Филипп Уокер - Электронные системы охраны
Бесперебойность подачи энергии
Всем устройствам сигнализации, за исключением, быть может, дверного механического звонка, необходима электроэнергия для обнаружения и подачи сигнала. Говоря о нуждах пользователя в контексте безопасности, первое это бесперебойное снабжение электричеством.
Обеспечение энергией средств сигнализации
Опасность умышленного повреждения электрической цепи настолько вероятна, что фактически обязательно все системы безопасности соединить таким образом, чтобы, если нарушена целостность проводки, сработала система сигнализации. Подача энергии к системе может не сработать или быть нарушенной, и все же сигнализация должна функционировать. Это достигается удалением блока питания от системы и подсоединением к конечному элементу сигнальной системы (например, в небольшой системе звонок закреплен в недосягаемом положении на внешней стене здания). Используется одна и та же проводка, энергия по ней поступает к звонку и в систему внутри здания. Для больших систем нужно следовать принципу самоактивировающегося звонка. А именно, где бы ни находился конечный элемент сигнализации, проводка, обеспечивающая его энергией, должна быть отдельной. В этом случае силы реагирования могут быть подняты по тревоге, даже если произошел сбой в энергетической цепи системы. Все электрическое оборудование использует постоянный ток и, возможно, самое распространенное напряжение - 12 вольт.
Источники энергии
Раньше развитию источников энергии не уделялось должного внимания. Нужды космического оборудования и необходимость поиска заменителей нефти подстегнули новое мышление в производстве новых и усовершенствовании известных источников энергии. Один из четырех главных источников энергии для оборудования системы безопасности - относительно новый; остальные три претерпели значительные, хотя и невидимые, изменения.
Основные элементы
Основные элементы принадлежат к твердому типу батарей, они имеют небольшой вес. Соответственно, находят широкое применение как в переносном, так и в стационарном электронном оборудовании.
От первоначальных жидких батарей до твердых с использованием углеродных и цинковых электродов в электролите из хлористого аммония (Leclanche) Mallory/Duracell образцы обладают большей электрической емкостью для данного размера и веса и поэтому держат постоянное напряжение на выходе дольше, чем элемент Leclanche. И что особенно важно, выделение этим типом коррозийного электролита через внешнюю оболочку - маловероятно.
Для электронного оборудования, потребляющего небольшие токи, например, в слуховых аппаратах, фотоаппаратах, часах, радиосвязи для обнаружения нарушителя и ряде других приборов ценным новшеством является использование ртутных элементов. Если необходимо особенно долгое хранение или нужно сочетание высокого напряжения с высокой нагрузочной способностью по току, как в переносном оборудовании, то литиево-магний-окисные батареи наиболее удачно подойдут для этих случаев.
Самым большим недостатком химических сухих элементов является то, что после того, как химические составляющие отдали свою энергию в форме электричества, они не могут быть перезаряжены и их нужно заменять.
Солнечные элементы
Хотя солнце и является мощнейшим источником энергии, его энергия представлена не всегда в той форме, которая нужна нам в данном случае, в форме электроэнергии. Солнечный элемент - прямой продукт космического века, сконструированный с помощью современной технологии и ставший жизненно необходимым элементом оборудования, размещенного на Земле. Все, что нужно элементу - это, чтобы на его поверхность попадала энергия солнечная или искусственная, после чего элемент вырабатывает электричество, которое можно использовать, как в случае с химическим элементом или батареей. Батарея состоит из нескольких элементов, соединенных таким образом, чтобы давать необходимое напряжение и электрическую емкость. Если бы не опасность коррозии, мало что могло бы помешать элементу вырабатывать энергию. Это позволяет рассчитывать на эксплуатацию, длящуюся десятки лет. Солнечный элемент находит применение в системах охраны внутренних и внешних объектив. Его применяют в ситуациях, когда использование другого вида обеспечения энергией невозможно, неудобно или слишком дорого. А так как затраты по установке солнечных элементов снижаются, этот способ энергообеспечения выходит на первое место.
Конечно, и здесь есть проблема. Как быть с выработкой энергии в ночное время или при отсутствии света? Ответ вы найдете ниже по тексту.
Если вам нужна дополнительная информация, вам могут помочь "Cronar Corporation" в Нью-Джерси, США, или "Сгопаг Ltd" в Бидженде, "Solar Technology" в Абингтоне и "Solar Trade Association" в Беркише (Великобритания).
Сетевые источники тока
Первые два источника электричества - химические элементы и солнечные батареи - используются непосредственно по индивидуальному назначению. Они дают небольшое количество энергии, которого хватает только для нужд безопасности. Для освещения, отопления, домашних и промышленных механизмов требуется большая мощность. Становится экономической необходимостью производить электричество централизованно и распределять по кабелю индивидуальным потребителям. По закону Ома для большинства проводников, таких как медный провод, напряжение Е проводника пропорционально току 1, а ток обратно пропорционален сопротивлению R проводника. Мы получаем хорошо известное уравнение 1=E/R или E=IR. Потребление выражается в ваттах (напряжение Е, помноженное на величину тока 1). Перемножая обе части уравнения на 1, мы получаем Е1 - 1*1*R - W. Мы можем использовать это уравнение для ответа на вопрос, как и почему распределение энергии происходит данным образом.
При распределении энергии мы имеем дело не только с величиной мощности в ваттах (W в уравнении выше), доставляемой потребителю, но и с величиной потерянной мощности при передаче по кабелю от центральной электростанции. Если R - сопротивление кабеля, то из уравнения следует, что если бы мы сократили вдвое величину тока в кабеле, потеря мощности составила бы одну четвертую часть. Если бы мы это сделали, нам бы пришлось увеличить напряжение в кабеле, чтобы восстановить мощность, необходимую для потребителя. Почему бы нет? Уменьшение потерь при распределении настолько значительно, что по всей стране ток передается под напряжением 440 Квт и выше. Электростанции производят переменный ток. Напряжение, необходимое потребителям, выдается уже местными распределительными трансформаторами. Напряжение, используемое в Великобритании при освещении и отоплении - 240 вольт. Это же напряжение используется в системе безопасности.
Большой неприятностью для систем безопасности могут быть сбои в подаче электроэнергии. Сбой должен рассматриваться как состояние тревоги, так как он мог быть вызван отчаянной попыткой нарушителя предотвратить обнаружение. Если нарушителя не было, то сбой воспринимается как ложная тревога.
Итак, при передаче энергии разными способами возникают одни и те же проблемы. Их можно решить одинаково - использованием резервных батарей.
Резервные источники энергии
Для широкого круга неспециалистов самый известный резервный источник энергии - автомобильный аккумулятор, используемый для завода машины. Основное достоинство аккумулятора не только в том, что он может хранить электричество, но и в том, что его можно снова и снова заряжать до полной мощности. Существует несколько разновидностей резервных источников энергии.
Используемый в автомобилях аккумулятор может применяться в системе безопасности, однако он не вполне отвечает задачам безопасности.
Автомобильные аккумуляторы предназначены для подачи очень мощного тока за короткое время. Батареи, используемые в системе безопасности, должны выдавать небольшой ток на протяжении длительного периода. Владелец автомобиля может смириться с короткой жизнью аккумулятора. В системе безопасности от батарей ожидается продолжительная (многие годы) жизнь. В аккумуляторе используется жидкий элемент - серная кислота, разведенная водой.
Для подзарядки аккумулятора необходимо напряжение, которое вызывает выделение газа (происходит электрический распад воды на составляющие компоненты - кислород и водород). По мере зарядки возрастает концентрация кислоты, количество электролита уменьшается до уровня, когда аккумулятор не может больше накапливать электричество, не может держать заряд.
В области безопасности, хотя это часто делается по ошибке, нет необходимости перегружать батарею таким образом: нам не нужно пиковое напряжение, нам нужно номинальное напряжение на определенное время.
По мере того, как мы углубляемся в детали, видно, что увеличивается количество различий в предъявляемых требованиях. Неудивительно, что требования, предъявляемые к конструкции системы безопасности, не всегда понимаются.
