Технические средства и организованная преступность

Архив ресурса Фрикинг.RU [ приостановлен в 2007г. ]

Это архив. Материалы носят исключительно информационно ознакомительный характер.


Фрикинг.RU ››› Аналитическая и справочная информация ››› Безопасность, криминалистика, промышленный шпионаж, разное ››› Электронные системы охраны ››› Аппаратура ››› ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ


ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ


ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ

Можно понять радость конструктора, закончившего разработку системы
защиты или другого успешно функционирующего устройства. Он с радостью
передаст создание источника питания для них кому-нибудь еще. Если су-
ществует такое мнение, что энергообеспечение не такое уж важное дело, то
работа над ним может быть поручена недостаточно подготовленному и опыт-
ному человеку или же тому, кто больше озабочен экономией денег и попро-
бует компенсировать перерасход энергии за счет системы безопасности.
Работа может быть даже поручена специалисту в данном вопросе или про-
изводителю. Вполне возможно, что они знают слишком много и поэтому могут
перестараться.

Энергообеспечение систем безопасности

Как часто бывает, лучший выход из этой ситуации - узнать самому
что-либо об энергообеспечении систем. Разве не лучше начать с долговре-
менных пользователей системой подачи энергии? Небольшое усилие - и вы
можете почерпнуть некоторые полезные сведения.

Нужды пользователя

Вначале несколько замечаний: "Система работала прекрасно, за 2,5 года
у нас случился лишь один сбой в системе подачи энергии (на прошлой неде-
ле), почти сразу же сработала система сигнализации", или "Обслуживающий
инженер, который должен заряжать аккумуляторы, не показывается более 6
месяцев", или "Перегорел плавкий предохранитель в сетевом блоке питания,
однако мы узнали об этом лишь тогда, когда аккумулятор разрядился и сис-
тема сигнализации забила тревогу", или "Скажите, как может сработать
система сигнализации, если батарея разряжена?" Почти все остальное могло
идти под заголовком "Нужды пользователя", но для облегчения понимания -
не все сразу.

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 веро-
ятна, что фактически обязательно все системы безопасности соединить та-
ким образом, чтобы, если нарушена целостность проводки, сработала систе-
ма сигнализации. Подача энергии к системе может не сработать или быть
нарушенной, и все же сигнализация должна функционировать. Это достигает-
ся удалением блока питания от системы и подсоединением к конечному эле-
менту 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 самоактивировающего-
ся 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 прои-
зошел 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 из-
вестных 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 не-
большой вес. Соответственно, находят широкое применение как в перенос-
ном, так и в стационарном электронном оборудовании.
От первоначальных жидких батарей до твердых с использованием углерод-
ных и цинковых электродов в электролите из хлористого аммония
(Leclanche) Mallory/Duracell образцы обладают большей электрической ем-
костью 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 - маловероят-
но.
Для электронного оборудования, потребляющего небольшие токи, напри-
мер, в слуховых аппаратах, фотоаппаратах, часах, радиосвязи для обнару-
жения нарушителя и ряде других приборов ценным новшеством является ис-
пользование ртутных элементов. Если необходимо особенно долгое хранение
или нужно сочетание высокого напряжения с высокой нагрузочной способ-
ностью 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 жиз-
ненно необходимым элементом оборудования, размещенного на Земле. Все,
что нужно элементу - это, чтобы на его поверхность попадала энергия -
солнечная или искусственная, после чего элемент вырабатывает электри-
чество, 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 выра-
батывать 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 ис-
пользование другого вида обеспечения энергией невозможно, неудобно или
слишком дорого. А так как затраты по установке солнечных элементов сни-
жаются, этот способ энергообеспечения выходит на первое место.
Конечно, и здесь есть проблема. Как быть с выработкой энергии в ноч-
ное 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 (Великоб-
ритания).

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 механиз-
мов требуется большая мощность. Становится экономической необходимостью
производить электричество централизованно и распределять по кабелю инди-
видуальным потребителям. По закону Ома для большинства проводников, та-
ких как медный провод, напряжение Е проводника пропорционально току 1, а
ток обратно пропорционален сопротивлению R проводника. Мы получаем хоро-
шо 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 про-
исходит данным образом.
При распределении энергии мы имеем дело не только с величиной мощнос-
ти в ваттах (W в уравнении выше), доставляемой потребителю, но и с вели-
чиной потерянной мощности при передаче по кабелю от центральной элект-
ростанции. Если R - сопротивление кабеля, то из уравнения следует, что
если бы мы сократили вдвое величину тока в кабеле, потеря мощности сос-
тавила 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 нас-
только 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 освеще-
нии и отоплении - 240 вольт. Это же напряжение используется в системе
безопасности.
Большой неприятностью для систем безопасности могут быть сбои в пода-
че 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. Ос-
новное достоинство аккумулятора не только в том, что он может хранить
электричество, но и в том, что его можно снова и снова заряжать до пол-
ной 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 то-
ка за короткое время. Батареи, используемые в системе безопасности,
должны выдавать небольшой ток на протяжении длительного периода. Владе-
лец 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 концентра-
ция кислоты, количество электролита уменьшается до уровня, когда аккуму-
лятор не может больше накапливать электричество, не может держать заряд.
В области безопасности, хотя это часто делается по ошибке, нет необ-
ходимости перегружать батарею таким образом: нам не нужно пиковое напря-
жение, 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 тре-
бования, предъявляемые к конструкции системы безопасности, не всегда по-
нимаются.

Резервные источники для систем безопасности

Назначение резервных элементов и батарей для системы безопасности -
поддерживать непрерывное энергетическое обеспечение системы, в то время
как основные источники - переменный ток - или такие заменители, как сол-
нечные элементы, временно не в состоянии обеспечить систему.
Солнечные элементы могут вырабатывать постоянный ток, необходимый для
функционирования электронного оборудования и зарядки запасных элементов.
При подключении системы к электросети, необходимо не только снижать нап-
ряжение, но и преобразовывать ток из переменного в постоянный. Самые
распространенные резервные постоянно-точные элементы - никель-кадмиевый
щелочной элемент, дающий номинальное значение напряжения 1,25 вольта, и
свинцово-кислотный элемент с номинальным напряжением 2,0 вольта.

Никель-кадмиевый аккумулятор

Для напряжения 12.5 вольт нужно соединить последовательно 10 элемен-
тов. Они относительно дороже свинцовокислотных. Это надо иметь в виду
при выборе. Преимущество для системы безопасности заключается в том, что
никеле-кадмиевые элементы почти не выделяют газа и это облегчает его
обслуживание. При эксплуатации обоих типов в течение 5 лет никель-кадми-
евые аккумуляторы обходятся дешевле, так как в случае применения свинцо-
во-кислотных приходится затрачивать дополнительные средства связанные с
газовыделением.
Технически сложнее использовать преимущества никель-кадмиевых аккуму-
ляторов. У них очень низкое внутреннее сопротивление, и они способны от-
давать большой ток в относительно короткие промежутки времени, как авто-
мобильные. В системе безопасности нужен небольшой ток на протяжении дли-
тельного времени. Никель-кадмиевые аккумуляторы плохо переносят короткие
замыкания. Нужно быть также осторожным во время зарядки. Ток заряда при
отсутствии специальных ограничительных устройств может легко перегрузить
заряжающее оборудование. Если ограничитель тока зарядного устройства не
срабатывает, предохранители выходят из строя, и из-за недостатка мощнос-
ти система безопасности будет приведена в состояние тревоги. Правда, и
свинцово-кислотные элементы могут проявить подобные свойства, однако
причины, их вызывающие, совсем другие.
Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают свойством выдерживать дли-
тельные нагрузки, но это преимущество редко используется в системе безо-
пасности, хотя при сбоях эти элементы быстро подзаряжаются.
Еще два положительных момента. Функциональные свойства элемента не
изменяются, если температура в здании и за его пределами опускается ниже
нуля градусов. И если объект имеет свой надежный генератор, то для заво-
да мотора лучшего средства, чем никель-кадмиевые элементы, не найти.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Для получения напряжения в 12 вольт требуется соединить 6 элементов.
Если учесть, что для удовлетворения широкого спроса на элементы для ав-
томобильных стартеров налажен их массовый выпуск, то этим можно объяс-
нить их относительно низкую цену. Так как водители хорошо разбираются в
автомобильных аккумуляторах, они обычно не учитывают того, что батареи
для систем безопасности используются по-другому и поэтому требуют к себе
другого отношения.

Свинцово-кислотные батареи открытого типа

Возможно, самой большой проблемой, присущей свинцово-кислотным эле-
ментам, является характерное свойство выделять газы - кислород и водород
- при реакции электролиза воды, используемой для разбавления соляной
кислоты, составляющей электролит. Потерю воды нужно регулярно пополнять
дистиллированной водой, но так как электронное оборудование требует
меньшего внимания, чем техническое (например, автомобиль), то к процеду-
ре пополнения уровня воды относятся небрежно. Как результат, когда бата-
рея становится внезапно нужна при сбое работы системы для обеспечения
энергопитания, она не готова к функционированию и быстро выходит из
строя при подключении, что ведет к ложной тревоге.
Выделение газа не может быть преодолено, кроме как уменьшением напря-
жения при зарядке. Если аккумулятор заряжается под напряжением до 2,6
вольт, то для батарей, используемых в системе безопасности, рекомендует-
ся уменьшение выделения газа, долив воды может быть необходим, по край-
ней мере, один раз в три месяца. Я пришел к выводу, что единственным
способом значительного увеличения интервалов пополнения воды является
дальнейшее снижение напряжения заряда до 2,2 вольт.
Уменьшение напряжения при подзарядке приводит к тому, что аккумулятор
не заряжается полностью до номинального напряжения. Вместе с тем способ-
ность удерживать номинальную силу тока при низком напряжении и небольшая
стоимость по сравнению с затратами по обслуживанию и риском сбоя оправ-
дывает установку аккумулятора большей емкости.

Гелевые кислотные батареи

Гелевые кислотные батареи представляют собой емкость с открытым от-
верстием, в которой содержится кислота в желеобразной форме. Это сдела-
но, чтобы случайно не пролить содержимое, обладающее коррозийным
свойством, на ближайшие металлические части и оборудование. В химии ба-
тареи изменений нет, а так как "уровень кислоты" теперь не виден, такой
тип батареи более склонен к высыханию и сбоям, нежели открытый жидкий.

Рекомбинация свинцово-кислотных батарей

Выдающимся усовершенствованием в свинцово-кислотных батареях для при-
менения в системе безопасности является рекомбинационная батарея. Полоса
стекловолокна насыщается совсем небольшим количеством электролита, зак-
ручивается между электродами и помещается в контейнер. Химический про-
цесс идет таким образом, что образующиеся газы задерживаются в нор-
мальных пропорциях и опять идут на образование воды.
Процесс непрерывный, и потери электролита при испарении в открытую
атмосферу не происходит. Все достоинства свинцово-кислотных батарей сох-
ранены, в том числе больший срок эксплуатации в условиях непрерывной
загрузки, а так как отсутствует испарение, батарея может использоваться
почти на максимальном напряжении.
Важно ограничивать напряжение заряда, так как повышенное напряжение
может вызвать перегрев батареи. Простые меры предосторожности описаны
ниже. Вентиляционное отверстие в рекомбинационной батарее служит мерой
предосторожности при возможных перегревах, а не как отверстие для удале-
ния газов. Хотя никель-кадмиевые батареи вдвое долговечнее, чем рекомби-
национные свинцово-кислотные, они дороже. В мире конкуренции первой цене
придается значение, рекомбинационные батареи набирают очки в использова-
нии тех систем, которые требуют надежных резервных источников энергии.
Для получения более детальной информации, обращайтесь к пионерам про-
изводства этого типа батарей - "Gates Energy Cyclon", которые имеют зна-
чительные производственные мощности в США и Великобритании. "Baush
Dryfit" выпускает свой вариант в Германии.

Зарядные устройства

Если используется электросеть и резервные источники энергии, то дол-
жен присутствовать третий элемент в системе энергоснабжения - зарядное
устройство. Основными элементами являются трансформатор, который снижает
напряжение до уровня, необходимого оборудованию системы безопасности, и
выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный. К этим
элементам добавляется оборудование управления защиты и индикации.

Зарядка батарей от сети

Очень часто - и это правильно - компании по установке сигнализации
ограничиваются использованием для функционирования системы низким напря-
жением и призывают потребителя наладить подачу энергии на устройство для
зарядки батарей или для функционирования выпрямителя. Объясняя тонкости
системы, внимание потребителя необходимо заострить на двух моментах в
системе энергообеспечения (особенно если учесть, что некоторые люди вре-
мя от времени испытывают желание вывести ее из строя). Во-первых, энер-
гообеспечение должно поддерживаться постоянно. В некоторых учреждениях в
качестве меры противопожарной безопасности отключается подача энергии в
нерабочие часы. Необесточенным остается только небольшое количество жиз-
ненно важных служб. Обеспечение безопасности должно быть причислено
именно к такой службе, поэтому ее энергообеспечение должно идти из на-
дежного источника и не зависеть от местного обесточивания.
Во-вторых, злоумышленник может заинтересоваться месторасположением
выпрямителя. В этом случае подача энергии должна осуществляться непос-
редственно в комплексе зарядного оборудования или, как требуют правила,
через прилегающий выпрямитель. Выпрямитель не должен зависеть от вилки с
розеткой, с помощью разъединения которых можно легко прервать поступле-
ние энергии.
Мощность источников питания для электроники, как правило, того же по-
рядка, что и та, которая требуется для питания простейших осветительных
приборов.

Выпрямитель

Конструктору принадлежит решающая роль, однако он может забыть о не-
обходимости установки предохранителей в цепи подачи переменного тока на
выпрямитель. Они помогут избежать поломки трансформатора, вызванной не-
исправностями на стороне нагрузки. Сам трансформатор дорог, и его сложно
заменить, особенно в чрезвычайных ситуациях.

Оборудование управления

По моему убеждению, если нельзя использовать доступные меры автомати-
ческого управления, то нужно обойтись без него. Маловероятно, что можно
обеспечить постоянное присутствие сведущего человека, поэтому управление
будет осуществляться без физического контакта.
Чтобы представить себе картину происходящего, нужно рассмотреть сис-
тему без батареи.
Для никель-кадмиевых батарей, необходима непрерывная подзарядка, а
для свинцово-кислотных батарей дополнительно требуется система автомати-
ческого ограничения напряжения.
Чтобы представить воочию, что происходит в системе, лучший способ -
рассмотреть систему без батареи. Уясним, что энергоснабжение обеспечива-
ется током сети, через выпрямитель, без участия батареи. При замене ба-
тареи можно увидеть, что она "висит" между выпрямителем и системой сиг-
нализации; напряжение на батарее достаточно, чтобы постоянно находиться
в состоянии готовности. Такое положение батареи позволяет ей в случае
сбоя подачи электроэнергии взять на себя энергообеспечение. Для этого не
надо вводить ручное или автоматическое переключение.

Индикация

На объекте, укомплектованном обслуживающим персоналом, при неисправ-
ности практически одновременно принимаются меры к ее устранению. При от-
сутствии операторов на объекте неисправность может долгое время оста-
ваться незамеченной. В обоих случаях для обнаружения неисправности необ-
ходимы соответствующие слуховые и визуальные индикаторы. Вопервых, если
батарея перестает заряжаться по причине сбоя либо при исчезновении тока
в сети, либо в схеме выпрямителя, система будет продолжать работать на
батарее, однако в этой ситуации необходимо быстрое реагирование. Во-вто-
рых, необходимо особое внимание, если регулятор тока на загрузочном уст-
ройстве никель-кадмиевой батарее или регулятор напряжения на заряжающих
устройствах дает сбой. В идеале, необходима автоматическая остановка за-
ряжающего устройства для предотвращения повреждения или разрушения бата-
реи.

Срок эксплуатации

Емкость батареи (ампер в час) может быть произвольным, зависящим от
особенностей производства и стандартов. При наличии условий и "плавающе-
го заряда" практически невозможно использовать полностью заложенную мощ-
ность батареи. Выбирая определенный тип батареи для системы безопаснос-
ти, необходимо делать определенные скидки. Если ожидается использовать
батарею на протяжении нескольких лет, надо учитывать процесс старения.
Срок эксплуатации, таким образом, лучше всего определить с производите-
лями. Указанные на упаковке сведения редко являются точными.
В худшем случае возможно использовать данные по срокам эксплуатации в
конкретном районе за последние 20 лет. Чтобы избежать повторения харак-
терных сбоев, оптимальный срок эксплуатации оговаривается с производите-
лями с учетом факторов, влияющих на состояние батареи.
Ситуация может осложняться местными условиями энергоснабжения. Энер-
гетики могут подавать ток три часа бесперебойно и следующие три - с пе-
ребоями. Чтобы не зависеть от энергетиков, некоторые конструкторы отста-
ивают идею создания автономного генератора.

Заземление

Проблеме заземления в некоторых местах не уделяется должного внима-
ния. Практика показывает, что число ложных тревог может быть сокращено
путем заземления источника тока. Традиционно заземляется минус, но есть
информация, что заземление на плюс дает меньшую коррозию. Что касается
заземления, то выбор типа заземления определяется местными условиями.
Прямое заземление тока не следует путать с обязательным защитным за-
землением оборудования, работающего от сети. Не нужно соединять два кон-
ца заземления. Точно так же, там, где питаемое от сети оборудование име-
ет "двойную изоляцию" и не заземлено, подачу постоянного тока в систему
сигнализации следует заземлить.

Источники питания дверных запирающих устройств

Электронное оборудование для систем безопасности запитывается в ос-
новном низковольтным напряжением, обычно 12 вольт. В соленоидных приво-
дах дверных замков с целью экономии электроэнергии используется напряже-
ние до 50 вольт.

Защита

Автоматическая защита требуется прежде всего полупроводниковым прибо-
рам от скачков напряжения, которые возникают в электросети. Их можно
устранить с помощью фильтров имеющих большое сопротивление для нор-
мального напряжения и малое для высокого.

Вентиляция

При использовании негерметичных свинцово-кислотных батарей в непро-
ветриваемых шкафах и помещениях, могут скопиться опасные концентрации
водорода и кислорода. Даже герметичные отсеки имеют вентиляционные кла-
паны. Таким образом, при конструировании и установке оборудования нужно
обеспечить адекватную вентиляцию батарей.

Темы для обсуждения

Как было показано выше, энергообеспечение систем безопасности - неп-
ростое дело. Требования, предъявляемые к нему, отличаются от других ви-
дов оборудования, и предпринимаемые решения неоднозначны. Однако всегда
есть место для новых идей и выбора. Чтобы узнать, существует ли внутри
вашего коллектива единое мнение или нет, вы можете рассказать об относи-
тельных достоинствах свинцово-кислотных и никель-кадмиевых батарей. В
противном случае, может возникнуть несовпадение с общим сложившимся мне-
нием. В этой ситуации вы можете попытаться отстоять свою позицию.



 Пользователей: 17814 Специалистов: 1472 Экспертов: 125  - ONLINE: 11.40.0 - Тем: 41578 Сообщений: 308473 Аккаунтов: 46802
Since 1999