьшив максимальную токовую нагрузку контактов до 60% от номинального значения и менее, можно увеличить рабочий ресурс реле более чем в два раза. В качестве предохранителя перед AC/DC-преобразователем устройства используется самовосстанавливающийся PTC на ток 0,25 А.

Рис. 9 — Плата коммутации силовых розеток, задняя сторона

На обратной стороне платы коммутации силовых розеток мы видим усиление дорожек дополнительным лужением для увеличения сечения проводника и борьбы с возможными микротрещинами. Также применены воздушные зазоры для увеличения пробивного напряжения (изоляции), согласно рекомендациям стандарта IEC 60950.

Теперь рассмотрим обратную сторону основной платы.

Рис. 10 — Основная плата устройства, вид снизу

Здесь мы также видим, что все близкие места на плате между первичными и вторичными цепями устройства дополнительно усилены воздушными зазорами для увеличения пробивного напряжения.

Как отмечалось ранее, сердцем устройства является микроконтроллер LPC1778FBD144 — 32-битный Arm Cortex-M3. Над ним располагается дополнительная микросхема EEPROM памяти Microchip 25LC512 (64K x 8-bit (512 Kbit)), так как сам контроллер имеет только 4 kB встроенной EEPROM-памяти.

Выводы

Блок распределения питания NetPing 2/PWR-220 v12/ETH, безусловно, интересное устройство, когда необходимо обеспечить контроль работоспособности сетевого оборудования с возможностью его удаленной «жесткой» перезагрузки. 

Из плюсов стоит отметить расширенный температурный диапазон эксплуатации (от -30 °C до +50 °C), силовые элементы, взятые с большим запасом, что обеспечивает увеличение ресурса их работы и повышение надежности устройства в целом. Также приятное дополнение — возможность подключения разнообразных модулей для мониторинга состояния помещения (датчики температуры, влажности, протечки и т. д.) в совокупности с программируемой логикой работы силовых выходов.

К минусам можно отнести отсутствие защиты от импульсных помех (варистора/разрядника) в силовых цепях.