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.
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 солнечные 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 напряжение, 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 элементов. 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-кадмиевые аккумуляторы обходятся дешевле, так как в случае применения свинцово-кислотных приходится затрачивать дополнительные средства связанные с газовыделением.
Технически сложнее использовать преимущества никель-кадмиевых аккумуляторов. У них очень низкое внутреннее сопротивление, и они способны отдавать большой ток в относительно короткие промежутки времени, как автомобильные. В системе безопасности нужен небольшой ток на протяжении длительного 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 мощности 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 длительные нагрузки, но это преимущество редко используется в системе безопасности, 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 завода 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 автомобильных стартеров налажен их массовый выпуск, то этим можно объяснить 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 элементам, 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 процедуре пополнения уровня воды относятся небрежно. Как результат, когда батарея 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 напряжения при зарядке. Если аккумулятор заряжается под напряжением до 2,6 вольт, то для батарей, используемых в системе безопасности, рекомендуется уменьшение выделения газа, долив воды может быть необходим, по крайней 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 способность удерживать номинальную силу тока при низком напряжении и небольшая стоимость по сравнению с затратами по обслуживанию и риском сбоя оправдывает установку аккумулятора большей емкости.
Гелевые кислотные батареи
Гелевые кислотные батареи представляют собой емкость с открытым отверстием, в которой содержится кислота в желеобразной форме. Это сделано, чтобы случайно не пролить содержимое, обладающее коррозийным свойством, на ближайшие металлические части и оборудование. В химии батареи 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 применения в системе безопасности является рекомбинационная батарея. Полоса стекловолокна насыщается совсем небольшим количеством электролита, закручивается между электродами и помещается в контейнер. Химический процесс идет таким образом, что образующиеся газы задерживаются в нормальных пропорциях и опять идут на образование воды.
Процесс непрерывный, и потери электролита при испарении в открытую атмосферу не происходит. Все достоинства свинцово-кислотных батарей сохранены, 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 удаления газов. Хотя никель-кадмиевые батареи вдвое долговечнее, чем рекомбинационные свинцово-кислотные, они дороже. В мире конкуренции первой цене придается значение, рекомбинационные батареи набирают очки в использовании тех систем, которые требуют надежных резервных источников энергии.
Для получения более детальной информации, обращайтесь к пионерам производства этого типа батарей - "Gates Energy Cyclon", которые имеют значительные производственные мощности в США и Великобритании. "Baush Dryfit" выпускает свой вариант в Германии.
Зарядные устройства
Если используется электросеть и резервные источники энергии, то должен 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 напряжением 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 время от времени испытывают желание вывести ее из строя). Во-первых, энергообеспечение должно поддерживаться постоянно. В некоторых учреждениях в качестве меры противопожарной безопасности отключается подача энергии в нерабочие часы. Необесточенным остается только небольшое количество жизненно важных служб. Обеспечение безопасности должно быть причислено именно к такой службе, поэтому ее энергообеспечение должно идти из надежного источника и не зависеть от местного обесточивания.
Во-вторых, злоумышленник может заинтересоваться месторасположением выпрямителя. В этом случае подача энергии должна осуществляться непосредственно 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 поступление энергии.
Мощность источников питания для электроники, как правило, того же порядка, что и та, которая требуется для питания простейших осветительных приборов.
Выпрямитель
Конструктору принадлежит решающая роль, однако он может забыть о необходимости установки предохранителей в цепи подачи переменного тока на выпрямитель. Они помогут избежать поломки трансформатора, вызванной неисправностями на стороне нагрузки. Сам трансформатор дорог, и его сложно заменить, особенно в чрезвычайных ситуациях.
Оборудование управления
По моему убеждению, если нельзя использовать доступные меры автоматического 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 систему без батареи.
Для никель-кадмиевых батарей, необходима непрерывная подзарядка, а для свинцово-кислотных батарей дополнительно требуется система автоматического ограничения напряжения.
Чтобы представить воочию, что происходит в системе, лучший способ рассмотреть систему без батареи. Уясним, что энергоснабжение обеспечивается током сети, через выпрямитель, без участия батареи. При замене батареи можно увидеть, что она "висит" между выпрямителем и системой сигнализации; 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 неисправности практически одновременно принимаются меры к ее устранению. При отсутствии операторов на объекте неисправность может долгое время оставаться незамеченной. В обоих случаях для обнаружения неисправности необходимы 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-вторых, необходимо особое внимание, если регулятор тока на загрузочном устройстве никель-кадмиевой батарее или регулятор напряжения на заряжающих устройствах дает сбой. В идеале, необходима автоматическая остановка заряжающего устройства для предотвращения повреждения или разрушения батареи.
Срок эксплуатации
Емкость батареи (ампер в час) может быть произвольным, зависящим от особенностей производства и стандартов. При наличии условий и "плавающего заряда" практически невозможно использовать полностью заложенную мощность батареи. Выбирая определенный тип батареи для системы безопасности, необходимо делать определенные скидки. Если ожидается использовать батарею на протяжении нескольких лет, надо учитывать процесс старения. Срок эксплуатации, таким образом, лучше всего определить с производителями. 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 характерных сбоев, оптимальный срок эксплуатации оговаривается с производителями с учетом факторов, влияющих на состояние батареи.
Ситуация может осложняться местными условиями энергоснабжения. Энергетики могут подавать ток три часа бесперебойно и следующие три - с перебоями. Чтобы не зависеть от энергетиков, некоторые конструкторы отстаивают идею создания автономного генератора.
Заземление
Проблеме заземления в некоторых местах не уделяется должного внимания. 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 заземлением оборудования, работающего от сети. Не нужно соединять два конца заземления. Точно так же, там, где питаемое от сети оборудование имеет "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 основном низковольтным напряжением, обычно 12 вольт. В соленоидных приводах дверных замков с целью экономии электроэнергии используется напряжение до 50 вольт.
Защита
Автоматическая защита требуется прежде всего полупроводниковым приборам от скачков напряжения, которые возникают в электросети. Их можно устранить с помощью фильтров имеющих большое сопротивление для нормального напряжения и малое для высокого.