Сучасні цифрові пристрої центральної сигналізації виконуються на базі мікропроцесорних терміналом МПТ. Контакти зовнішніх датчиків підключають до терміналів через дискретні сигнальні входи.
Залежно від розташування джерела живлення щодо МПТ розрізняють:
- «Потенційний вхід» (рис. 1, а), на який при замкнутому контакті датчика ВНУ надходить напруга від зовнішнього по відношенню до МПТ джерела оперативного живлення ІП;
- вхід для підключення «сухого контакту» (рис. 1, б), висновки якого замикає контакт датчика ВНУ, а потенційний вхід і джерело живлення ІП розташовані всередині пристрою МПТ.
Між електричними ланцюгами датчиків ВНУ та внутрішніми ланцюгами блоку сигналізації включені оптрони, що забезпечують гальванічну розв'язку цих ланцюгів.
Як відомо, через оптронні входи протікають струми, які не перевищують одиниць міліампер. Наприклад, дискретний вхід пристрою БМЦС споживає при номінальній напрузі струм 2,5 мА. При номінальній напрузі оперативного харчування рівному 220 В і такому невеликому струмі, на струмообмежуючі резистор, включеному послідовно з Оптрони, розсіюється потужність Р = 0,55 Вт.
З огляду на значну кількість дискретних входів (від 32 до 76 в різних пристроях) всередині пристрою повинна розсіюватися потужність до 40 Вт, що не дозволяє збільшити вхідні струми.
Такі вхідні струми (або по-іншому - «мікроструми» 1) занадто малі, щоб забезпечити «електричну очищення»
контактів датчиків ВНУ, тому деякі виробники пристроїв сигналізації рекомендують «традиційне рішення» - включати паралельно контакту деяку ре-зістівную навантаження для збільшення загального струму через контакт датчика до 8. 10 мА. Ці навантажувальні резистори (див. БШР на рис. 2) встановлюються поза корпусу пристрою сигналізації і тому вони не впливають на тепловиділення всередині його.
Приклад схемного рішення універсальної комірки, розрахованої на різні напруги постійного і змінного оперативного струму, в якій протікають «мікроструми», і тому вимагає «традиційного підходу» до «електричної очищення» контактів, наведено на рис. 3.
При подачі на вхід осередку змінної напруги його випрямлення здійснюється діодами V1 і V2. Напруга з конденсатора С2 надходить на вхід компаратора D1. При досягненні порогу спрацьовування компаратор подає сигнал на оптрон V4, яка формує вихідний сигнал осередки.
Оптрон забезпечує також гальванічну розв'язку вхідних ланцюгів осередки і внутрішніх ланцюгів цифрового пристрою центральної сигналізації.
Номінальна напруга осередку залежить від співвідношення резисторів R1 - R5 дільника напруги. Номінальна потужність резисторів вибирається таким чином, щоб забезпечити роботу осередку і при граничному рівні напруги оперативного харчування.
Співвідношення ємностей конденсаторів С1 і С2 і їх номінальні значення визначають не тільки стійкість осередки, але і її швидкодію.
В даний час застосовуються вхідні осередки і іншого типу, що містять спеціальний вузол Імп, яка формує імпульс струму для «руйнування» оксидної плівки на контакті, підключеному до входу (рис. 4).
Резистори R1, R2 задають поріг спрацьовування компаратора, резистор R3 - струм через оптрон VD; вузол «Імп» формує початковий імпульс струму - в перший момент часу, після замикання контакту, ток входу досягає значення 50 мА, а через 5-10 мс знижується до 2-3 мА (рис. 5).
У схемах, наведених на рис. 3 і 4, застосовані діодні мости, що робить осередку не тільки захищеними від подачі сигналу зворотної полярності, а й надає їм універсальність, що дозволяє використовувати в ланцюгах постійного, випрямленої і змінного оперативного напруги.
До вхідних осередкам цифрових пристроїв центральної сигналізації пред'являється безліч вимог, але основними можна назвати наступні:
- відсутність гальванічного зв'язку вхідних електричних ланцюгів осередки з внутрішніми ланцюгами цифрового пристрою;
- перетворення вхідного сигналу, напруга якого визначається джерелом оперативного харчування в сигнал, відповідний напрузі внутрішніх ланцюгів цифрового пристрою;
- використання джерела оперативного напруги для харчування всіх елементів осередки (крім вихідних ланцюгів оптрона);
- неспрацювання осередку при замиканні ланцюгів оперативного харчування на землю;
- відповідність вимогам, встановленим в РД [8] до опору електричної ізоляції входів осередку;
- відповідність вимогам, встановленим у нормативних документах до помехозащищенности дискретного входу.
Найчастіше для дискретних входів використовують осередки, номінальне напруга яких дорівнює напрузі джерела оперативного харчування, що дозволяє використовувати загальну мережу і не застосовувати додаткове джерело живлення.
Основна маса виробників відповідно до вимог ГОСТ 2933-83 [2] вказує в документації дві характеристики дискретних входів:
- напруга сталого спрацювання Uсраб;
- напруга сталого неспрацьовування Uнесраб.
Для вибору значень цих величин, розглянемо схеми підключення дискретного входу, наведені на рис. 6.
Резистори R1 і R2, що утворюють дільник напруги, в загальному випадку являють собою опору ізоляції полюсів джерела оперативного харчування щодо землі.
В окремому випадку, коли в мережі оперативного харчування для контролю опору ізоляції використовують метод трьох відліків вольтметра, резистори R1 і R2, шунтуючі опору ізоляції полюсів джерела, встановлюють спеціально для освіти штучної нульової точки [5].
У разі замикання проводу телефонної лінії на землю напруга U / 2 надходить на дискретний вхід, що може викликати помилкове спрацьовування осередки навіть при розімкнутому контакті датчика ВНУ.
Для виключення помилкової роботи осередку при замиканнях на землю провідника, що йде до зовнішніх контактів, напруга сталого неспрацьовування вибирають на підставі співвідношення:
де: 1,2 • Uном - максимальне значення напруги оперативного харчування.
При Uном = 220 В це значення становить 132 В, а при Uном = 110 В - 66 В.
Значення напруги стійкого спрацьовування вибирають таким, щоб виконувалося співвідношення:
де: 0,8 • Uном - мінімальне значення напруги оперативного харчування.
Для виявлення замикання провідника на землю в схемах дискретних входів деяких пристроїв передбачають два порогових елемента (рис. 7). При відсутності замикання провідників на землю спрацьовують обидва порогових елемента, а при наявності замикання - тільки пороговий орган з напругою спрацьовування Uсраб При харчуванні дискретного входу від джерела зі змінним або випрямленою напругою Uвх конденсатор С2 (див. Рис. 3) або С (рис. 8, а) заряджається практично до амплітудного значення, а далі напруга Uc на ньому змінюється відповідно до графіка, наведеними на Мал. 8, б. Значення напруги стійкого спрацьовування Uмін. залежне від ємності конденсатора, має перевищувати напруга повернення порогового органу - компаратора Сомр. У пристроях центральної сигналізації використовують також вхідні осередки, де використовується програмна обробка вихідного сигналу оптрона (рис. 9). Оптрон включається кожен раз при досягненні вхідною напругою порога спрацьовування компаратора Uср (рис.10) і повертається при зменшенні напруги нижче Uср. В результаті вихідний сигнал оптрона при частоті мережі 50 Гц буде мати провали з періодом 10 мс, тривалість яких залежить від вхідної напруги. Якщо заданий тип сигналу «змінний», то включається програмний розширювач імпульсу на 7 мс (перезапускати одновибратор) і, після закінчення 7 мс, перевіряється наявність сигналу на виході розширювача. В результаті сигнал фіксується як істинний або не сприймається. Мінімальний час спрацьовування дискретного входу для постійного джерела живлення визначається частотою опитування входів процесором. Для змінного джерела живлення входів час може збільшитися на 5 мс і більше в залежності від фази включення і постійної часу вхідний RC-ланцюжка. На практиці зустрічаються пристрої: Об'єднання дискретних входів в загальну точку здійснюють найчастіше по конструктивних і економічних міркуваннях, для обмеження числа контактів з'єднувачів. Наприклад, при використанні 16 ізольованих входів потрібно з'єднувач з 32 контактами, тоді як для цього ж кількості входів із загальною точкою досить з'єднувача з 17 контактами. Природно, що всі входи, які мають спільну точку, повинні бути підключені до одного й того ж джерела оперативного харчування, а ізольовані входи (або групи входів) можна підключати до різних джерел оперативного харчування (рис. 11). Раніше випускалися тільки такі пристрої центральної сигналізації, в яких для кожного дискретного входу на лицьовій панелі передбачався світлодіод (рис. 12), за станом якого визначається стан контакту відповідного датчика.
Останнім часом з'явилися пристрої, в яких на лицьовій панелі передбачаються світлодіоди тільки для частини дискретних входів, наприклад, в пристрої «Бреслер-0107.050» вісім дискретних входів не мають власних світлодіодних індикаторів (рис. 13).
При необхідності для індикації стану цих виходів може бути використаний будь-який з 31 світлодіода. Підключення додаткових входів проводиться за схемою АБО, тому світло-діод буде відображати стан декількох входів.
У програмі конфігурації МПТ для дискретного входу зазвичай задаються наступні параметри:
- включений / виключений;
- тип вихідного стану контакту НЗ / НР;
- затримка на спрацьовування:
- затримка на повернення;
- тип сигналізації аварійна / попереджувальна.
Інформація про зміну стану входів фіксується в журналі подій МПТ, доступ до якого, а також для поточного стану всіх входів може бути отриманий по каналах зв'язку з АСУ та ПЕОМ.
Порівняльні характеристики дискретних входів всіх застосовуваних в енергетиці мікропроцесорних пристроїв сигналізації наведені в табл. 1.
Таблиця 1. Порівняльні характеристики дискретних входів
література
1 Ланцюг, по якій протікають «мікроструми», іноді називають «сухим контактом», а додатковий струм через неї - «змащує».
2 Враховано тільки дискретні входи, до яких підключають датчики.
3 пст - постійний струм; пер - змінний струм.
4 В чисельнику наведені значення для Uном = 220 В, в знаменнику - для Uном = 110 В.