Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Устройство для соединения приборов с разными параметрамиСтремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы . Поэтому, для понимания процессов функционирования электронных устройств необходимо знание устройства и принципа действия основных типов полупроводниковых приборов.

Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются кремний (Si), карбид кремния (SiС), соединения галлия и индия.

Электропроводность полупроводников зависит от наличия примесей и внешних энергетических воздействий (температуры, излучения, давления и т.д.). Протекание тока обуславливают два типа носителей заряда – электроны и дырки. В зависимости от химического состава различают чистые и примесные полупроводники.

Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение.

Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.

На основе беспереходных полупроводников изготавливаются полупроводниковые резисторы :

Линейный резистор — удельное сопротивление мало зависит от напряжения и тока. Является «элементом» интегральных микросхемах.

Варистор — сопротивление зависит от приложенного напряжения.

Терморезистор — сопротивление зависит от температуры. Различают два типа: термистор (с увеличением температуры сопротивление падает) и позисторы (с увеличением температуры сопротивление возрастает).

Фоторезистор — сопротивление зависит от освещенности (излучения). Тензорезистор — сопротивление зависит от механических деформаций.

Принцип работы большинства полупроводниковых приборов основывается на свойствах электронно-дырочного перехода p-n – перехода .

Это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n — перехода.

Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор.

Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области – анод, от n-области – катод.

Т.е. диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду.

Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) прибора I=f(U). Односторонняя проводимость диода видна из его ВАХ (рис. 1).

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика диода

В зависимости от назначения полупроводниковые диоды подразделяют на выпрямительные, универсальные, импульсные, стабилитроны и стабисторы, туннельные и обращенные диоды, светодиоды и фотодиоды.

Односторонняя проводимость определяет выпрямительные свойства диода. При прямом включении («+» на анод и «-» на катод) диод открыт и через него протекает достаточно большой прямой ток. В обратном включении («-» на анод и «+» на катод) диод заперт, но протекает малый обратный ток.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока низкой частоты (обычно менее 50 кГц) в постоянны, т.е. для выпрямления. Их основными параметрами являются максимально допустимый прямой ток Iпр mах и максимально допустимое обратное напряжение Uo6p max. Данные параметры называют предельными – их превышение может частично или полностью вывести прибор из строя.

С целью увеличения этих параметров изготавливают диодные столбы, сборки, матрицы, представляющие собой последовательно-параллальное, мостовое или другие соединения p-n-переходов.

Универсальные диоды служат для выпрямления токов в широком диапазоне частот (до нескольких сотен мегагерц). Параметры этих диодов те же, что и у выпрямительных, только вводятся еще дополнительные: максимальная рабочая частота (мГц) и емкость диода (пФ).

Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсного сигнала, применяются в быстродействующих импульсных схемах. Требования, предъявляемые к этим диодам, связаны с обеспечением быстрой реакции прибора на импульсный характер подводимого напряжения — малым временем перехода диода из закрытого состояния в открытое и обратно.

Стабилитроны — это полупроводниковые диоды, падение напряжения на которых мало зависит от протекающего тока. Служат для стабилизации напряжения.

Варикапы — принцип действия основан на свойстве p-n-перехода изменять значение барьерной емкости при изменении на нем величины обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной емкости, управляемых напряжением. В схемах варикапы включаются в обратном направлении.

Светодиоды — это полупроводниковые диоды, принцип действия которых основан на излучении p-n-переходом света при прохождении через него прямого тока.

Фотодиоды – обратный ток зависит от освещенности p-n-перехода.

Диоды Шоттки – основаны на переходе металл-полупроводник, за счет чего обладают значительно более высоким быстродействием, нежели обычные диоды.

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Рисунок 2 – Условно-графическое обозначение диоды

Подробнее о диодах смотрите здесь:

Транзистор — это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.

Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток — действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины.

С распространением цифровой электроники и импульсных схем основным свойством транзистора является его способность находиться в открытом и закрытом состояниях под действием управляющего сигнала.

Свое название транзистор получил от сокращения двух английских слов tran(sfer) (re)sistor — управляемый резистор. Это название неслучайно, так как под действием приложенного к транзистору входного напряжения сопротивление между его выходными зажимами может регулироваться в очень широких пределах.

Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до максимального значения.

— по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные.

— по значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой.

— по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастотные.

— по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные.

— по функциональному назначению: универсальные, усилительные, ключевые и др.

— по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном исполнении, с жесткими и гибкими выводами.

В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах:

1) Активный режим — используется для усиления электрических сигналов в аналоговых устройствах. Сопротивление транзистора изменяется от нуля до максимального значения — говорят транзистор «приоткрывается» или «подзакрывается».

2) Режим насыщения — сопротивление транзистора стремится к нулю. При этом транзистор эквивалентен замкнутому контакту реле.

3) Режим отсечки — транзистор закрыт и обладает высоким сопротивлением, т.е. он эквивалентен разомкнутому контакту реле.

Режимы насыщения и отсечки используются в цифровых, импульсных и коммутационных схемах.

Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами, обеспечивающей усиление мощности электрических сигналов.

В биполярных транзисторах ток обусловлен движением носителей заряда двух типов: электронов и дырок, что и определяет их название.

На схемах транзисторы допускается изображать, как в окружности, так и без неё (рис. 3). Стрелка указывает направление протекания тока в транзисторе.

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Рисунок 3 — Условно — графическое обозначения транзисторов n-p-n (а) и p-n-p (б)

Основой транзистора является пластина полупроводника, в которой сформированы три участка с чередующимся типом проводимости — электронным и дырочным. В зависимости от чередования слоев различают два вида структуры транзисторов: n-p-n (рис. 3, а) и p-n-p (рис. 3, б).

Читать также:  Аналог тиристора на транзисторах схемы

Эмиттер (Э) — слой, являющийся источником носителей заряда (электронов или дырок) и создающий ток прибора;

Коллектор (К) – слой, принимающий носители заряда, поступающие от эмиттера;

База (Б) — средний слой, управляющий током транзистора.

При включении транзистора в электрическую цепь один из его электродов является входным (включается источник входного переменного сигнала), другой — выходным (включается нагрузка), третий электрод — общий относительно входа и выхода. В большинстве случаев используется схема с общим эмиттером (рис 4). На базу подается напряжение не более 1 В, на коллектор более 1 В, например +5 В, +12 В, +24 В и т.п.

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Рисунок 4 – Схемы включения биполярного транзистора с общим эмиттером

Ток коллектора возникает только при протекании тока базы Iб (определяется Uбэ). Чем больше Iб, тем больше Iк. Iб измеряется в единицах мА, а ток коллектора — в десятках и сотнях мА, т.е. IбIк. Поэтому при подаче на базу переменного сигнала малой амплитуды, малый Iб будет изменяться, и пропорционально ему будет изменяться большой Iк. При включении в цепь коллектора сопротивления нагрузки, на нем будет выделяться сигнал, повторяющий по форме входной, но большей амплитуды, т.е. усиленный сигнал.

К числу предельно допустимых параметров транзисторов в первую очередь относятся: максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе Рк.mах, напряжение между коллектором и эмиттером Uкэ.mах, ток коллектора Iк.mах.

Для повышения предельных параметров выпускаются транзисторные сборки, которые могут насчитывать до нескольких сотен параллельно соединенных транзисторов, заключенных в один корпус.

Биполярные транзисторы ныне используются все реже и реже, особенно в импульсной силовой технике. Их место занимают полевые транзисторы MOSFET и комбинированные транзисторы IGBT , имеющие в этой области электроники несомненные преимущества.

В полевых транзисторах ток определяется движением носителей только одного знака (электронами или дырками). В отличии от биполярных, ток транзистора управляется электрическим полем, которое изменяет сечение проводящего канала.

Так как нет протекания тока во входной цепи, то и потребляемая мощность из этой цепи практически равна нулю, что несомненно является достоинством полевого транзистора.

Конструктивно транзистор состоит из проводящего канала n- или p-типа, на концах которого находятся области: исток, испускающий носители заряда и сток, принимающий носители. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором.

Полевой транзистор — это полупроводниковый прибор, регулирующий ток в цепи за счет изменения сечения проводящего канала.

Различают полевые транзисторы с затвором в виде p-n перехода и с изолированным затвором.

У полевых транзисторов с изолированным затвором между полупроводниковым каналом и металлическим затвором расположен изолирующий слой из диэлектрика — МДП-транзисторы (металл — диэлектрик — полупроводник), частный случай — окисел кремния — МОП-транзисторы.

МДП-транзистор со встроенным каналом имеет начальную проводимость, которая при отсутствии входного сигнала (Uзи = 0) составляет примерно половине от максимальной. В МДП-транзисторы с индуцированным каналом при напряжении Uзи=0 выходной ток отсутствует, Iс =0, так как проводящего канала изначально нет.

МДП-транзисторы с индуцированным каналом называют также MOSFET транзисторы. Используются в основном в качестве ключевых элементов, например в импульсных источниках питания.

Ключевые элементы на МДП-транзисторах имеют ряд преимуществ: цепь сигнала гальванически не связана с источником управляющего воздействия, цепь управления не потребляет тока, обладают двухсторонней проводимостью. Полевые транзисторы, в отличие от биполярных, не боятся перегрева.

Подробнее о транзисторах смотрите здесь:

Тиристор — это полупроводниковый прибор, работающие в двух устойчивых состояниях – низкой проводимости (тиристор закрыт) и высокой проводимости (тиристор открыт). Конструктивно тиристор имеет три или более p-n – переходов и три вывода.

Кроме анода и катода, в конструкции тиристора предусмотрен третий вывод (электрод), который называется управляющим.

Тиристор предназначен для бесконтактной коммутации (включения и выключения) электрических цепей. Характеризуются высоким быстродействием и способностью коммутировать токи весьма значительной величины (до 1000 А). Постепенно вытесняются коммутационными транзисторами.

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Рисунок 5 — Условно — графическое обозначение тиристоров

Динисторы (двухэлектродные) — как и обычные выпрямительные диоды имеют анод и катод. С увеличением прямого напряжения при определенном значении Ua = Uвкл динистор открывается.

Тиристоры (тринисторы — трехэлектродные) — имеют дополнительный управляющий электрод; Uвкл изменяется током управления, протекающим через управляющий электрод.

Для перевода тиристора в закрытое состояние необходимо подать напряжение обратное (- на анод, + на катод) или уменьшить прямой ток ниже значения, называемого током удержания Iудер.

Запираемый тиристор – может быть переведен в закрытое состояние подачей управляющего импульса обратной полярности.

Симисторы (симметричные тиристоры) — проводят ток в обоих направлениях.

Тиристоры применяются в качестве бесконтактных переключателей и управляемых выпрямителей в устройствах автоматики и преобразователях электрического тока. В цепях переменного и импульсных токов можно изменять время открытого состояния тиристора, а значит и время протекания тока через нагрузку. Это позволяет регулировать мощность, выделяемую в нагрузке.

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Электри́ческий соедини́тель (разъём) — электротехническое устройство, предназначенное для механического соединения и разъединения электрических цепей [1] . Обычно состоит из двух или более частей: вилки (той части соединителя, из которой выступают штыри (штыревые контакты)) и соответствующей ей розетки (той части соединителя, в которой находятся углубления для штырей (гнездовые контакты)).

ГОСТ IEC 60050-151-2014, введенный в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2015 года приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2014 г. № 1741-ст, дает другое определение розетке и вилке.

Штепсельная розетка — соединитель, присоединенный к аппарату или к конструктивному элементу, или к подобному. Примечание — контактные элементы штепсельной розетки могут быть гнездовыми контактами, штыревыми контактами или и теми и другими. Назван розеткой по аналогии с круглым элементом декора, крепящемся на стене или потолке. Сам же декор получил название от слова «роза». В дальнейшем розеткой стали называть любые аналогичные устройства, не обязательно электрические.

Штепсельная вилка — соединитель, присоединенный к кабелю.

В профессиональной деятельности и в быту часто говорят «разъём», «штекер» (от нем. stecker ). Иногда вилку и розетку называют соответственно словами «папа» и «мама» (англ. «male» и «female» соответственно), особенно, если обе части соединителя не закреплены на монтажной поверхности, однако эти названия не являются официально признанными терминами (то есть, такое словоупотребление ненормативно), однако часто используются электронщиками.

Содержание

Устройство [ править | править код ]

Электрическое соединение совершается путём создания электрического контакта между проводниками. Число контактов определяется назначением разъёма и может составлять от одного до нескольких тысяч. Конструктивно электрический соединитель состоит, как правило, из двух частей: вилочной (вилки) и розеточной (розетки). Каждая из частей в свою очередь обычно состоит из корпуса и изолятора с контакт-деталями.

Корпус соединителя бывает разборным и неразборным; изготавливаются корпуса из пластика, резины, керамики, металла и других материалов. Изолятор — деталь вилки или розетки, расположенная внутри корпуса и предназначенная для механического крепления контакт-деталей и электрической изоляции их друг от друга. Изготавливается из пластика или керамики. В неразборных корпусных частях соединителя изолятор обычно отсутствует.

Контакт-деталь — деталь, соприкасающаяся с другой при сочленении частей электрического соединителя для образования электрического контакта. Изготавливается из металла с хорошей электропроводностью (сплавов алюминия или меди) и часто покрывается драгоценными металлами (серебро, золото, платина) для предотвращения окисления. Часть контакт-детали, к которой присоединяются металлические жилы провода или кабеля, называется хвостовиком электрического соединителя. По способу соединения с жилами провода различают хвостовики для пайки, сварки, обжимки и накрутки. Для закрепления экрана кабеля к кожуху или корпусу электрического соединителя служит деталь под названием экранный зажим.

Читать также:  Чернение ножа в домашних условиях

Кабельный зажим — деталь на монтажной стороне части соединителя, обеспечивающая защиту хвостовиков электрического соединителя от механических усилий. В соединителях, использующихся на неподвижных устройствах и агрегатах, кабель в корпус соединителя может вводится через круглое отверстие. Кабель соединителя, установленного на подвижных частях устройств и агрегатов, может подвергаться изгибам и натяжениям, что может привести к повреждению жил кабеля в месте присоединения к контакт-деталям или повреждению самих хвостовиков. Чтобы этого не произошло, соединители оснащают специальным кабельным зажимом, либо устройством защиты от натяжения и скручивания, либо и тем и другим одновременно. Соединитель, предназначенный для работы в пыльной и влажной среде дополнительно оснащается уплотнителем (прокладкой) и заглушкой — деталью, предназначенной для защиты контакт-деталей и изолятора от механических и климатических воздействий.

Для исключения возможности ошибочного соединения большинство разъёмов выполняют с ориентирующими элементами, на профессиональном жаргоне часто называемыми «ключами».

Ориентирующий элемент — это направляющие в форме разных выступов и пазов, обеспечивающие при сочленении взаимную ориентацию частей электрического соединителя. Ориентирующие элементы предназначены, как правило, для того, чтобы каждый контакт одной части соединителя соединился с предназначенным ему ответным контактом другой при сочленении.

Соединитель представляет собой, как правило, парное устройство: часть «папа» (англ. male plug ; по ГОСТ — вилочная часть) содержит штыревые контакты (штыри); «мама» (англ. female plug ; по ГОСТ — розеточная часть) содержит гнездовые контакты [1] . Штыревые и гнездовые контакты, соприкасающиеся при образовании электрического контакта, совместно именуются контакт-деталями [2] . Штыревая контакт-деталь предназначена для ввода в гнездовую и электрического контактирования с ней по своей внешней рабочей поверхности, а гнездовая — со штыревой по своей внутренней рабочей поверхности. Гнездовая контакт-деталь обычно представляет собой одну или две пружинящие пластины. При сочленении соединителя штырь касается пластин, которые, изгибаясь, охватывают его, обеспечивая постоянный электрический контакт.

Существуют и соединители, содержащие в одной части как штыревые, так и гнездовые контакты. В русскоязычной технической и справочной литературе такие соединители называются гибридами электрического соединителя. В англоязычной литературе такие разъёмы называют гермафроди́тными (англ. hermaphroditic ) или беспо́лыми (англ. genderless , sexless ).

Значительное распространение имеют разъёмы, в которых отсутствуют контактные штыри и, соответственно, обхватывающие их контакты. Вместо штырей используются контактные площадки, которые выглядят равнозначно с обеих сторон разъёма (например, у разъёма USB или у процессоров фирмы «Intel» семейства Core).

В советской технической литературе была однозначно принята классификация по признаку «розетка-гнездо-штекер» с возможным дополнительным уточнением типа и самих контактов «папа» или «мама».

Таким образом, учитывая обе эти классификации, получается четыре группы разъёмов:

  • часть, располагаемая на основной (неподвижной) части устройства:
  • гнездо «мама»;
  • гнездо «папа»;
  • часть, располагаемая на подвижной части (кабеле):
  • штекер «мама»;
  • штекер «папа».

Интерфейс RS-485 предполагает использование соединения между приборами типа «шина», когда все приборы соединяются по интерфейсу одной парой проводов (линии A и B). Линия связи должна быть согласована с двух концов оконечными резисторами

Максимально возможная длина линии RS-485 определяется, в основном, характеристиками кабеля и электромагнитной обстановкой на объекте эксплуатации. При использовании кабеля с диаметром жил 0,5 мм (сечение около 0,2 кв. мм) рекомендуемая длина линии RS-485 — не более 1200 м, при сечении 0,5 кв. мм — не более 3000 м. Использование кабеля с сечением жил менее 0,2 кв. мм нежелательно. Рекомендуется использовать кабель типа «витая пара» для уменьшения восприимчивости линии к электромагнитным помехам, а также уменьшения уровня излучаемых помех. При протяжённости линии RS-485 от 100 м использование витой пары обязательно.
Для подключения приборов к интерфейсу RS-485 необходимо контакты «А» и «В» приборов подключить соответственно к линиям A и B интерфейса.

Схема подключения приборов к магистральному интерфейсу RS-485

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Для согласования используются резисторы сопротивлением 620 Ом, которые устанавливаются на первом и последнем приборах в линии. Большинство приборов имеет встроенное согласующее сопротивление, которое может быть включено в линию установкой перемычки («джампера») на плате прибора. Поскольку в состоянии поставки перемычки установлены, их нужно снять на всех приборах, кроме первого и последнего в линии RS-485. В преобразователях-повторителях «С2000-ПИ» согласующее сопротивление для каждого (изолированного и неизолированного) выхода RS-485 включается переключателями. В приборах «С2000-К» и «С2000-КС» встроенное согласующее сопротивление и перемычка для его подключения отсутствуют. Если прибор такого типа является первым или последним в линии RS-485, необходимо установить между клеммами «А» и «В» резистор сопротивлением 620 Ом. Этот резистор входит в комплект поставки прибора. Пульт «С2000М» («С2000») может быть установлен в любом месте линии RS-485. Если он является первым или последним прибором в линии, между клеммами «А» и «В» устанавливается согласующий резистор 620 Ом (входит в комплект поставки).

Для увеличения длины линии связи могут быть использованы повторители-ретрансляторы интерфейса RS-485 с автоматическим переключением направления передачи (см. рис.).

Увеличение длины линии RS-485 с помощью повторителей интерфейса

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Например, преобразователь-повторитель интерфейсов с гальванической изоляцией «С2000-ПИ» позволяет увеличить длину линии максимум на 1500 м, обеспечивает гальваническую изоляцию между сегментами линии и автоматически отключает короткозамкнутые сегменты интерфейса RS-485. Каждый изолированный сегмент линии RS-485 должен быть согласован с двух сторон — в начале и конце. Следует обратить внимание на включение согласующих резисторов в каждом сегменте линии RS-485: они должны быть включены переключателями в повторителях «С2000-ПИ», а не перемычками в приборах, поскольку переключатели не только подключают согласующее сопротивление, но также выдают в линию RS 485 напряжение смещения, которое необходимо для правильной работы этих повторителей.

С помощью повторителей «С2000-ПИ» можно делать длинные ответвления от основной магистрали RS-485 для построения топологии «звезда». При этом должен быть согласован и сегмент, от которого делается ответвление, и каждое из ответвлений, как показано на рис. 83. Следует обратить особое внимание, что согласующие резисторы на «С2000-ПИ» должны устанавливаться переключателями.

Ответвления на линии RS-485 нежелательны, так как они увеличивают искажение сигнала в линии, но практически допустимы при небольшой длине ответвлений (не более 50 м). Согласующие резисторы на отдельных ответвлениях не устанавливаются. Ответвления большой длины рекомендуется делать с помощью повторителей «С2000-ПИ», как показано на рис.

Построение сети RS-485 c топологией «звезда» при помощи повторителей

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

В распределенной системе, в которой подключенные к одной линии RS-485 пульт и приборы питаются от разных источников питания, необходимо объединение цепей «0 В» всех приборов и пульта для выравнивания их потенциалов. Несоблюдение этого требования может привести к неустойчивой связи пульта с приборами. При использовании кабеля с несколькими витыми парами проводов для цепи выравнивания потенциалов можно использовать свободную пару. Допускается использовать для этой цели экран экранированной витой пары при условии, что экран не заземлен. Схема подключения приборов и пульта к линии RS-485 приведена на рис.
На объектах с тяжелой электромагнитной обстановкой для линии RS-485 можно использовать кабель «экранированная витая пара». Максимальная дальность связи при использовании экранированного кабеля может быть меньше из-за более высокой емкости такого кабеля. Экран кабеля нужно заземлять только в одной точке

Читать также:  Что должен уметь токарь 3 разряда

ВНИМАНИЕ! Обычно ток, протекающий по проводу выравнивания потенциалов, очень мал. Но если «0 В» приборов или источников питания будут подключены к различным локальным шинам защитного заземления, то разность потенциалов между цепями «0 В» может достигать нескольких единиц и даже десятков вольт, а протекающий по цепи выравнивания потенциалов ток может быть значительным. Это может быть причиной неустойчивой связи пульта с приборами и даже привести к выходу приборов из строя. Поэтому нужно избегать заземления цепи «0 В» или, в крайнем случае, заземлять эту цепь только в единственной точке. Нужно учитывать возможность связи «0 В» с цепью защитного заземления в оборудовании, используемом в системе ОПС. Так, связь «0 В» пульта с шиной защитного заземления может возникнуть при подключении к пульту принтера или персонального компьютера, цепь «0 В» может быть заземлена в некоторых источниках питания. Причиной протекания паразитных токов может быть замыкание внешних цепей приборов (RS-485, шлейфы сигнализации, цепи подключения считывателей и т.п.) на металлические конструкции здания. С такой проблемой можно столкнуться в больших системах, в которых пульт и приборы расположены в разных зданиях и объединены интерфейсом RS-485. Надежный способ избежать их — развязать сегменты линии RS 485, соединяющие разные здания, с помощью повторителей интерфейса RS-485 с гальванической изоляцией «С2000-ПИ».

Иногда возникает необходимость передачи информационного протокола системы «Орион» по локальной вычислительной сети Ethernet. Одним из решений поставленной задачи является использование преобразователей интерфейса «С2000-Ethernet».

При использовании преобразователя возможны два режима работы:

  • Прозрачный режим. Осуществляет передачу данных из интерфейса RS-232 или RS-485 в Ethernet и обратно. Предназначен для использования как в составе системы «Орион» (протокол «Орион» и «Орион Про»), так и в составе других систем;
  • Режим с сохранением событий. Обеспечивает увеличение скорости обмена между устройствами системы «Орион» и уменьшение объема информации, передаваемой по локальной сети. Режим используется только в системе с протоколом обмена «Орион».

В случае использования топологии типа «точка-многоточие», к одному «С2000-Ethernet» на стороне опросчика допускается подключать до 8 «С2000-Ethernet» на клиентской стороне.

Структурная схема использования «С2000-Ethernet» с «С2000М»

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Для подключения удаленных приборов к сетевому контроллеру по волоконно-оптической линии используются два преобразователя «RS-FX-MM» (для многомодовых ВОЛС) или «RS-FX-SM40» (для одномодовых ВОЛС): один – на стороне сетевого контроллера, второй – на стороне удаленных приборов системы «Орион».

Компания «Болид» поставляет сертифицированные в соответствии с ГОСТ Р 53325-2012 преобразователи информационных интерфейсов ИСО «Орион» в ВОЛС, которые могут применяться в том числе в системах АПС и пожарной автоматики. Максимальная длина передачи данных для преобразователя «RS-FX-MM» составляет 2 км, для преобразователя «RS-FX-SM40» — 40 км. Схема подключения приборов по интерфейсу RS-485 с использованием преобразователей в ВОЛС приведена на рис.

Структурная схема использования преобразователей RS-FX с АРМ «Орион Про» и «С2000М»

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

В ряде случаев возникает необходимость передачи информационного протокола системы «Орион» по радиоканалу. Основными достоинствами данной сети являются:

  • искро-взрывобезопасность;
  • отсутствие необходимости прокладывать кабель.

Для решения поставленной задачи можно применить радиомодемы «С2000-РПИ» (частота 2,4 ГГц) и «Невод-5» (433, 92 МГц).

Радиоканальный повторитель интерфейсов «С2000-РПИ» (далее — РПИ) позволяет подключать различное оборудование (с интерфейсом RS-232/RS-485) по радиоканалу и транслировать данные интерфейсов RS-232/RS-485 в диапазоне частот от 2405 до 2483,5 МГц. Предназначен для использования как в составе системы «Орион», так и в составе других систем, использующих пакетную передачу данных. Поддерживает работу в радиосетях с топологиями «Точка-точка», «Точка-многоточие» и ретрансляцию пакетов. Имеет два исполнения: «С2000-РПИ» — с внешней антенной и «С2000-РПИ исп. 01» — без внешней антенны.

Длина радиоканала между двумя РПИ в пределах прямой видимости:

на мощности 10 мВт:

  • «С2000-РПИ» — до 200 м (со штатной антенной);
  • «С2000-РПИ исп. 01» — до 150 м;

на мощности 100 мВт:

  • «С2000-РПИ» — до 600 м (со штатной антенной);
  • «С2000-РПИ исп. 01» — до 350 м.
Возможны два режима работы РПИ:
  • Дежурный режим. Осуществляет передачу данных из интерфейса RS-232 или RS-485 в радиоканал и обратно;
  • Режим ретрансляции. Осуществляет прием и передачу (ретрансляцию пакетов) в радиоканале с одновременной выдачей информации в выбранный проводной интерфейс.
Особенности в работе системы с использованием РПИ:
  • Следует учитывать состояние радиоэфира, наличие технологических источников радиопомех, и возможность помех природного характера;
  • Для РПИ с внутренней антенной необходимо выбирать место с максимально возможным уровнем сигнала.

В следующих примерах система может работать как с ПК, так и без него.

Соединение «точка-точка»

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Соединение «точка-многоточка»

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

В случае использования топологии типа «точка-многоточие», к одному «С2000-РПИ» на серверной стороне допускается подключать до 6 «С2000-РПИ» на клиентской стороне.

Работа РПИ в режиме ретрансляции пакетов по радиоканалу

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Данные, получаемые РПИ №1 по интерфейсу RS-485, передаются по радиоканалу широковещательным пакетом. При приёме пакета по радиоканалу РПИ №2…4 выдают его по интерфейсу RS-485 приборам системы «Орион». РПИ №3 находится в режиме «Ретрансляция» и передаёт принятый пакет по радиоканалу на РПИ №4 и по интерфейсу RS-485 приборам системы «Орион».

Специалистами компании «Болид» были проведены испытания системы «Орион» с применением радиомодемов «Невод-5» производства фирмы «Геолинк Электроникс» (далее «Невод-5»), работающим на частоте 433,92 ± 0,2% МГц.

Соединение «точка-многоточка»

В случае использования топологии типа «точка-многоточка», количество «Невод-5» на клиентской стороне ограничивается только необходимой скоростью работы системы.

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Повторяем, что в следующих примерах система может работать как с ПК, так и без него.
Работа в режиме ретрансляции пакетов по радиоканалу

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Особенности в работе системы с использованием радиомодемов «Невод-5»:
  • При использовании стандартных антенн для волны с частотой 433,92 МГц нельзя располагать передатчики на расстоянии ближе 6 метров друг от друга.
  • Следует учитывать состояние радиоэфира, наличие технологических источников радиопомех и возможность помех природного характера

Для охранных систем и систем контроля доступа возможно построение схем без пульта «С2000М», при этом «C2000-Ethernet», помимо передачи интерфейса, осуществляют преобразование интерфейса RS-232 в RS-485.
Преобразователи «RS-FX-MM» и «RS-FX-SM40» не могут использоваться в таком режиме.

Типовая схема работы «С2000-Ethernet» по протоколу «Орион»

Устройство для соединения приборов с разными параметрами

Если для сегментов интерфейса RS-485 используется воздушная прокладка, следует применять Блоки защиты линии «БЗЛ».

Для гальванической развязки сегментов интерфейса целесообразно использовать повторители «С2000-ПИ». При этом питание приборов, подключенных до и после «С2000-ПИ», следует производить от разных источников питания. Шины «0В» данных приборов объединять не следует. Рекомендуемая схема на примере объекта из 3-х зданий представлена на рисунке.

Схема подключения приборов с защитой интерфейса RS-485 от перенапряжений

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *