Силовая электроника №1'2006

Защита от импульсных перенапряжений устройств передачи данных.

Дмитрий Розов


Современное производство, организованное с помощью системы автоматизированного управления технологическим процессом, подразумевает использование разнообразных электронных устройств управления, связанных между собой посредством различных интерфейсов передачи данных. Условия эксплуатации подобных устройств предъявляют свои требования, которые необходимо выполнить при построении таких систем. Физически интерфейс передачи данных представляет собой связь по проводам между различными блоками управления, разнесенными на определенное расстояние друг от друга, и, следовательно, подверженными влиянию импульсных электромагнитных помех, наведенных на эти провода различными источниками электромагнитного излучения. По проводам (они являются шинами передачи данных интерфейсов) импульсные помехи попадают в блоки управления и выводят их из строя, обусловливая материальные потери. Чтобы избежать такой ситуации, следует устанавливать защитные устройства от импульсных перенапряжений.


Сегодня производители предлагают широкий спектр защитных устройств, предназначенных для решения самых разных задач.

  1. Интерфейсы различаются между собой уровнями рабочего сигнала. Соответственно, необходимо разрабатывать такие защитные устройства, которые при воздействии импульсной помехи ограничивают ее до безопасного уровня, а при ее отсутствии пропускают полезный сигнал без искажений.
  2. Уровень наводимых помех требует разных типов схем защитного устройства. Существуют однокаскадная и двухкаскадная схемы защитных устройств. Там, где уровень импульсных помех невелик, используется однокаскадная схема защиты, а если уровень импульсных помех достаточно силен, применяется двухкаскадная схема защиты. Трехкаскадная схема защиты практически не используется или используется для защиты от специфических видов помех. В качестве защитных элементов в однокаскадной схеме защиты предусмотрены защитные диоды (супрессоры), в двухкаскадной схеме: в первом каскаде — газонаполненный разрядник, во втором — защитные диоды (супрессоры). Выбор данной элементной базы обусловлен спецификой защищаемого оборудования — электронных блоков, собранных на различных полупроводниковых элементах. Это предъявляет такие требования к защитному устройству, как высокое быстродействие защиты и максимально приближенный к полезному сигналу уровень ограничения. В наибольшей степени указанными характеристиками обладают защитные диоды (супрессоры). Промышленность выпускает широкую номенклатуру супрессоров с различными напряжениями ограничения. Они имеют достаточно точный уровень напряжения срабатывания и высокое быстродействие (скорость срабатывания не более 1 нс). Недостатком супрессоров является сравнительно небольшая отводимая импульсная мощность (до 600 Вт). Для отвода большой мощности применяют газонаполненные разрядники (отводимая импульсная мощность до 500 кВт), но у них, к сожалению, низкое быстродействие (до 1 мкс). Исходя из характеристик данных элементов, строят схемы защитных устройств. 3. Организация и структура построения системы автоматизированного управления предъявляет требования к защитным устройствам по физическому стыку и конструктивным особенностям. Защитные устройства могут иметь для подключения разъемы DSUB 9, DSUB 25, винтовые клеммные колодки и т. п. Конструктивно могут быть выполнены в корпусах для крепления на DIN-рейку, к стене здания или в виде небольшого блока для установки непосредственно в разрыв кабеля. Некоторые защитные устройства могут обеспечивать подключение для защиты одновременно нескольких линий интерфейса передачи данных. Принимается во внимание и количество проводов, используемых в различных интерфейсах (двухпроводные для TTY, RS485; трехпроводные для RS485, RS232; многопроводные для RS232).

Все это создает широкий номенклатурный ряд защитных устройств для интерфейсов передачи данных, в котором, тем не менее, под каждый интерфейс есть свое защитное устройство с определенным набором характеристик и свойств. При выборе защитного устройства нужно учитывать эти особенности. Существенную роль при построении защиты системы передачи данных импульсных перенапряжений играет непосредственная установка защитных устройств. Важно правильно установить и качественно подключить защитное устройство, поскольку от этого зависит эффективность его работы. Выработан ряд правил, которые необходимо соблюдать при монтаже защитных устройств.

  1. Защитные устройства устанавливаются перед защищаемым оборудованием так, чтобы исключить возможность попадания опасных перенапряжений после защитного устройства.
  2. Клеммы заземления защитного устройства подключаются к защитной «земле» медным многожильным проводом большого сечения по минимальному расстоянию до точки подключения к заземляющему устройству.
  3. Несколько защитных устройств, находящихся в одной зоне, должны подключаться к единому контуру заземления.

Многие зарубежные фирмы выпускают защитные устройства, различающиеся конструктивными особенностями и функциональными свойствами. Отечественным производителем устройств защиты для интерфейсов передачи данных, не уступающих по своим качественным и техническим характеристикам зарубежным аналогам, является НПО «Инженеры электросвязи». На предприятии разработаны и серийно изготавливаются устройства защиты серии ExPro DI.

Рисунок. Габаритные размеры устройств серии DI
Рисунок. Габаритные размеры устройств серии DI

Серия состоит из пяти моделей:

  • ExPro DI232 — предназначено для защиты устройств с интерфейсом RS232, работающих по нульмодемному кабелю;
  • ExPro DI485 — предназначено для защиты устройств передачи данных, работающих по интерфейсу RS485;
  • ExPro DITTY — предназначено для защиты устройств передачи данных, работающих по интерфейсу «токовая петля»;
  • ExPro DITTL — предназначено для защиты устройств передачи данных, работающих с TTLуровнями;
  • ExPro DI12V — предназначено для защиты устройств передачи данных, работающих с уровнями 12 В.

Технические характеристики приведены в таблице.

Таблица. Технические характеристики устройств серии DI
Таблица. Технические характеристики устройств серии DI

Устройства выполнены в корпусе из материала, не поддерживающего горение, устанавливаются в защищенном от попадания влаги месте, крепятся на DINрейку 35 мм (EN50022) или к стене при помощи винтов.

Каждое устройство рассчитано на защиту одного линейного входа оборудования передачи данных.

Линейные провода подключаются к клеммным колодкам. Максимальный диаметр подключаемых проводов 2,5 мм. Провод заземления подсоединяется к клемме заземления устройства. В ExPro DITTY, ExPro DITTL, ExPro DI12V провод заземления можно дополнительно подключить к среднему контакту клеммной колодки.

Устройства ExPro DI485 и ExPro DI232 обеспечивают двухпроводное и трехпроводное подключение кабеля.

При выборе устройств защиты производства НПО «Инженеры электросвязи» следует обращать внимание на название издания, которое определяет его рекомендованное применение, например ExPro DI485 — защитное устройство для интерфейса RS485.

В случае, если ни одно из представленных решений не соответствует по своим характеристикам вашему типу интерфейса, вы можете подобрать защитное устройство из серийно выпускающихся изделий или заказать систему необходимой конфигурации.


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2006_01_108.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо