Филипп Уокер - Электронные системы охраны
В главе 9 были выделены интересные особенности меди. В них необходимо разобраться, так как до сегодняшнего дня этот металл остается основным материалом для изготовления проводов связи. В том виде, в каком она представлена в кабелях и проводах, медь "полутвердая", то есть не очень мягкая и не очень твердая. В сгибающемся проводе внутренняя область изгиба сжимается, а внешняя растягивается. Интересно, что сгибание делает медь хрупкой. Перегните провод несколько раз, и он разорвется. А теперь соотнесем эту проблему с приспособлениями, позволяющими осуществлять подключение приборов. Кто из вас не знаком с усилиями, которые приходится затрачивать, протягивая провод через корпус прибора к клеммной панели, когда концом провода пытаются под определенным углом попасть в невидимое отверстие клеммы?
Вам это не удавалось? Вы пробовали снова, выпрямляли провод, опять изгибали его и, наконец, у вас получалось. Но это не окончательный успех, так как при закручивании болта, прижимающего провод к клемме, небольшая область медного провода окажется под давлением и станет хрупкой. Если допустить, что после этого в дальнейшем провод не будут трогать, он может послужить, однако, при поиске повреждений, необходимо отсоединить части системы. Если это сделать на клеммной панели, о которой только что шла речь, провод будет потревожен, что может привести к разрыву провода, близлежащего провода под воздействием зажимного болта.
Ремонтники говорят, что по закону подлости обрыв происходит тогда, когда они покидают объект.
Нет необходимости привыкать к таким вещам. В задачу конструктора входит (на основе знаний об особенностях меди) разработка таких соединительных устройств, в которых медный провод не подвергался бы сжатию. Расположение таких блоков должно быть удобным, это важно при установке оборудования и его обслуживания.
Недавно я столкнулся с такой проблемой. Консультирующий инженер обычно не только выдает рекомендации клиенту о том, что следует тому сделать или, наоборот, не делать, но и часто демонстрирует, как это может быть сделано. Иногда он берется за сопровождение заключительной стадии проекта. В моем случае на клеммной панели были сделаны пазы под углом в 45 градусов к основанию. Это обеспечило видимость и доступ к ним. Для того, чтобы избежать действия чрезмерного давления на провод, в блоке между болтом и проводом была установлена решеточка, распределяющая нагрузку. Таким образом было обеспечено достаточное для электрического контакта давление и удалось избежать излишнего упрочнения меди. Подсоединение в первый раз было проведено с минимальным сгибанием провода.
В некоторых грамотно разработанных соединительных устройствах подсоединение проводов осуществляют порою неправильно, к примеру, используя для этого тонкие пружинистые шайбы между зажимным винтом и проводом. Эти шайбы предназначены, главным образом для того, чтобы избежать расползания скрученного провода под воздействием вращения зажимного винта, однако они слабо помогают в снятии избыточного давления. Такие шайбы часто подводят. При отсоединении провода шайба вылетает из отверстия, и очень сложно вставить ее обратно. Имея это в виду, нетрудно понять, почему связь, обеспеченная скруткой, получила такое признание. Но эти два типа соединения ни в коей мере не являются исключительными. Можно использовать любой тип соединения, который учитывает особенности меди.
Надежность при установке
Соединительные кабели
Выбор соединительных кабелей имеет значение для надежности системы. Особенности меди, описанные выше, дают ключ к решению задачи. Чем тоньше сечение провода, тем меньше упрочение нажимом при сгибании провода и тем ниже механическая прочность и пропускная способность. Чем толще сечение провода, тем больше упрочение при перегибе, тем труднее сгибать и управлять проводом. К сожалению, природа против нас. Пытаясь найти оптимальную толщину провода для электронных соединений, мы приходим к самым неудачным сочетаниям. В идеале хотелось бы иметь одну жилу провода, однако при эксплуатации одножильные провода подводили (разрывались). Простым решением явилось использование нескольких жил провода, соединенных вместе и образующих многожильный кабель. Не будучи идеальным, он гораздо надежнее одножильного кабеля.
Коммутационные помехи
Они, в основном, вызываются различными формами быстродействующего электронного подключения оборудования к энергообеспечению, соединенному с бытовой электросетью. Когда последняя используется для подзарядки батарей, может пройти помеха в приборы системы безопасности, которая вызовет беспорядочное и нежелательное включение ее различных функций.
Существует мнение, что такая помеха должна быть подавлена в самом начале для того, чтобы не засорять бытовую электросеть. В тех странах, где законодательством не предусматривается контроль за этой формой помех, нормальной практикой является подавление ее на объектах, страдающих от нее, ретроспективно. Иногда необходимо включать систему подавления в оборудование на стадии разработки и производства. При этом, несомненно, увеличивается начальная стоимость, тогда как в этой мере предосторожности нуждаются далеко не все установленные системы. Еще одним очевидным фактом является то, что стоимость ретроспективной акции на этом объекте, где подавление необходимо, гораздо выше, чем стоимость установки системы подавления на стадии производства.
Наведенные помехи
Такие помехи действуют постоянно. Но эффект от них недостаточен, чтобы вызвать нежелательные переключения, однако достаточен, чтобы служить помехой полезным сигналам. Они также образуются в бытовой электросети из-за того, что кабель энергоснабжения и кабель сигнализации располагаются слишком близко друг от друга. Это приводит к возникновению аудиопомех, а также помех на мониторном экране.
Помехи от электрических разрядов
Самая сильная помеха возникает в результате разряда молнии. Высокое напряжение вызывает также наведенную помеху. Статистика указывает, что наблюдается большое совпадение случаев ложных тревог во время грозы. И даже на большом расстоянии от центра грозы мало что можно сделать. Методы, применяемые для уменьшения действия пиковых нагрузок на энергосеть, могут помочь в борьбе с помехами от электрических разрядов.
Еще одним источником этого типа помех являются радиопередатчики. Если радиомачты находятся неподалеку, они причиняют достаточно беспокойства. Помехи также вызывают передатчики типа СВ, а также полицейские радиостанции.
Возможно, наименее очевидным, но, к счастью, хорошо известным источником непрерывной помехи является газоразрядная лампа, а также флуоресцентное освещение. Некоторые несовершенные микроволновые детекторы передвижения могут подавать сигнал тревоги, если они установлены вблизи включенной газоразрядной трубки.
Радио и газоразрядные помехи нормально устраняются с помощью низко индуктивных конденсаторов (плоских, не круглых), соединенных с наиболее уязвимыми для помех компонентами и землей. Если помеха "ловится" самим компонентом, таким как катушка индуктивности, то его нужно закрыть металлическим экраном, соединенным также с землей.
Заземление
В полупроводниковой электронике иногда проявляется недостаточно серьезное отношение к заземлению. Исходя из того, что по электрическим цепям из элементов на печатных платах и коротких проводов текут очень слабые токи, которые не вызывают больших перепадов напряжения, то не имеет особого значения, на каком участке заземлять различные компоненты систем сигнализации.
Там, где существуют электрические помехи, ток, а, следовательно, и напряжение в проводах заземления могут превышать токи и напряжение в рабочих цепях. Чтобы устранить воздействие помех, на практике подключают провода заземления к одной точке, соединенной с одним из полюсов источника питания.
Еще одно положение, которым иногда пренебрегают на практике - связь энергосистемы с землей через бытовую электросеть, водопроводную трубу или столб, уходящий в землю. Хотя этот способ не всегда успешен, он более надежен для обеспечения безотказной работы стационарно установленного оборудования. В системах, располагающих одним заземлением, могут возникнуть сложности при поиске неисправностей.
Бытовая электросеть имеет обычно земляную жилу, и любое экранирование, которое раньше использовалось для защиты кабелей от помех, также соединяют с этим проводом. Место заземления необходимо защитить кожухом, который особенно необходим в том случае, если система установлена вне помещения и подвергается воздействию атмосферных осадков и пыли. Оказавшись незащищенным, экран может, вступив в контакт с уже заземленными элементами, например, с оградой, образовать замкнутый контур, что приведет к нарушению заземления. Если внешнее заземление не является стационарным, то задача по нахождению неисправности может еще более усложниться.
