1-freelance.ru

Журнал "Фрилансер"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Увеличение мощности и функция Current Sharing в блоках питания MEAN; WELL

Увеличение мощности и функция Current Sharing в блоках питания MEAN WELL

В практике использования импульсных источников питания достаточно часто возникает необходимость увеличения мощности, отдаваемой в нагрузку, например, при изменении условий проекта или в случае наличия блоков питания только одного типа и, при этом не всегда есть возможность приобретения источника питания необходимой (большей) мощности. Решением может быть параллельное соединение импульсных источников питания, при котором происходит увеличение выходной мощности, а также такое подключение можно использовать в качестве системы резервирования питания.

Параллельное соединение импульсных блоков питания допускается при обеспечении соответствующих мер – на положительный вывод +V каждого блока питания ставится защитный диод в прямом включении (анодом к положительному выводу ИП). При этом номинальный ток диода должен быть больше максимального выходного тока блока питания и должен быть предусмотрен радиатор для рассеивания мощности (охлаждения) в случае необходимости – уточняется по характеристикам на диод. Схема подключения двух источников с защитными диодами представлена на рис.1.

Рис.1. Подключение двух импульсных блоков питания для питания мощной нагрузки или резервирования питания

Такой пример подключения уже рассматривался в нашем видео «Параллельное и последовательное включение блоков питания» на примере LRS-350-48. Но по рекомендации производителя такой способ подключения больше подходит для резервирования питания, и приемлем только для источников питания малой и средней мощности.

Поэтому для ряда серий мощных блоков питания компания MEAN WELL разработала функцию Current Sharing, которая позволяет питать мощную нагрузку путем соединения нескольких блоков питания одной серии и одного номинального напряжения в один источник. Особенностью такого подключения является то, что временные характеристики старта и выхода на режим разных блоков питания в параллельном соединении выравниваются, а также и присутствует защита от влияния блоков питания друг на друга в соединении. То есть ток такого объединенного источника уходит только в нагрузку, не оказывая подпитки выходных фильтров и системы управления силовыми ключами блоков питания в сборке, а также происходит выравнивание их потенциалов (выходного напряжения). В зависимости от моделей возможно объединение до 2, 4, и больше источников питания (рис.2).

Рис.2. Подключение 4-х блоков питания с функцией Current Sharing для питания мощной нагрузки

В качестве примера, для корпусных серий блоков питания функцией Current Sharing обладают блоки питания популярных серий RSP-1000, RSP-1500, позволяя получить четырехкратное увеличение мощности (до 4-х блоков питания в одной сборке). Для размещения на DIN рейку функцией Current Sharing оснащены, например, блоки питания серии SDR-960, позволяющие увеличить выходную мощность при параллельном соединении до 3840 Вт (подключение по схеме 3+1).

Параллельное подключение блоков питания с функцией Current Sharing имеет ряд условий, которые должны выполняться для надежной работы и предотвращения выхода из строя блоков питания, поэтому перед подключением необходимо изучить документацию (спецификацию) на используемый блок питания, и подключение производить по схеме из документации.

Для светодиодных серий блоков питания от компании MEAN WELL функция Current Sharing не предусмотрена, поэтому осуществлять параллельное соединение таких блоков питания не допускается. Для питания мощной нагрузки производитель рекомендует подбирать блоки питания подходящей мощности или делить светодиодную нагрузку на небольшие участки, которые могут быть запитаны каждый своим источником питания (рис.3).

Подбор блоков питания для светодиодной ленты.

Для правильного подбора блока питания (БП) для системы светодиодной подсветки необходимо знать параметры подключаемой светодиодной ленты и параметры предлагаемых блоков питания.

Первый параметр ленты, влияющий на выбор БП – напряжение питания ленты. Чаще всего это 12 или 24 вольта. На какое напряжение рассчитана лента, на такое же напряжение выбирается и блок питания.

Второй параметр ленты, требующийся нам для расчета блока питания – потребляемая мощность на 1 метр ленты. Этот параметр обязательно приводится добросовестным производителем в характеристиках ленты и обычно обозначается на упаковке ленты. Мощность светодиодных лент, имеющихся в нашем ассортименте, варьируется в диапазоне от 4.2 до 31 Вт/м. Обычно, чем выше потребляемая мощность ленты, тем она ярче светит. Правда, тут вносит неоднозначность такой показатель как КПД, но на приводимый расчет блока питания он не влияет, поэтому принимать во внимание сейчас мы его не будем.

Следующий показатель – длина подключаемой к БП ленты. Тут все просто. Длина – есть длина. Измеряется в метрах.

С лентой разобрались, теперь разбираемся с блоками питания. Основные характеристики БП – выходное напряжение, максимально допустимый ток, который может длительное время отдавать блок питания в нагрузку, и выходная мощность блока питания.

С выходным напряжением все просто. Лента 12-ти вольтовая, и блок питания нужен на 12 вольт, лента на 24 вольта – блок питания берем на 24 вольта.

Следующий параметр — максимальный ток, отдаваемый блоком питания – параметр очень важный, но в стандартных расчетах для систем со светодиодной лентой используется редко. Хотя, зная его всегда можно определить выходную мощность блока питания. Нужно просто перемножить выходное напряжение в вольтах на максимальный ток в амперах и получим мощность в ваттах. Например, блок питания с выходным напряжением 12 вольт и максимальным током 5 ампер имеет выходную мощность 60 ватт.

А выходная мощность блока питания – это как раз тот параметр, который нужен для наших расчетов.

Для наглядности, давайте рассмотрим расчет требуемого БП на примере.

1. Имеем комнату со сторонами 5х4 м. Хотим расположить ленту за карнизом по периметру комнаты. Длина периметра в таком случае составит 18 м. Соответственно, такой же длины у нас будет и лента.

Читайте так же:
Можно ли ставить две разные оперативные памяти

2. Выбираем ленту не самую слабую, но и не самую яркую, например, ленту с артикулом 010346, модель RT 2-5000 24V Warm 2x (3528, 600 LED, LUX).

3. Из обозначения видно, что это лента длиной 5 метров, с питанием 24 вольта, теплого белого цвета, двойной плотности (но не двухрядная), светодиоды 3528 (размер SMD корпуса светодиода 3.5х2.8мм), 600 светодиодов на 5 метров (или 120 светодиодов на метр).

4. Из характеристик, имеющихся на сайте или указанных на упаковке, узнаем, что потребляемая мощность этой ленты – 48 ватт на 5 метров (9.6 Вт/м)

5. Умножаем длину ленты на потребляемую мощность 18*9.6 = 172.8 Вт.

6. Добавляем минимум 10-ти процентный запас по мощности, получаем 182.8 Вт.

7. Выбираем ближайший по мощности блок питания с округлением в большую сторону. Это блок питания мощностью 200 Ватт с выходным напряжением 24 вольта (как мы помним лента у нас с питанием 24 вольта).

8. Смотрим на сайте габариты блока питания. Артикул 013138, модель ARPV-24200 (24V, 8.3A, 200W) — 238x130x60 мм.

9. Далее возможны варианты:

a) нормально, габариты устраивают – оставляем как есть;

b) ого! куда же я его такой здоровый дену? – делим ленту на два участка, выбираем два блока питания меньшего размера и, соответственно, меньшей мощности — по 100 ватт каждый — и подключаем к каждому блоку питания по 9 метров ленты;

c) опять не помещается — делим ленту на четыре фрагмента, ставим четыре блока питания по 50 ватт.

Удобнее всего монтировать оборудование, когда один блок питания устанавливается на каждые 5 или 10 метров ленты.

В рассмотренном примере мы использовали герметичный блок питания. Вы можете спросить, зачем в обычной комнате ставить герметичный блок. Ведь есть же блоки в защитном кожухе, они дешевле. Да, есть. Да, дешевле. Но они незащищены не только от влаги, но и от пыли, от попадания в них мелких предметов, домашних «животных», наконец. Все это неблагоприятно сказывается на надежности системы в целом. Кроме того, на сегодняшний момент все блоки питания для светодиодной ленты это импульсные преобразователи напряжения. Поэтому от открытых блоков питания, как бы качественно они не были сделаны, в полной тишине может быть слышен слабый «комариный» писк. Правда блоки питания в защитном кожухе бывают большей мощности, чем герметичные блоки, но и здесь есть свои подводные камни. Негерметичные блоки с мощностью более 200 ватт требуют принудительного охлаждения и снабжаются встроенными вентиляторами. Как гудит куллер системного блока компьютера у Вас под столом, слышали? Хочется Вам по ночам, при включении подсветки слышать аналогичное жужжание? В общем, делайте свой выбор.

И еще одна важная рекомендация. Монтаж блоков питания необходимо осуществлять таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха для охлаждения блоков, а также предусмотреть возможность доступа к БП для их обслуживания или замены. Надежность применяемых блоков питания достаточно высока, но в нашей реальной жизни не исключены случаи, при которых в сети может появиться опасное для БП напряжение или пульсации, приводящие к выходу их из строя.

Особенности выбора блока питания для системы с регулировкой яркости или системы с многоцветной лентой.

Если в результате описанного выше расчета получилось, что мы вполне обходимся одним блоком питания и размер его нас устраивает, то никаких особенность в подборе блока для системы подсветки с управлением лентой нет. Дальше эту статью можно не читать.

Во всех остальных случаях, нужно решить еще одну задачу. Задача заключается в следующем. Если мы хотим управлять лентой – будь то изменение яркости или изменение цвета – мы должны установить между блоком питания и лентой соответствующее устройство управления – диммер или RGB контроллер. Следовательно, если мы делим мощность на два блока питания, то должны поставить два устройства управления. Делим на четыре блока, должны поставить четыре устройства. И т.д. И все это должно срабатывать одновременно, от одного регулятора или от одного пульта. Но вопросы синхронизации – это отдельная тема и сейчас она нас не интересует. Сейчас мы занимаемся электропитанием. Можно, конечно, оставить все как есть, и поставить на каждый блок питания по отдельной управляющей коробочке, но наша цель (точнее, Ваша цель) уменьшить количество коробочек и дополнительных проводков в системе (а соответственно, уменьшить стоимость оборудования и монтажных работ).

Если мы используем 24-х вольтовую ленту, то можно прибегнуть к одной хитрости. Мы можем взять два одинаковых блока питания на напряжение 12 вольт, соединить их последовательно и получить на выходе такой системы напряжение 24 вольта и удвоенную мощность. Схема подобного соединения приведена на рисунке.

Электросхема подключения

При таком включении необходимо учесть особенности конструкции блоков питания. Некоторые БП выполнены таким образом, что их металлический корпус соединен с минусовым выходом. При использовании подобных блоков в рассматриваемой схеме требуется изолировать корпуса БП друг от друга и от любых металлических поверхностей.

Некоторые «умельцы» предлагают для увеличения мощности соединять выходы блоков питания параллельно. Подавляющее большинство БП не допускают такого соединения. Это связанно с тем, что двух идеальных блоков питания с абсолютно одинаковыми выходными напряжениями не бывает. Как бы ни старался производитель, но хоть на сотые доли вольта оно будет отличаться. Напряжение на выходе блока стабилизируется специальной электронной схемой, которая постоянно следит за выходным напряжением и в случае его отклонения от нормы, старается вернуть его в заданный диапазон. В случае соединения в параллель двух блоков с разными напряжениями, каждый из них начнет «перетягивать одеяло» на себя. Рано или поздно это закончится выходом БП из строя. Кроме того, в момент включения такой системы один блок может мешать запуститься другому. В результате, могут появиться периодические моргания ленты при включении подсветки. Ради справедливости, следует заметить, что существуют блоки питания, допускающие параллельное соединение, но это отдельный, довольно редко встречающийся класс. Возможность такого соединения обязательно указывается в документации на блок питания.

Читайте так же:
Можно ли склеить силикон

Можно-ли соединять последовательно компьютерные блоки питания?

Например, взять 3 БП, в каждом +12В, 10А, соединяем последовательно и получаем +36В, 10А — так??

Можно, если не соединять их корпуса. Или оторвать минус 12в от общего в каждом блоке.

Согласен со Splav56.
Если же ещё и 10А настоящие, а не китайские, и блоки одинаковые.

В общем, вопрос типа — можно ли соединить последовательно батарейки на 1,5В.
Конечно, можно, если не нарушать каких то очевидных правил.

я соединял последовательно два одинаковых импульсных блока питания, отрывал обьщий провод . но под нагрузкой через какоето время обезательно один блок питания горел, пробовал два раза ток был намного меньше максимального .Сгорали силовые ключивые транзисторы.
Почему так и непонял .

Выражу свое «имхо»: люди, не занимайтесь фигней. По правилам ТБ каждое питало должны быть зазЕмлено. Здесь получается, что из всех питал зазЕмлено только одно, «нижнее». Вот если оорвать минус от общего, как предлагает Splav56, тогда еще ничего. Но выходные транзисторы все равно могут сгорать, скорее всего по причине не совсем равномерного распределения падений напряжения между питалами.

Num Lock, Вы не меньше других любите заниматься «фигней».
Одни бобинные магнитофоны с грамофонными пластинками чего стоят.

На счёт заземленения. Займитесь статистикой, проверяя у кого комп заземлён. Заодно, заглядывайте в каждый блок питания компа для проверки наличия конденсаторов, соединяющих сетевые выводы с корпусом блока.

При последовательном соединении блоков, всё равно, потребуется лезть в середину и отрывать минус выхода от корпуса. И не столько из-за опасности соединения корпусов между собой, как из-за того, что они будут соединены обязательно через шнуры питания и розетки. Естественно, если розетки взять без заземляющего контатка, то будет всё в порядке. Но где гарантия, что такие розетки будут использоваться всегда?
То есть, отрывать минус выходных напряжений от корпуса блока придётся обязательно.

Дальше.
При последовательном соединении батареек, главное требование — одинаковость их характеристик. Комповый блок не исключение.
В разных блоках могут стоять разные диодные сборки, разные дросселя гупповой стабилизации и конденсаторы. Может, даже, в одном блоке стоят дополнительные дроссельки по питанию, а в другом — нет. Частоты блоков и текущие длительности импульсов ШИМ, так же, могут отличаться. Я уже не говорю о различии в цепях обратной связи стабилизации напряжения блоков. От этого зависят динамические характеристики блоков.

Всё это определяет выходное сопротивление каждого блока.
Если эти сопротивления окажутся сильно разными, то на предельных токах нельзя будет получить равного деления выходной мощности между блоками. Значит, один блок будет выдавать большее напряжение, чем другой. Перекос мощности, конечно же, скажется на надёжности работы. На сколько опасен такой перкос, сказать трудно, так как слишком от многих факторов он зависит.

С учётом того, что указываемые на шильдике выходные данные блоков являются, скорее, напоминанием требований стандарта, чем реальными характеристиками блока, не лишне будет заглянуть в середину, для проверки одинаковости их выходных цепей, реальной проверки их выходных токов и равенства выходных напряжений при одном и том же токе.

Надеюсь, я ни кого не напугал.

Ну мафоны не фигня, а ретро. У меня, кстати, комп не зазЕмлен, но корпуса компа и всех периферийных устройств соединены между собой. С 1997 года ничего не сгорело. А тут корпуса питал между собой не соединены.
А вот такая тема: можно ли соединят питала параллельно, чтобы при том же напряжении получить больший ток? Вроде бы нельзя, ибо по причине некоторой разницы напряжений питал пойдет ток между питалами. А если диодами развязать, то ток будет потребляться только от того питала, у которого напряжение чуть больше.

Num Lock: А если диодами развязать, то ток будет потребляться только от того питала, у которого напряжение чуть больше.
Развязывай резисторами

Кпд не тот будет.

Num Lock: Ну мафоны не фигня, а ретро.
Последовательное соединение источников питания — тем более не фигня, и далеко не ретро, а, скорее, осознанная необходимость.
Давно уже просматривается тенденция в получении больших мощностей с помощью большого числа блоков, меньшей мощности и работающих совместно на одну нагрузку.
Это, скорее, дело будущего.
Просто, люди считают фигнёй всё, что устарело или не понятно, ново или ещё не используется.

Num Lock: . можно ли соединят питала параллельно. Вроде бы нельзя. А если диодами развязать.

Точно такие же проблемы, как и при последовательном соединении. Разница только в стороне, с которой придут пакости.
Например, при последовательном соединении транзисторов, приходится выравнивать падения напряжения на них, а при параллельном соединении — токи.
Точно так же и с блоками питания.

Только развязывать блоки диодами нет необходимости, это уже сделано в каждом блоке с помощью выпрямительных диодов. По этому, повышение напряжения одного блока, может вызвать блокировку другого, имеющего меньшее выходное напряжение. То есть, уравнивающего тока не будет.
Это, если соединять параллельно две батарейки сразными напряжениями, то да, нужны диоды, потому что батарейки допускают реверс тока.

Читайте так же:
Можно ли сделать видеозвонок в одноклассниках

Но Вы правы в том, что диоды нужны. Только нужны они по другой причине.
Цепи стабилизации блоков подключены прямо к выходным напряжениям, по этому, при параллельном соединении блоков, параллельными станут и эти цепи.
Если напряжение одного блока будет чуть выше, чем другого, то это повышение будет воспринято другим блоком как нарушение баланса петли регулирования. Схема обратной связи отработает эту ситуацию таким образом, что длительность импульсов ШИМ станет меньше. Меньше станет и выходное напряжение этого блока.
То есть, при параллельном соединении блоков с отличающимися выходными напряжениями, блок с меньшим напряжением начнёт регулировать свое напряжение.
Но так как оно не зависит от него (приходит из вне), то этот блок будет продолжать уменьшать длительность импульсов, пока не «потухнет» совсем. В результате, окажется, что работает только один блок, имевший большее начальное напряжение, а другой выключится.

При установке диодов, этого не случится, но результат будет тем же — нагрузку будет питать блок, имеющий большее напряжение.

При параллельном соединении батареек, проблем больше, чем при последовательном. По этому, их и не ставят параллельно, а только последовательно.
Точно так же и с блоками питания. Собственно, чем они отличаются от батареек.

Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.

Можно ли соединить два блока питания параллельно

Параллельное подключение нескольких нагрузок к одному выходу (30%, закон Ома)

Алексей ОМЕЛЬЯНЧУК, эксперт

Врожденная жадность (иными словами — экономность, домовитость) не позволяет даже разумным проектировщикам проектировать разумные системы. Казалось бы, надо тебе подключить к системе 32 таблички «Выход» (по одной на каждом этаже), поставь нужное количество релейных блоков — и будет тебе счастье. Например, 8 блоков по 4 реле в каждом. Но нет, ведь хочется сэкономить, и потому в проекте будет один релейный выход (благо реле «держит» 3 ампера), к которому на одну пару проводов длинной цепочкой будут подключены все 32 таблички (общее потребление, ладно, сочтем приемлемым — 32*90 мА = 2,88 А). Общая длина примерно 300 м (по 10 м между табличками). В чем же засада?

Первая засада в том, что большинство табличек (ламп, сирен, оповещателей и других аналогичных устройств) имеют весьма ограниченный диапазон рабочего напряжения. Например, популярное устройство КОП-24 работает при напряжении от 18 до 28 В. Огромный диапазон! Да? Нет.

Мы ставим стандартный блок питания 24 В (на самом деле он обычно выдает 27,5 В, потому что в нем стоят два свинцовых аккумулятора с напряжением «подзаряда» 13,8 В — как в автомобиле). Подходит? Подходит. Дальше. Система должна работать в случае отсутствия питания еще 24 часа в дежурном режиме и 3 часа в тревожном. Понятно, аккумуляторы рассчитываются тоже «экономно», так что к концу этого периода напряжение на выходе блока питания будет около 20 В. Подходит? Тоже подходит. Но! На падение напряжения на проводах остался запас в 2 В.

При токе потребления 3 ампера допустимое сопротивление проводов всего 0,6 Ом. Вспоминаем одну из первых статей про 30% — сопротивление одиночного провода сечением 1 мм 2 и длиной 100 м = 2 Ом. Пересчитываем-получаем: при длине кабеля 300 м сопротивление 0,6 Ом у кабеля сечением 2×16 мм 2 . Такой кабель можно согнуть только об коленку, и то синяк может получиться. Стоимость одного (!) метра такого кабеля равна стоимости одного табло. Ничего себе экономия.

Да и не получится такой кабель подключить к существующим табло, и даже не просто будет протянуть в существующих стояках между этажами.

И тут мы обращаем внимание на то, что существуют таблички с заметно более широким диапазоном напряжения питания, а заодно со значительно сниженным током потребления. Обычно такого эффекта добиваются с помощью импульсных источников питания, но я не буду вдаваться в технологические секреты производителей. Для нас сейчас важно, что есть вроде бы не сильно отличающиеся устройства с допустимым диапазоном напряжения питания 10-40 В и током потребления 20 мА. Пересчитываем все заново. Блок питания оставим тот же, привычный для пожарных систем 24 В. Допустимое падение напряжения даже с полностью разряженных аккумуляторов будет уже 20 В-10 В = 10 В. Ток потребления всей цепочки 32 х 20 = 640 мА. Делим — получаем: нас устраивает сопротивление 16 Ом. Это значит, годится кабель 2 х 0,75! совсем другое дело! (рис. 1).

Теперь посчитаем немного точнее. Средний ток в кабеле вовсе не 640 мА. Это только на первом участке от реле до первого табло ток максимальный, а дальше ток меньше. Если считать, что табло распределены по шлейфу равномерно, то средний ток можно считать равным ровно половине полного, т. е. 320 мА. Любители математики могут сами сообразить, почему так можно считать, остальным поясню: в первом участке течет ток от 32 табло, в следующем — от 31 и т. д. Соответственно, падение напряжения на первом участке равно R кабеля*32*!табло, на следующем R кабеля*32*!табло, и т. д. Ну а сумма ряда 32 + 31 + . + 2 + 1 — известно, равна примерно 32*32/2. Итого, в первом приближении (с точностью до 30%) можно считать, что по кабелю просто течет «средний» ток, равный половине полного. Стало еще легче. Кабель можно выбрать всего 2 х 0,35, это уже совсем копейки, даже в огнестойком исполнении.

Читайте так же:
Можно ли поменять эпл айди

Теперь перейдем к грустному. Нормы (и здравый смысл) требуют контролировать целостность линии связи от прибора (релейного блока) до оповещателя. Действительно, это провода от выключателя до лампочки вы лично проверяете несколько раз в сутки, а пожарная сигнализация может годами стоять и ни разу не включить сирены. И только в случае пожара, когда уже поздно чинить проводку, она должна сработать. Итак, контроль.

Разумеется, все производители предлагают наряду с обычными релейными блоками аналогичные блоки с функцией контроля линии связи.

В принципе, встречаются три разные технологии. Первая — периодическое измерение прямого сопротивления линии. Не требует никаких дополнительных устройств, контролирует не только всю линию, но и сами оповещатели и выдает тревогу при существенном изменении сопротивления линии. Недостатки такого подхода — он хорошо работает, только если на линии один оповещатель. Ну, два-три. А если их там 32, то заметить отключение одного из них нереально. Поэтому такой способ не годится для любителей жесткой экономии. Вообще, такое решение реально применить лишь в случае адресной системы, когда «релейный блок» фактически является довольно маленьким и дешевым устройством. И, кстати, в таком случае нередко получается, что в момент проверки оповещатель «немножко работает». Хотя на него подается очень маленький ток, этого тока может быть достаточно, чтобы современная электронная сирена чуть-чуть «тикнула». Да, сирена не выдаст свои 110 дБ, не переполошит всю деревню, но, если она стоит в комнате охраны, ежеминутное «тиканье» изрядно раздражает. Раз уж зашла речь, упомяну решение проблемы. Надо подключить параллельно сирене небольшой резистор сопротивлением примерно 1-5 кОм. Весь ток проверки уйдет в этот резистор (обычно не более 1 мА), сирена вообще не шелохнется. А в рабочем режиме, когда подано 12 В, в резистор потечет приемлемо небольшой «лишний» ток — пара миллиампер.

Второе техническое решение — размещение на конце линии специального устройства, цифрового или аналогового «ответчика», с которым блок управления постоянно «общается» и проверяет наличие связи. Решение очень эффективное, хотя, надо сказать, позволяет контролировать только «линию связи» (буквально, как и требуют действующие нормы). Собственно, клеммы подключения оповещателей и сами оповещатели никак не контролируются. Ну и последний недостаток — заметная цена устройств. Это решение имеет смысл применять, только если вы намерены действительно много сирен (табличек) подключить на одну линию.

Третье решение, весьма распространенное (особенно 10-20 лет назад) — использование диода в качестве оконечной нагрузки и проверка шлейфа подачей обратного напряжения. Идея в том, что от обратного напряжения сирены работать не будут, а диод будет пропускать ток, это проверка на обрыв. Причем падение напряжения на диоде — 0,6 В — вполне можно обнаружить и убедиться, что короткого замыкания на линии тоже нет. Увы, все не просто. Во-первых, многие оповещатели имеют защитный диод на входе, который защищает их и от перепутанной полярности, и от превышения напряжения (это именно защитный диод — по сути, стабилитрон). (рис. 2)

Что получилось? В каждом оповещателе стоит такой же диод, что и в конце линии, — наш релейный блок не заметит, если шлейф порвется где-то посредине. Результат — производители таких блоков (с такой технологией контроля) рекомендуют устанавливать каждой сирене дополнительный диод «прямой полярности». Заодно такой диод защитит сирену от повреждения током проверки, если в сирене нет встроенной защиты (увы, гонка за дешевизной характерна не только для героя сказки Пушкина и нашего предполагаемого проектировщика, но и для производителей сирен). Ну ладно, пусть еще один диод, это недорого, тем более что уважаемые производители за скромную цену предлагают сразу готовый блочок с парой диодов и клеммами (или торчащими проводами) — для удобства монтажа. Если вы строите систему для защиты от пожарного — решение вполне хорошее. Целостность линии связи, безусловно, контролируется, нормы соблюдены. Беда только, что между линией связи и каждым оповещателем появились еще дополнительные устройства и пара соединений (или даже скруток), что, конечно, не добавляет надежности системе.

В заключение рассмотрим еще один пример запредельной жадности (и одновременно удивительной технической красоты), встретившийся мне недавно в проектных решениях. Дано: есть блок пуска пожаротушения, выдающий 3 ампера на выход. Очень хороший блок, с импульсным стабилизатором, т. е. он выдает именно гарантированный ток — 3 ампера независимо от нагрузки. На короткое замыкание также выдает 3 ампера и на нагрузку 1 Ом выдает 3 ампера (получается всего 3 вольта на нагрузке — кто помнит закон Ома). Желание проектировщика было запустить от этого блока примерно 100 модулей типа «Буран», требующих 100 мА каждый. В принципе, подключать несколько пиропатронов (запалы в «Буранах», строго говоря, не являются пиропатронами, но для простоты я буду их называть так) параллельно к выходу одного пускового блока вполне допустимое решение по существующим нормам. Да, при этом невозможно контролировать цепи подключения каждого пиропатрона и сами пиропатроны -только пресловутую целостность линии связи, но по нормам это допускается. Замечу, кстати, что ни в одном автомобиле никогда не контролируется линия связи с подушками безопасности — контролируется именно целостность самих пиропатронов подушек, причем каждого индивидуально — но ведь там речь идет о нас, любимых, изображающих Шумахера на скользкой дороге, а не о каком-то там маловероятном пожаре в здании, которое мы, может быть, никогда после проектирования и не увидим. (рис. 3)

Читайте так же:
Можно ли не есть 3 дня

Итак, несколько пиропатронов параллельно, резисторы к ним подключают последовательно, дабы в случае короткого замыкания в пиропатроне он не закоротил всю линию и не воспрепятствовал работе остальных пиропатронов (обычно при срабатывании пиропатроны переходят в «обрыв», но случаи разные бывают. Хотя чаще короткое замыкание образуется просто само по себе, со временем, за счет коррозии металла и химических процессов в наполнителе пиропатрона). Идея проста: даже если ток источника после включения распределится неравномерно, то первыми выгорят «в обрыв» те пиропатроны, куда попал ток больше среднего, после чего ток перераспределится по оставшимся и сработает следующий — и все это в течение нескольких миллисекунд после включения выхода. Существенное условие — выходного тока модуля управления должно заведомо с запасом хватать на все пиропатроны. Не должно так случиться, что ток из-за разных перепадов на проводах и контактах в первый момент после включения распределится поровну «всем понемножку», так что всем не хватит для срабатывания. Обычно производители для такого включения рекомендуют полуторакратный запас. В случае «Буранов» с пусковым током 100 мА это означает, что модуль с выходным током 3 А можно подключить к 20 «Буранам».

Итак, вернемся к проявлению здоровой жадности. Хочется одним модулем поджечь 100 «Буранов» (на самом деле «всего» 75). Сразу тока не хватит — для 75 «Буранов» надо 7,5 ампера, у нас всего 3 А, да и запас небольшой надо обеспечить. Можно, конечно, поставить еще пару простых реле и переключать по очереди 3 группы по 30 пиропатронов, но жадность даже этого не позволяет. Однако решение есть, причем очень красивое (не пытайтесь повторить в реальной жизни, описываемый трюк доступен только подготовленным каскадерам в касках и со справками от психоневролога). Итак. Ставим последовательно пиропатронам разные резисторы. Обеспечим заведомо неравномерное распределение тока. Первую группу 15 «Буранов» подключим напрямую. Вторую группу (тоже 15 штук) — через резисторы 20 Ом (сопротивление самого пиропатрона также 20 Ом — поэтому суммарное сопротивление этих веток будет вдвое больше). Еще одну — через 60 Ом, т.е. сопротивление этих веток, будет вчетверо больше. И т. д., всего будет 6 групп «Буранов», суммарное сопротивление в ветке первой группы — 20 Ом, второй — 40, далее — 80,160 и, наконец, 320 Ом. Типичная двоичная лесенка. Проводимость первой группы даже меньше, чем сумма проводимостей остальных групп. Поэтому в первый момент после включения больше половины всего тока (т. е. больше 1,5 ампера) потекут в эту группу. Соответственно, этого тока хватит, чтобы сработали пиропатроны первой группы. Когда они сработают, они будут «в обрыве» (если все произойдет, как положено) и выходной ток пускового модуля вновь перераспределится, так что уже следующая группа из 15 пиропатронов получит больше половины этого тока. Теперь сработают они, ну и т. д. Маленькая неприятность в том, что последней группе, чтобы сработать, необходимо напряжение 32 В, поэтому пришлось запроектировать питание модуля от 3 блоков питания по 12 вольт — суммарно 36 вольт. (рис. 4)

Теоретически должно работать. На практике достаточно одному пиропатрону сработать «в короткое» или хотя бы просто не сработать, и скорее всего ни один пиропатрон в следующих группах не сработает. Я уж не говорю про надежность контроля целостности такой сложной конструкции. Ну и, конечно, это, в принципе, работает далеко не с каждым пусковым модулем, а только с таким, который обеспечивает (ограничивает) фиксированный ток. Если в модуле стоит обычное реле, и модуль попытается выдать все 36 вольт на выход сразу, то при этом, ток в пиропатронах последней группы сразу окажется 100 мА, в предпоследней — сразу 200 мА и т. д., так что суммарный ток превысит 40 ампер, разумеется, защита блока питания сработает раньше, чем пиропатроны, и не запустится вообще ни один «Буран».

Что я хочу всем этим сказать? Жадность безгранична. Я никому не советую никогда подключать больше одной нагрузки на один выход. Параллельное подключение нескольких потребителей это уже жадность, ведущая к снижению надежности, даже если это делается в разумных пределах (способ запустить 75 пиропатронов от одного выхода — повторяю — я привел только как иллюстрацию к применению закона Ома, как упражнение для ума). Когда модули управления стоили дороже, чем потенциальный ущерб от пожара, это еще было понятно. Но сейчас, когда электроника дешевеет с каждым годом, по закону Мура, правильное решение — либо использовать модули с большим количеством выходов (и подключать к каждому выходу один потребитель), или использовать миниатюрные модули непосредственно вблизи каждого потребителя. Второй вариант ненамного увеличит стоимость всей системы (кабельная структура та же), но зато позволяет значительно повысить качество контроля целостности всех линий, всех соединений и работоспособность всех устройств (насколько вообще можно проверить работоспособность пиропатрона, не воспламенив его). Однако о конкретных решениях такого класса неуместно говорить в общеполезной информационной статье — это была бы уже прямая реклама, так что о конкретных изделиях читайте в других моих статьях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector