Eine Einbruch- und Überfallmeldezentrale ist ein Gerät, dessen gesamter Zweck darin besteht, in genau dem Moment vertrauenswürdig zu sein, in dem ein Angreifer versucht, es ausfallen zu lassen. Das Trennen vom Netz ist der älteste Angriff überhaupt, weshalb die europäische Normenfamilie EN 50131 die Notstromversorgung nicht als Zubehör behandelt, sondern als ein graduiertes und geprüftes Teilsystem. Papier A – das erste von drei Dokumenten zur Batterie der Alarmzentrale – seziert die elektrische Aufgabe, die eine Zentrale ihren Zellen zumutet, stellt sie den Systemanforderungen der EN 50131-1 und den Stromversorgungsanforderungen der EN 50131-6 gegenüber und erklärt, warum ein Nickel-Metallhydrid-Pack (NiMH) gut zu einem langen, warmen und überwiegend ruhenden Notstromleben passt.
Im scharfgeschalteten, fehlerfreien Zustand ist eine moderne Hybridzentrale eine Studie in Sachen Niedrigstrom: Der Controller schläft zwischen den Abfragen, die drahtgebundenen PIR- und Magnetkontakt-Meldekreise werden mit winzigen Überwachungsströmen überwacht, und das Kommunikationsgerät wacht nach Plan auf, um ein Lebenszeichen über IP oder Funk zu senden. Die animierte Kurve unten verdichtet dieses Leben zu einem langen Ruheplateau, das von periodischen Abfrage- und Lebenszeichen-Impulsen unterbrochen wird. Der Charakter der Aufgabe ändert sich bei zwei Ereignissen schlagartig. Der Netzausfall zwingt die Batterie, das gesamte überwachte System zu versorgen – Controller, jeden Meldekreis, Bedienteile, Signalgeber in Bereitschaft und das Kommunikationsgerät – anstatt sich nur selbst nachzuladen. Ein echter Einbruch oder ein Kommunikationstest fügt dann einen kurzen, sehr viel höheren Impuls hinzu, wenn das Kommunikationsgerät sendet und der Ausgang für Klingel oder Sirene angesteuert wird. Ein Pack nur nach dem Ruhestrom zu dimensionieren und den Alarmimpuls zu ignorieren, ist der klassische Unterdimensionierungsfehler.
Die EN 50131-6 unterscheidet Stromversorgungen des Typs A (die wiederaufladbare Notstromquelle ist fester Bestandteil der Einbruch- und Alarmzentrale) von denen des Typs B (eine separate, dedizierte Stromversorgung). Sie erkennt zudem an, dass der Ruhestrom eines Systems mit jedem hinzugefügten Gerät wächst: ein zweites Bedienteil, ein Funk-Expander, ein GSM-Kommunikationsgerät und eine externe Sirene fügen jeweils eine messbare Dauerlast hinzu, die in die Batterieberechnung gehören muss und nicht in die Reserven des Servicetechnikers.
Die EN 50131-1 weist jedem Einbruchsystem einen Sicherheitsgrad von 1 bis 4 zu, je nach Wissen und Ressourcen des angenommenen Eindringlings, sowie eine Umweltklasse von I (Innenraum, geschützt) bis IV (Außenbereich, extrem). Die meisten gewerblichen und gehobenen Wohninstallationen in Europa sind Grad 2 in der Umweltklasse II; Banken, Juweliere und kritische Standorte gehen zu Grad 3 über. Die EN 50131-6 macht aus dieser Einstufung eine verbindliche Notstromanforderung. Bei einer Stromversorgung des Typs A beträgt die Mindestnotstromdauer 12 Stunden für Grad 1 und Grad 2 und 24 Stunden für Grad 3 und Grad 4; Stromversorgungen des Typs B sind mit 24 Stunden spezifiziert. Großbritannien und mehrere nationale Märkte fassen Grad 2 zudem als zwölf Stunden Normalbetrieb gefolgt von vier Stunden im Alarm aus, und drahtgebundene Grad-3-Konfigurationen – insbesondere solche, deren Kommunikationsgeräte auch während eines längeren Ausfalls weiter melden müssen – werden häufig auf 60 Stunden Autonomie ausgelegt.
Das animierte Diagramm rechnet ein festes NiMH-Pack in verfügbare Notstromstunden über eine Reihe von Zentralen-Ruheströmen um. Es ist ein veranschaulichendes Modell, aber die Lehre ist exakt: Da die Stunden umgekehrt proportional zum Dauerstrom sind, reicht dasselbe Pack, das bei 60-90 mA die 12-Stunden-Linie von Grad 2 mühelos erreicht, nicht mehr aus, sobald ein Funk-Expander und ein zellulares Kommunikationsgerät die Last auf 180-240 mA drücken. Der Grad ist also kein Etikett, das man nach der Batterie wählt; der Grad, den Sie angeben, legt die Notstromstunden fest, die die Batterie nachweisbar liefern muss.
Die EN 50131-6 enthält eine Klausel, die man leicht unterschätzt: Der Übergang zwischen der netzgespeisten Versorgung und der Notstrombatterie und zurück darf weder einen Alarm noch eine Sabotage- oder Störungsmeldung auslösen. Eine Zentrale, die bei jedem kurzen Netzwackler einen falschen „Netzfehler“ protokolliert oder beim Umschalten ihre Uhr zurücksetzt und den Scharfzustand verliert, besteht die Anforderung nicht, selbst wenn ihre Batterie riesig ist. Elektrisch ausgedrückt muss die Zellenkette die Gleichspannungsschiene der Zentrale während des Umschaltens halten, ohne einen so tiefen Einbruch, dass der Mikrocontroller oder das Funkmodul einen Brown-out erleiden.
Hier kommen die interne Impedanz der Zellen und die Flachheit der Entladekurve zum Tragen. Eine frisch geladene NiMH-Zelle liegt bei etwa 1,35 V und liefert ein langes, flaches Plateau um 1,2 V Nennspannung vor einer ausgeprägten Endeknie; eine abgeglichene, verschweißte NiMH-Kette bietet eine niedrige, stabile Spannungsschiene, die den Umschaltvorgang und die Sendeimpulsspitze des Kommunikationsgeräts ohne Brown-out übersteht. Konstrukteure sehen nach wie vor einen Stützkondensator auf der Schiene und einen sauberen Trenn-(OR-ing)-Pfad vor, doch die dynamische Spannung der Batterie unter Last macht den Umschaltvorgang wirklich nahtlos – ein Punkt, den Papier B beim Vergleich der Zellchemien ausarbeitet.
Alarmzentralen befinden sich in Flurschränken, Deckenzwischenräumen und Metallgehäusen über einem Heizkessel oder neben Netzwerkgeräten. Die Umweltklasse II geht von einem allgemeinen Innenstandort aus, doch reale Umgebungstemperaturen im Gehäuse von 30-40 °C sind die Regel, und eine über einer warmen Steigleitung abgeschlossene Zentrale kann mehr erleben. Eine Batterie, die in dieser Umgebung auf oder nahe der Vollladung gehalten wird, altert beschleunigt: Bei wässrigen Nickel-Chemien fördert dauerhaftes Laden oberhalb von etwa 45 °C die interne Gasentwicklung und das allmähliche Austrocknen des Elektrolyts, weshalb gerade die Erhaltungsladeregelung und das Zellendesign wichtiger sind als die nominelle Kapazität.
Ein richtig konstruiertes NiMH-Notstrompack verwendet einen temperaturgerechten Erhaltungsstrom – die langfristige Erhaltungsladung wird herkömmlich bei C/20 oder darunter gehalten – zusammen mit Zellen, deren Legierung und Separator für die Ausdauer in schwimmend-ähnlicher Bereitschaft gewählt sind. Der Kontrast zum älteren Nickel-Cadmium ist beabsichtigt: NiCd verträgt Missbrauch, enthält aber Cadmium, einen nach der RoHS-Richtlinie mit nur engen Ausnahmen beschränkten Stoff, und zeigt einen Memory-Effekt, der die scheinbare Kapazität nach Jahren flacher Selbsttests abbaut. NiMH entfernt das Cadmium und das Memory-Verhalten und behält dabei den wässrigen, eigensicheren Familiencharakter.
Eine graduierte Zentrale wird sehr viel häufiger beansprucht als angegriffen. Installateure führen Gehtests durch, Wartungstechniker lösen Klingel- und Kommunikationstests aus, und viele Zentralen führen regelmäßig automatische Batterie- oder Lastprüfungen durch. Jedes Ereignis ist ein kleiner Entlade-Lade-Zyklus: Die Batterie trägt das System, während die netzgespeiste Versorgung getestet wird, und wird dann wieder geladen. Die EN 50131-6 verlangt, dass eine erschöpfte Notstrombatterie innerhalb von 72 Stunden auf 80 Prozent wiederaufladbar ist – ein bewusst großzügiges Zeitfenster, das die niedrigen Ladeströme berücksichtigt, die das kleine Netzteil einer Zentrale zur Verfügung stellt.
Über eine Lebensdauer von fünf bis zehn Jahren summieren sich diese Mikrozyklen zu Hunderten flacher Ereignisse. Die IEC 61951-2 legt die Referenz-Ausdauererwartung für gasdichte Nickel-Metallhydrid-Zellen fest – mindestens 500 Lade-Entlade-Zyklen in ihrem Referenztest – und ein Pack, das dieses Regime übersteht, muss abgeglichene Zellen, ein Ladegerät, das die Kette ohne Überladung zurück in Bereitschaft bringt, und eine Kapazitätsreserve kombinieren, die die graduierten Notstromstunden auch am deklarierten Lebensdauerende noch erfüllt, nicht nur am ersten Tag.
Zieht man die Anforderungen zusammen, ist das Profil konkret: Jahre nahezu voller Bereitschaft in einem warmen Gehäuse, eine niedrige, aber nicht null betragende Dauerlast, gelegentliche hochstromige Impulse, ein nahtloser Umschaltvorgang, der niemals eine Störung auslösen darf, und eine graduierte Autonomie, die Hunderte von Mikrozyklen überstehen muss. Gasdichte Bleiakkumulatoren sind billig und vertraut, aber für eine kompakte Zentrale sperrig, sulfatieren in Teilzustand-Bereitschaft und verlieren im Kalten stark an nutzbarer Kapazität; Lithium fügt einer Aufgabe, die ihre Energiedichte selten benötigt, Schutzschaltungen, das Gewicht der Transportklassifizierung und Kosten hinzu. NiMH bietet ein flaches Plateau von 1,2 V pro Zelle, eine niedrige interne Impedanz für den Umschaltvorgang und die Sendeimpulsspitze, eine cadmiumfreie wässrige Chemie ohne Memory-Effekt und das einfachste Luftfracht-Profil der wiederaufladbaren Familie.
Papier B macht aus dieser Aufgabe eine Dimensionierungs- und Chemieauswahlmethode, einschließlich des Energiebudgets aus Ruhe- plus Alarmenergie und der Wahl von Zellengröße und Kettenspannung. Papier C durchläuft den Nachweispfad aus EN 50131-6, IEC 61951-2 und IEC 62133-1, der einen Zentralenhersteller zuversichtlich einen Grad erklären lässt.
Weijiang Power fertigt abgeglichene, verschweißte NiMH-Zellen und -Packs für Einbruch- und Überfallmeldezentralen: AA-, C- und Sub-C-Ketten, dimensioniert auf die graduierte Notstromaufgabe von 12 oder 24 Stunden nach EN 50131-6, niedrigimpedante Zellen für das unterbrechungsfreie Umschalten und die Kommunikationsimpulse, temperaturbewusste Ladeprofile für warme Einbauplätze sowie die Dokumentation nach IEC 61951-2, IEC 62133-1 und UN 38.3. Senden Sie uns Ihren Zentralen-Ruhestrom, Ihre Alarm- und Sirenenlast, den Zielgrad und die Umgebungstemperatur des Gehäuses, und wir dimensionieren ein Pack, das seine graduierten Notstromstunden auch am Lebensdauerende noch erfüllt.
