Расчет шлейфа сигнализации с контролем по напряжению

 

С учетом этого рассчитывается не точный уровень, а область возможных  значений напряжения, т.е область срабатывания датчика. Выделяют следующие области : обрыв, короткое замыкание, номинальное напряжение, область срабатывания датчика 1,2,3…N. Обрыв и короткое замыкание относятся к неисправностям системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 14 – Эквивалентная схема реального шлейфа сигнализации.

 

• Rшс – паразитное сопротивление проводов шлейфа;
• Rут – эквивалентное сопротивление цепей утечки.

 

Минимальное напряжение питания  извещателей в большинстве случаев не ниже 9В, потребляемый ток от 50 до 100 мкА, при срабатывании на извещателе происходит падение напряжения от 5 до 8 В (в зависимости от типа извещателя).

 

Напряжение на шлейфе (U_шс) обусловлено номиналами сопротивлений прибора (R_пр) и оконечного резистора (R_ок). Это напряжение является номинальным, т.е система находится в исправном, идеальном состоянии. Оконечный элемент предназначен для выполнения антисаботажных требований и обеспечения возможности контроля шлейфа на всем протяжении. В качестве оконечного элемента в шлейфах такого типа используется резистор. Его номинал является условно скрытым, т.е частично обеспечивающим элемент скрытности.

 

Шлейф охранной сигнализации представляет собой делитель напряжения, схематично представлен на рисунке  15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15 – Делитель напряжения.

 

• U_п – напряжение питания;
• U_шс – напряжение шлейфа;
• R_пр – выходное сопротивление прибора;
• R_экв – эквиалентное сопротивление шлейфа.

 

 

Расчетная часть.

 

 

Таблица данных:

 

Вариант	0,4	Охранная сигнализация с  контролем по напряжению
		Тип извещателей	охранные – нз	Uшс нз
Количество шс	1	Rпр	1 кОм	N	2
	18 В	Rизв нз	Rок
		Rут	20 кОм
		Rшс	150 Ом

 

 

Расчет делителя напряжения осуществляется по формуле:

 

                                                           (1)

 

Т.к. , то подставляя значение   в формулу (1) выразим в режиме «нормы»:

 

 

 

  U_п(R_пр+R_экв)=3U_п·R_экв

 

R_пр+R_экв=3R_экв

 

R_пр=2R_экв

 

R_экв= R_пр/2= 1/2=0,5 кОм

 

Получили  R_экв в режиме «нормы ».

 

Согласно эквивалентной  схеме (рис. 14) в режиме «нормы» R_экв можно выразить:

 

        (2)

 

Из полученной формулы  выразим  R_ок  в режиме «нормы»:

 

()=

 

R_ок =

 

R_ок =0,363 кОм

 

Получили  R_ок в режиме «нормы ».

 

 

 

Т.к. , то подставляя значения   и в формулу (1) определяем значение  R_ок  (при срабатывании извещателей):

 

                                                                       (3)

 

 

R_ок=0,5·(0.15+20) – 0,15·20=7,075 кОм

 

В нормальном состоянии сопротивление  резисторов извещателей не учитывается, т.к. по нему не протекает ток. При срабатывании извещателей на него начинает поступать ток, в результате чего сопротивление шлейфа сигнализации увеличивается:

, (4)

 

где n – количество сработанных извещателей.

 

С увеличением сопротивления  шлейфа так же будет увеличиваться  напряжение шлейфа. Рассчитаем R_экв и    для двух состояний:

а) сработал один извещатель (n=1);

б) сработали два извещателя (n=2).

 

а)

 

Т.к. , то

 

=6,06 кОм

 

Т.к. , то

 

=15,45 В

 

 

б)

 

Т.к. , то

 

=7,87 кОм

 

Т.к. , то

 

=15,97 В

 

Учитывая то, что сопротивление  шлейфа сигнализации составляет 0,15 кОм, а сопротивление утечки – 20 кОм, а в основном используются резисторы  с параметрами разброса ±5%, то произведем расчеты уровней напряжений.

 

 ±5% = 0,15 кОм ± 0,0075

 

 ±5% = 20 кОм ± 1

 

Учитывая полученные выражения произведем расчет и для трех состояний:

а) сработал один извещатель (n=1);

б) сработали два извещателя (n=2);

в) «норма».

 

а)

 

+5% :

=6,1 кОм

 

 =15,47 В

 

–5% :

=6,01 кОм

 

 =15,43 В

 

б)

 

+5% :

=7,98 кОм

 

 =16 В

 

–5% :

=7,76 кОм

 

 =15,77 В

 

в)

 

+5% :

=0,51 кОм

 

 =6,08 В

 

–5% :

=0,49 кОм

 

 =5,92 В

 

Далее по полученным данным построим графики уровней напряжений для следующих состояний:

а) сработал один извещатель (рис. 16);

б) сработали два извещателя (рис. 17);

в) режим «норма» (рис. 18);

г) при обрыве шлейфа сигнализации (рис. 19);

д) при коротком замыкании шлейфа сигнализации.

 

 

а)

 

	Rэкв –5%			Rэкв			Rэкв +5%
Rэкв , кОм	6,01	6,01	6,01	6,06	6,06	6,06	6,1	6,1	6,1
Uшс , В	15,43	15,45	15,47	15,43	15,45	15,47	15,43	15,45	15,47
	Uшс –5%			Uшс			Uшс +5%

 

 

 

Рис. 16. График уровней напряжений для режима «сработал один извещатель».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

	Rэкв –5%			Rэкв			Rэкв +5%
Rэкв , кОм	7,76	7,76	7,76	7,87	7,87	7,87	7,98	7,98	7,98
Uшс , В	15,77	15,97	16	15,77	15,97	16	15,77	15,97	16
	Uшс –5%			Uшс			Uшс +5%

 

 

 

 

Рис. 17. График уровней напряжений для режима «сработали два извещателя».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

	Rэкв –5%			Rэкв			Rэкв +5%
Rэкв , кОм	0,49	0,49	0,49	0,5	0,5	0,5	0,51	0,51	0,51
Uшс , В	5,92	6	6,08	5,92	6	6,08	5,92	6	6,08
	Uшс –5%			Uшс			Uшс +5%

 

 

 

Рис. 18. График уровней напряжений для режима «норма».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

При обрыве шлейфа – напряжение Uшс сравнивается с напряжением Uп.

 

 

 

Рис. 19. График уровней напряжений для режима «при обрыве шлейфа сигнализации».

 

 

 

д) В случае короткого замыкания шлейфа сигнализации его напряжение будет равно 0. В этом случае и сопротивление шлейфа сигнализации также будет равно 0.

 

 

Таким образом, был рассчитан  шлейф охранно-пожарной сигнализации с контролем по напряжению и произведен расчет уровней напряжений для пяти состояний (соответствующие графики  прилагаются).

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

 

1. Дж. Фрайден. Современные датчики. Справочник.

 

2. Методическое пособие  по ПП СОБ для заочной формы  обучения.

 

3. Литература научно-технической  библиотеки ОАО «Белшина».

 

4. Средства Internet.