Back-UPS CS

Reinhard Weiß

APC Back-UPS CS (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)

NEU: Stromlaufausschnitt für Netzteil-Ladeschaltung bei BackUPS CS650 (2/2018)

Auch für den Homebereich sind unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV bzw. UPS) für den Desktop-PC mittlerweile sehr erschwinglich geworden (ab ca. 40 €). Anders als der Name vermuten lässt, geht es nicht darum, bei einem Spannungsausfall unbesorgt weiter arbeiten zu können, sondern lediglich darum, in einer kurzen Zeit (im Bereich weniger Minuten) wichtige Aufgaben am PC abzuschließen bzw. Programme zu beenden und ihn dann geordnet herunter fahren zu lassen. Ohne Pufferung könnte es bei einem plötzlichen Stromausfall zu einer Beschädigung des Systems kommen, oder es könnten sogar Daten verloren gehen, wenn gerade ein Speichervorgang abläuft. Dies ist auch ein wichtiger Aspekt bei Netzwerk-Festplatten (NAS) mit RAID-Funktion (redundante Speicherung auf mehreren Festplatten), bei denen möglicherweise gerade die laufende Synchronisierung der Platten unterbrochen wird, was sogar zu einem Totalausfall der gespeicherten Daten führen kann.

Die Firma APC ist die weltweit größte Firma für kleine und mittlere USV, die auch preiswerte USV-Systeme für den Home-Bereich anbietet. Selbst in Windows XP findet man unter den Energieoptionen Einstellmöglichkeiten für Geräte von APC (und nur für diese, sowie benutzerdefinierte). Man kann im einfachsten Fall den PC nur herunter fahren lassen (bzw. in den Ruhezustand), oder sogar Programme vorher starten (etwa Sicherungsläufe). Die eingebauten Möglichkeiten beschränken sich aber auf die Grundfunktionen. Manche Geräte von APC erlauben hierbei auch eine einfache Kommunikation über eine COM- bzw. USB-Schnittstelle. Die NAS von Netgear (etwa READYNAS Duo) können sogar direkt mit der USB-Schnittstelle der APC-Geräte kommunizieren und fahren selbsttätig herunter, wenn die Spannung ausfällt.

Wenn man es für den PC komfortabler haben will, kann man die von APC angebotene Software (z.B. die kostenlose Power Chute PE) installieren, die über USB diverse Einstellungen und Abfragen erlaubt, oder man beschäftigt sich mit unabhängigen Projekten (apcupsd, NUT/WinNUT), die viel mehr Möglichkeiten bieten (z.B. über ein Netzwerk andere PC steuern), aber auch viel komplexer sind.

Die APC-Geräte der Serie Back-UPS CS haben eine USB-Schnittstelle, aber man kann damit natürlich nur 1 Gerät (normalerweise den PC) abschalten lassen. Hat man aber auch noch einen NAS oder gar weiteren PC, den/die man absichern möchte, dann geht das zunächst nicht. Es gibt hierfür von APC auch keine Hardware-Lösung für die Serie CS. Ich habe mir daher einen eigenen USB-Umschalter gebastelt, der 2 Geräte (PC und NAS) anzuschließen erlaubt. Alternativ zu der USB-Schnittstelle gibt es bei den CS auch Schaltsignale (On Battery, Low Battery, Shut Down), die für manche Systeme möglicherweise besser geeignet sind. Insbesondere können die auch mehrere Geräte ansteuern, wenn passende Interfaces (etwa Relais, Adapter) vorgesehen werden.

Um sich solche Möglichkeiten zur Ansteuerung mehrerer Geräte zu schaffen, ist erst einmal die Kenntnis der Schnittstellensignale einer Back-UPS CS nötig, die Pinbelegung des Steckers und die Funktion der Signale. Die Firma APC verhält sich hierbei allerdings äußerst zurückhaltend, aus unerklärlicher Angst vor dem Mitbewerb (angeblich zum Schutz ihrer Patente), und gibt hierzu keine brauchbaren Informationen. Noch dazu gibt es offenbar die verschiedensten Versionen, so dass auch die im Web kursierenden Beschreibungen entweder falsch oder zumindest fehlerhaft und unvollständig sind. Dies hat zu meinem Projekt der Analyse der Back-UPS CS geführt. Zu diesem Zweck habe ich alle 3 Geräte der Serie CS zerlegt und untersucht. Bei der CS 350VA habe ich den Stromlauf in seinen wesentlichen Punkten (Schnittstellen) aufgenommen. Bis auf die beschriebenden Unterschiede (soweit ich sie feststellen konnte) sind alle Geräte sehr ähnlich bezüglich der relevanten Eigenschaften.

Hinweis: Die Geräte der Serie Back-UPS CS (350/500/650VA) unterscheiden sich untereinander in einigen Details, etwa abhängig vom Baujahr. Ich beschränke mich auf die folgenden Merkmale bzw. Varianten, die ich mehr oder weniger intensiv untersucht habe:

Modelle, die für die Datenschnittstelle einen 10-poligen RJ50-Stecker (10p10c, d.h. ähnlich dem 8-poligen RJ45 bei LAN/ISDN) besitzen. Andere bzw. ältere Versionen haben möglicherweise einen SubD9-Stecker, der anders beschaltet ist und andere Eigenschaften hat.
Modell Back-UPS CS 350VA (Bj. 2006), ausführlich untersucht
Modell Back-UPS CS 500VA (Bj. 2003), teilweise untersucht
Modell Back-UPS CS 650VA (Bj. 2009), teilweise untersucht.
Modell Back-UPS CS 650VA (Bj. 2013), nur für Schaltungsdetail 3843

Mir bekannte Unterschiede markiere ich mit Verweis auf die Modellbezeichnung, wobei ich das angegebene Baujahr (s.o.) zugrunde lege, auch wenn ich das nicht jedes Mal extra erwähne. Ob die Unterschiede tatsächlich am Modell liegen oder nicht eher am Entwicklungsstand (bzw. Baujahr), und ansonsten alle Modelle der Serie vom gleichen Baujahr auch gleichartig sind, kann ich nicht beurteilen.

Daten-Schnittstelle (CS350/500/650)

**RJ50-10 Buchse** (10p10c)
RJ50 10p10c	Eigenschaft	Funktion	RJ48 8p8c
1	Eingang +5 V USB (0,2 mA CS350/650, 10 mA CS500 )	wenn der USB-Stecker am PC steckt und der Port aktiv ist (eingeschaltet), liegt hier +5 V an; zur Erkennung der USB-Verbindung	-
2	Schaltausgang, Transistor Collector, PullUp an UBatt (ca. 13 V anfangs) (3,8 kOhm CS350/650, 3,0 kOhm CS500) Belastbarkeit low max. um 25 mA (0,2 V)	Signal On Battery od. Line Fail, d.h. High-Pegel (Ubatt) = Batteriebetrieb/keine Netzspannung Low-Pegel (0 V) = Netzbetrieb/mit Netzspannung	1
3	Schaltausgang, Transistor Collector, PullUp an UBatt (ca. 11 V anfangs) (3,8 kOhm CS350/650, 3,0 kOhm CS500) Belastbarkeit low max. um 25 mA (0,2 V)	Signal Low Battery, d.h. High-Pegel (Ubatt) = Batterie ist fast leer (kritisch), unter ca. 10,6 V Low-Pegel (0 V) = Batterie ist noch geladen (normal)	2
4	GND, 0 V (indirekt an PE)	Schirmanschluss, Masse (CHASGND)	3
5	frei	unbeschaltet	4
6	frei	unbeschaltet	5
7	Signal/Data GND	Signal-Masse für USB	6
8	Eingang, Transistor-Basis über Spannungsteiler > ca. 3,4 V CS350/650, > ca. 2,8 V CS500 (ca. 1,1 mA @ 5 V CS350/650, ca. 1,4 mA @ 5 V CS500) Pulsansteuerung nötig	Signal Shut Down im Batteriebetrieb, d.h. High-Pegel (nom. +5 V) = UPS schaltet Last aus, markiert mit LED-Blinken Low-Pegel (0 V/offen) = Ruhelage Anscheinend ist zum Shut Down aber kein Dauersignal geeignet, sondern ein positiver Puls notwendig mit ca. 5 bis 10 sec Länge (bei kürzeren oder längeren Pulsen geht die Funktion nicht bei der CS350). Die Funktion ist zeitverzögert, nach meinen Versuchen erfolgt die Ausschaltung erst nach 20 bis 60 sec (CS350). Wenn alle Geräte herunter gefahren sind, kann man hiermit auch die UPS ausschalten, um die Batterie zu schonen, solange keine Netzspannung da ist. Die Funktion geht nur bei Batteriebetrieb (ohne Netzspannung).	7
9	Port USB D-	USB-Signal D-	8
10	Port USB D+	USB-Signal D+	-

Das Bild links zeigt einen RJ50-Stecker von vorn (Kontakte oben). Pin 1 an der am Gerät hinten liegend eingebauten Buchse zeigt nach unten. In diese Buchse kann man auch einen RJ48-Stecker (8p8c) mittig einstecken, wenn man keinen 10-poligen besorgen kann. Allerdings ist dann die verschobene Pin-Belegung zu beachten und man kann dann natürlich nur 8 Kontakte benutzen (Pin 1 und 10 fehlen, siehe Spalte RJ48 in obiger Tabelle). Wenn man die USB-Schnittstelle verdrahten will, ist ein RJ50 (10p10c) definitiv nötig.

Das original USB-Kabel von APC (940-0127B) ist in folgendem Bild dargestellt.

Wenn man keinen RJ-Stecker für eigene Kabel konfektionieren kann, kann man sich (außer für ein USB-Kabel) auch sehr gut mit fertigen Ethernet-Kabeln (Cat5 etc.) behelfen, die RJ45/48 (8p8c) an beiden Enden haben. Dabei ist darauf zu achten, dass alle 8 Adern beschaltet sind. Anderenfalls steht das Signal ShutDown nicht zur Verfügung (siehe Tabelle oben). Reine ISDN-Kabel sind übrigens überhaupt nicht hierfür verwendbar (wenn/weil sie nur die mittleren 4 Adern benutzen). Wenn man ein fertig konfektioniertes Kabel durchschneidet, hat man 2 Kabelstücke, deren freie Enden man zur weiteren Verdrahtung benutzen kann.

Interne Signalerzeugung:

Wie die Schaltsignale im Gerät (CS 350) beschaltet sind, zeigt das Bild links. Es ist ein Ausschnitt aus meinem Teilstromlauf, den ich dokumentiert habe (mit USB und internen Stromversorgungen). Es handelt sich also weder um Open Collector-Ausgänge noch um RS232-Signale. Die Ausgänge Low Battery und On Battery schalten zwischen 0 V und +UBatt (ca. 13 V). Auch wenn die Ausgänge wider dem Standard keine negativen Pegel haben können, wird ein direkter Anschluss an die COM-Schnittstelle eines PC trotzdem funktionieren. Zusätzliche PullUp-Widerstände (etwa an RTS) sind nicht nötig.

Beim Steuereingang Shut Down (zum bedarfsweisen Abschalten der USV, nachdem alle Geräte herunter gefahren sind) wird ebenfalls nur ein positives Signal, mit ca. 5 V benötigt. Eine Ansteuerung vom PC mit RS232-Pegel (bis +/- 12 V) ist ebenfalls möglich, auch wenn sich Puristen vielleicht ein Abschneiden der negativen Steuerspannung wünschen würden (etwa durch Reihenschaltung einer Diode in Flussrichtung für positive Pegel).

Anders als einige Autoren behaupten, hat die Serie CS also keine RS232-Signale (weder Pegel noch serielle Funktion, außer der USB-Schnittstelle). Mit dem "seriellen Kabel" (APC 940-0128) werden nur die Schaltsignale zum PC verbunden, es findet keine RS232-Kommunikation statt. APC nennt das "einfache Signalisierung", "Simple Signalling" bzw. "Basic Signalling". Das USB-Kabel von APC (940-0127B) verbindet lediglich die USB-Signale zum PC bzw. NAS.

Die mit x bezeichneten Elemente im Bild sind auf der Leiterplatte geätzte Funkenstrecken, die die Eingänge vor hohen Überspannungen schützen sollen. Damit lassen sich zwar nicht die Transistoren schützen (da deren maximal zulässige Collector-Spannung im Bereich von nur 40 V liegt), wohl aber lassen sich stärkere Zerstörungen im Gerät bei Blitz-Überspannungen verhindern (so die Hoffnung).

Überspannungsschutz "Telefondosen" RJ45 (CS350/500/650)

Die Back-UPS CS besitzt hinten 2 nebeneinanderliegende RJ45-Buchsen (Wall Outlet, Modem/Phone/Fax), an die laut Beschreibung Geräte "mit Telefonanschluss (Rechner, Modem, Telefaxgerät, Telefon)" angeschlossen werden können (durchschleifend), um sie "vor Spannungsspitzen, wie sie bei Gewittern auftreten können", zu sichern. Auch für DSL sollen sie geeignet sein. Der Schutz funktioniert aber nur sehr eingeschränkt. Da es keinen eigenen Erdableiter ("Erdung") gibt, sondern der Schutzleiter (PE) des Netz-Anschlusskabels benutzt wird, sollte die Netzleitung auf kurzem Weg in die Installations-Steckdose eingesteckt werden, ohne jegliche Verlängerung (anderenfalls vermindert die Induktivität der Leitung die Wirkung). Außerdem hätten eigentlich die beiden Buchsen 1:1 durchverbunden sein müssen, um die Funktion der angeschlossenen Geräte nicht zu beeinflussen. Das ist jedoch nicht der Fall. Die folgende Tabelle fasst die Beschaltung zusammen.

**Belegung der RJ45 (Telefonbuchsen 8p8c)**
links: Wall Outlet/Wanddose,
rechts: Modem/Phone/Fax
Pin	Bedeutung
1	1:1 durchverbunden, ungeschützt
2	1:1 durchverbunden, ungeschützt
3	1:1 durchverbunden, ungeschützt
4	zur PTC-Sicherung, weiter zu Pin 5(!) der anderen Dose, Gerät geschützt
5	zur PTC-Sicherung, weiter zu Pin 4(!) der anderen Dose, Gerät geschützt
6	1:1 durchverbunden, ungeschützt
7	unbeschaltet
8	unbeschaltet

Pin 1 ist von hinten gesehen rechts an der Buchse.

Wie das innen aussieht, ist an dem von mir dokumentierten Schaltbild links zu sehen (CS 350; PTC2/3 heißen bei CS500 TH3/4). Der Kaltwiderstand der PTC beträgt bei CS 350/500/650 ca. 1,6/6,0/2,2 Ohm.

Da also nur die Adern 4 und 5 gesichert sind, ist ein Überspannungsschutz auch nur bei 2-poligen Leitungen gegeben, die genau diese Pins benutzen. Verwendet man keine 8-poligen RJ45-Stecker, kann man auch 6- bzw. 4-polige RJ11-Stecker benutzen, die in die Dose passen. Dann sind die Adern 3 und 4 geschützt. Zu beachten ist allerdings, dass die Adern 4+5 (RJ45) bzw. 3+4 (RJ11) gegeneinander vertauscht werden. Für manche Anwendungen kann das störend sein, vor allem ist es verwirrend.

Die folgende Tabelle zeigt Beispiele:

**Anwendungsbeispiele für Überspannungsschutz**
Anwendung	Steckertyp/Adern	Schutzwirkung	Funktion
1. DSL-Leitung von Monopol-TAE an Splitter	RJ11, 1+6	keine (-)	unmöglich (-) außerdem passt der asymmetrische Stecker nicht in die Dose
2. DSL-Leitung zwischen Splitter und DSL-Modem (PC/Modem)	RJ45, 4+5	gegeben (+)	unbeeinflusst (+)
3. Ethernet-LAN	RJ45, 1+2+3+6	keine (-)	unbeeinflusst (+)
4. analoges Telefon/Modem/Fax, Variante 1 (a, b)	RJ11, 3+4	gegeben (+)	unbeeinflusst (+)
5. analoges Telefon/Modem/Fax, Variante 2 (a, b)	RJ11, 1+6	keine (-)	unmöglich (-)
6. analoges Telefon/Modem/Fax, Variante 3 (a, b)	RJ11, 2+5	keine (-)	unbeeinflusst (+)
7. analoges Telefon/Modem/Fax, Variante 4 (a, b, W, E)	RJ11, 1+3+4+6	teilweise (-)	eingeschränkt (-) (Erdtaste geht nicht)
8. ISDN-Verbindungen	RJ45, 3+4+5+6	teilweise (-)	unmöglich (-) (wg. Vertauschung 4/5)

Nur für die Anwendungsfälle 2 (DSL-Modem) und 4 (2-poliges Telefon mit Ader 3+4) ist der Schutz und die Funktion gewährleistet.

Bei den analogen Telefonen (Fall 4 bis 7) gibt es keinen einheitlichen Standard für die Belegung des RJ11-Steckers, daher ist nicht abzusehen, ob das funktioniert (welche Variante vorliegt). Bei der Verwendung eines TAE-Kabels mit Western-Stecker zum Anschluss an die TAE-Monopoldose der Telekom dürfte das aber bei den "meisten" Kabeln funktionieren, weil dabei die Adern 3+4 vorzugsweise (und allein) benutzt werden.

Hinweis: Es ist möglich, die Einschränkungen durch die Belegung zu ändern, wenn man die Pins 4+5 auf der Leiterplatte umverdrahtet (PTC2/TH3 und PTC3/TH4 mit Drähten verlängern und kreuzen) und die fehlenden Pins 7+8 noch parallel verbindet. Dann würden alle genannten Anwendungen zumindest funktionieren, allerdings ändert das am mangelnden Schutz nichts.

Einfache Signalisierung mit Windows

Bei Windows XP/2000 ist eine Grundfunktion zur Steuerung des PC durch eine USV von APC über die COM-Schnittstelle integriert, auch ein Treiber für die USB-Schnittstellen der entsprechenden USV von APC ist vorhanden (siehe Application Note #35). Daneben kann Windows für beliebig andere USV, die die "einfache Signalisierung" über COM-Steuersignale (ohne serielle Kommunikation) erlauben, manuell konfiguriert werden. Zusätzliche Software wird nicht benötigt. Für die USB-Kommunikation bietet APC auch eine eigene kostenlose Software an (Power Chute PE).

Die Steuerung über einfache Signalisierungen hat den Vorteil, dass sie einfach anzuwenden ist, nicht auf Geräte von APC beschränkt und auch für andere Steuerzwecke geeignet ist. Theoretisch kann man sogar mehrere Geräte gleichzeitig steuern, wenn man sich passende Adapter bastelt (z.B. mit Relais). Zu finden sind die notwendigen Einstellungen in Windows XP unter Systemsteuerung/Energieoptionen, Karte USV. Für die einfachste Funktion, nämlich dem automatischen Herunterfahren bei Ausfall der Netzspannung, sind die folgenden Einstellungen nötig:

Auf der Karte USV die Schaltfläche Auswählen anklicken, im Feld Hersteller Auswahl Standard wählen, die Schnittstelle COM1/COM2 wählen, Weiter, bei USV-Signalpolarität die Option Stromausfall, Positiv aktivieren, Niedriger Batteriestand, Negativ aktivieren, Herunterfahren durch USV deaktivieren (gemeint ist hier das Gegenteil: Herunterfahren der USV durch den PC).

Nun muss man noch die Aktion festlegen, die beim erkannten Spannungsausfall ablaufen soll, indem man auf der Karte USV die Schaltfläche Konfigurieren wählt und im Feld Anschließend den Ruhezustand auswählt (wenn er nicht erscheint, muss er zuerst auf der Karte Ruhezustand aktiviert werden).

Wenn nun auf die ausgewählte COM-Schnittstelle am Port CTS (Pin 8) ein positives Signal gegenüber Masse (Pin 5) gegeben wird (etwa von der UPS das Signal On Battery/Line Fail, 3...13 V) fährt der PC sofort in den Ruhezustand. Falls man statt dessen einen Relaiskontakt verwenden will, kann man als "Spannungsquelle" das Signal RTS (Pin 7) benutzen, das nach dem Windows-Start positive Spannung abgibt. Der Kontakt muss zum Auslösen des Ereignisses CTS (Pin 8) mit RTS (Pin 7) verbinden (siehe nachfolgendes Bild).

Falls man die Option nutzt und noch ein anderes Anwenderprogramm vor dem Herunterfahren ablaufen lassen will (etwa zur Sicherung), muss das innerhalb 30 sec fertig sein und darf keine Benutzerabfragen verlangen, damit der PC auch unbeaufsichtigt herunter gefahren werden kann.

Für diese einfache Funktion reicht als Verbindung zur USV ein Kabel, das lediglich Masse (RJ50 Pin 4) mit PC GND (SubD9 Pin 5) und Signal Low Battery (RJ50 Pin 3) oder On Battery (RJ50 Pin 2) mit CTS (SubD9 Pin 8) verbindet, siehe folgendes Bild (a). Mit On Battery erfolgt die Aktion sofort bei Spannungsausfall, bei Low Battery erst, wenn die Batterie schon ziemlich am Ende ist (dies sollte man eigentlich vermeiden, weil damit die Batterie extrem belastet und ihre Lebensdauer verkürzt wird). Für eine alternative Steuerung könnte auch ein Relaiskontakt (b) oder Optokoppler benutzt werden, wenn man sich eine Hilfsspannung von RTS holt.

Um mehrere PC gemeinsam von der UPS anzusteuern, ist eine direkte Parallelschaltung der CTS-Leitungen theoretisch denkbar. Allerdings muss die Belastung durch den Eingangswiderstand am PC (je typ. ca. 5 kOhm, min. 3 kOhm) beachtet werden, die den von der UPS lieferbaren Pegel (mit Innenwiderstand 3,8 kOhm, Batteriespannung min. 11 V oder weniger bei voller Leistung) stark reduziert. Es müssen aber mind. 3 V zur Verfügung stehen. 2 PC würden vielleicht gerade noch gehen. Besser ist es allerdings, geeignete Zwischenstufen mit Transistoren oder Relais/Optokoppler vorzusehen.

Da es keine serielle Kommunikation über die RS232-Schnittstelle zur Back-UPS CS gibt, können auch sonst keine weiteren Informationen angezeigt werden (etwa Batterie-Zustand, Restlaufzeit).

Alternativ kann man auch die Windows-Funktionen speziell für die APC USV verwenden, indem man bei der Herstellerauswahl statt Standard eine APC-USV auswählt. Ich habe es nicht ausprobiert, aber dafür sollte dann das APC-Kabel 940-0128D (s.u.) geeignet sein. Bei Verwendung des USB-Kabels 940-0127B startet Windows XP einen eigenen Treiber.

Die Innenschaltung des Seriellen Kabels von APC, 940-0128D, zeigt folgendes Bild.

Es werden nur die Signale Low Battery und On Battery (Line Fail) der USV an den PC (an DCD bzw. CTS/RI) und das Steuersignal Shut Down vom PC (DTR) zur USV unterstützt. Die Transistoren dienen der Pegelanpassung für die Eingänge der COM-Schnittstelle. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Signal RTS vom PC auf positiv/high (um +10 V im Leerlauf) steht. Die so erzeugten Pegel für DCD/CTS/RI sind aber nicht bipolar (wie vom RS232-Standard verlangt), sondern schalten nur zwischen 0 V ("negativ") und ca. +5...8 V ("positiv"), was im Allgemeinen ausreichen dürfte. Die Aktivlage ist am COM-Stecker wie bei der USV "positiv" (positive Spannung = Aktion), Ruhelage ist "negativ" (bzw. 0 V). Die Schaltung ist in dem grünen Sub-D9-Stecker (Buchse/Kupplung) eingegossen. Das andere Kabelende zur USV ist mit dem Western-Stecker RJ50-10 (10p10c) bestückt. Dieser Stecker ist kodiert, d.h. er passt nicht in normale RJ50-Buchsen, sondern nur in die APC-Buchse (man kann die Kodierung aber abschneiden). Zum besseren Verständnis der Schaltung habe ich hier auch die Beschaltungen seitens USV und PC eingezeichnet (Schaltbild als pdf herunter ladbar).

Als Alternative für das USB-Kabel und das Serielle Kabel habe ich mir verschiedene Adapter auf Leiterplatten gebastelt, siehe hierzu auf meinen Bastelseiten für Bauprojekte die einfachen Adapter 03/2010, 04/2017, sowie Adapter 01/2010, 02/2011 mit einer automatischen Umschaltung zwischen 2 Geräten.

Anmerkungen

Die Back-UPS erzeugt keine sinusförmige Wechselspannung, wenn sie auf Batterie umschaltet, sondern eine stark verzerrte Spannung, mit vielen Oberwellen (um 40 %). Das kann bei manchen Geräten (Netzteilen, Motoren) störend sein. Auch normale Voltmeter messen dabei falsche Werte, wenn es sich nicht um True-RMS-Messgeräte handelt (Effektivwertmesser).
Achtung: Auch wenn die Netzspannung abgeschaltet bzw. der Netzstecker gezogen ist, das Gerät aber eingeschaltet ist (Batteriebetrieb), steht intern eine gefährliche Wechselspannung an (vom Umrichter). Wenn man das Gerät noch zusätzlich mit dem frontseitigen Taster ausschaltet, wird diese Spannung zwar abgeschaltet, jedoch könnte sich das Gerät versehentlich wieder einschalten (etwa, wenn man beim Messen mit der Tastspitze abrutscht und einen Kurzschluss verursacht oder durch statische Aufladungen).

Auch wenn das Gerät ausgeschaltet ist, bleibt intern die Betriebsspannung (ca. 13 V) vom Netzteil bestehen. Auch die Spannung der Batterie wird nicht abgetrennt. Um das Gerät wirklich stromlos zu machen, muss der Netzstecker gezogen und die Batterie (zumindest einpolig) abgeklemmt werden.
Die Batterie wird auch geladen, wenn das Gerät ausgeschaltet ist (permanenter Stand-By-Betrieb). Um das zu verhindern, muss das Gerät abgesteckt (bzw. die Netzspannung abgeschaltet) und mit dem Fronttaster ausgeschaltet werden.
Das einzige Relais auf der CS 350/650 schaltet die Ausgangs-Netzbuchsen um zwischen Netz-Eingang (bei Netzbetrieb) und Umrichter Ausgang (bei Batteriebetrieb). Die CS 500 hat 2 Relais.
Der Western-Stecker RJ50 (10p10c) am original APC Kabel (940-0127) hat seitlich eine kleine Führungsnase. Dies verhindert ein Einstecken in Standard-RJ50-Buchsen. Gegegebenenfalls kann/muss man sie mit einem scharfen Messer abschneiden. Er passt sonst nur an der UPS.
Für Netzwerkspeicher (NAS) von Netgear (etwa READYNAS Duo) gibt es die Möglichkeit, dass die Back-UPS direkt mit dem NAS über USB kommunizieren kann, um diesen bei Spannungsausfall automatisch sicher herunter zu fahren. Der NAS kann dabei sogar noch einen weiteren NAS über das Netzwerk synchronisieren, so dass sie gemeinsam herunterfahren. Allerdings kann man so einen PC nicht auch noch an die USV anschließen, da die USB-Schnittstelle immer nur 1 Gerät erlaubt. Allenfalls könnte man einen manuellen USB-Umschalter zwischenschalten. Oder aber, viel komfortabler, man benutzt einen speziellen automatisch arbeitenden USB-Umschalter, wie ich das beschrieben habe.

Dokumentationen

CS350

gültig für Bj. 2006, PCB 640-0287E_REV14
von mir erstelltes Schaltbild (pdf oder gif) der Aus- und Eingangsbeschaltung am RJ50, mit den wichtigsten internen Verknüpfungen der Versorgungsspannungen, Copyright (2009) Reinhard Weiß, gezeichnet mit sPlan 7.0
Bild von der Bestückungsseite (jpg) der Basisleiterplatte
Rückseite (jpg) der Basisleiterplatte
von mir erstelltes Schaltbild (pdf oder gif) der Überspannungszusatzplatine, Copyright (2009) Reinhard Weiß, gezeichnet mit sPlan 7.0
Bild von der Bestückungsseite (jpg) der Zusatzplatine
Rückseite (jpg) der Zusatzplatine
die Ladeschaltung wird mit dem TNY255-Baustein realisiert (AppNote, Datasheet)

CS500

gültig/untersucht für Bj. 2003
Schaltbild der Aus- und Eingangsbeschaltung sowie der Überspannungszusatzplatine siehe CS 350, einige Details und Dimensionierungen sind unterschiedlich (siehe Tabelle oben)
die Ladeschaltung wird mit dem TNY255-Baustein realisiert (AppNote, Datasheet)

CS650

gültig/untersucht für Bj. 2009 und 2013, PCB 640-0565A-Z_REV07 (2007):
Schaltbild der Aus- und Eingangsbeschaltung sowie der Überspannungszusatzplatine siehe CS 350, allerdings mit teilweise anderen Bauteilnumerierungen und Dimensionierungen (siehe Tabelle oben)
von mir erstellter Schaltungsausschnitt (Teil1, Teil2) des Netzteilbereichs um den Controller-Baustein UC3843 herum (Ladeschaltung), Copyright (2018) Reinhard Weiß; die Darstellung erfolgt ohne Gewähr; bei CS350 und CS500 wird eine andere Schaltung benutzt (TNY255)
(circuit diagram part 1 & 2 concerning area of battery charger controller UC3843, created by me, no responsibility for correctness)
bitte unbedingt beachten: der gesamte Schaltungsteil 1 liegt auf Netzspannungsebene, die Schaltung ist nicht vom Netz getrennt!
(urgent attention please: the complete area of circuits part 1 has line voltage reference, no separation from line is existing!)

Allgemein

Darstellung des USB-Kabels 940-0127B von APC (gif oder pdf)
Darstellung der Innenbeschaltung des Seriellen Kabels 940-0128D von APC (gif oder pdf), mit Beschaltungsumgebung

Achtung: Die Schaltpläne unterliegen meinem Copyright. Ich gestatte die private, unentgeltliche Verwendung, nicht jedoch die gewerbsmäßige. Wenn der Schaltplan ganz oder teilweise verbreitet, veröffentlicht, geändert oder erweitert wird, muß der Copyright-Vermerk erhalten bleiben bzw. eingefügt werden. Für eine beabsichtigte kommerzielle Nutzung der Informationen ist mein schriftliches Einverständnis erforderlich.

Bezugsquellen

USB-Kabel für die Back-UPS mit RJ50: APC 940-0127B (im Lieferumfang) oder Selbstbau nach obigem Schaltbild
RS232-Kabel (nur Schaltsignale) für die Back-UPS mit RJ50: APC 940-0128D, das bekommt man als registrierter Kunde sogar kostenlos bei APC, oder Selbstbau nach obigem Schaltbild
von den Kabeln gibt es noch unterschiedliche Varianten, die vermutlich überholt sind (ältere Zustände), wie man bei pinouts.ru finden kann (die dortigen Hinweise auf die serielle RS232-Verbindung bei den Back-UPS CS sind falsch)
die Verdrahtung beim seriellen Kabel kann auch nach eigenen Bedürfnissen angepasst werden, im einfachsten Fall reicht die Verbindung von Masse und Low Battery bzw. On Battery, siehe Bild oben)
alternativ zu den Spezialkabeln habe ich einen Adapter gebaut, der auf einer Leiterplatte Standard USB-Anschlüsse (A/B) und eine RS232-Sub-D9-Buchse besitzt, die so an eine RJ50-10-Buchse geschaltet sind, dass man den Adapter mit einem 1:1 RJ50-10 (10p10c)-Kabel an die USV anschließen kann; Bauunterlagen auf Anfrage (Projekt 3/2010 bzw. 18/2010).
RJ50-Stecker (10p10c) für Kabel: Völkner Bestell-Nr. D26618 (für Rundkabel), oder Conrad Bestell-Nr. 738846-62 (für Rundkabel), oder über RM-Computertechnik (Stichwort "10p10c" und "Western" , 10 Einzelstecker Artikel-Nr. 998 für Flachkabel bzw. 1866 für Rundkabel, oder geschirmt Artikel-Nr. 7000; bei Auftragswert unter 8 € und Kleinteilen sind die Versandkosten besonders niedrig).
Zum Crimpen eines RJ50-Steckers sollte man eine passende Crimp-Zange haben (etwa HT-2092C über www.tme.eu/de/), sonst ist es eine arge Fummelei, und Kontakte und Zugentlastung halten möglicherweise nicht. Notfalls kann man auch eine Zange für RJ45 (8-polig) nehmen (hat gleiche Abmessungen wie RJ50), wenn man die Pol-Kontakte 1 und 10 nachträglich mit einem dünnen Schraubenzieher herunter drückt. Dies kann man sich ersparen, wenn man gleich fertig konfektionierte Kabel kauft (wenn man ein offenes Kabelende braucht, schneidet man ein Kabel mit beidseitigem Western-Stecker in 2 Hälften).
Fertige RJ50-Kabel (10-polig) gibt es bei RM-Computertechnik, als Flachkabel mit beidseitigem RJ50 Western-Stecker, z.B. Artikel-Nr. 3683, 1 m lang (auch andere Längen oder Rundkabel verfügbar).
loses Kabel 10-polig flach ohne Stecker ist ebenfalls bei RM-Computertechnik erhältlich
Preisgünstige RJ45-Patch-Kabel (8-polig) gibt es u.a. bei Pollin und Reichelt. Solche Kabel sind aber nicht für den USB-Anschluss an der USV benutzbar (weil Ader 1 und 10 fehlen).
RJ50 (10p10c) Leiterplatten-Einbaubuchse: RM-Computertechnik Artikel-Nr. 3324
Kaltgeräte-Anschlusskabel (beidseitig Stecker/Kupplung als Verlängerung): Pollin Bestell-Nr. 720 005
Kaltgeräte-Anschlusskabel, mit Schuko-Stecker: Pollin Bestell-Nr. 560 001
Kaltgeräte-Adapter Stecker auf Schuko-Kupplung: Pollin Bestell-Nr. 560 075, Völkner Artikel-Nr. X98899

Literatur/Links

Kabelbelegungen von diversen Geräten, auch den APC-USV: http://pinouts.ru/pin_DevicesCables.shtml, oder www.allpinouts.org/index.php/APC_BackUPS_CS/ES_smart_signalling; leider sind nicht alle Informationen zur BackUPS CS korrekt (etwa Kabelbelegung 940-0127B; RJ45 in RJ50-Buchse geht nur mittig!)
weitere Kabelbelegungen und Eigenschaften von APC-USV-Geräten (apcupsd): www.apcupsd.com/manual/manual.html
diverse Schnittstellen der APC-Geräte, allerdings ohne die Variante mit RJ50, APC Application Note #12: www.repeater-builder.com/backup-power/apc-appnote-12.pdf
Windows USB UPS Support von APC, APC Application Note #35: www.apcmedia.com/salestools/TDOY-5UQVCZ_R2_EN.pdf
RJ-Standard, Wiki: http://de.wikipedia.org/wiki/RJ-Steckverbindung
oder ähnlich, wapedia: http://wapedia.mobi/en/Modular_connector und http://wapedia.mobi/en/10P10C
DTR-Problem bei Windows NT, Microsoft Article ID 164390: http://support.microsoft.com/kb/164390/en-us
Shutdown-Zeit erhöhen, Microsoft Article ID 305788: http://support.microsoft.com/kb/305788/en-us
UPS-Einstellmaske wiederherstellen, Microsoft Article ID 150541: http://support.microsoft.com/?scid=kb%3Ben-us%3B150541&x=13&y=8
und für Windows 2000, Microsoft Article ID 234966: http://support.microsoft.com/?scid=kb%3Ben-us%3B234966&x=3&y=11
Pinbelegung SubD9-Stecker am PC: www.hardwarebook.info/Serial_%28PC_9%29
Projekt apcupsd (Daemon für APC UPS): www.apcupsd.com, hier werden auch viel Details zu den Kabeln beschrieben
Projekt NUT/WinNUT (allgemeines Tool für diverse UPS): http://csociety.ecn.purdue.edu/~delpha/winnut/

i	Alle Angaben nach bestem Wissen. Ich übernehme keinerlei Verantwortung für die Richtigkeit oder Funktionsfähigkeit meiner Hinweise. Alle Arbeiten erfolgen auf Gefahr und in Verantwortung des jeweils Handelnden. Die Sicherheitsbestimmungen für Arbeiten an elektrischen Anlagen sind zu beachten!

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