Електроживлення систем доступу: як уникнути помилок
Сучасні системи безпеки часто включають в себе підсистему управління доступом. І це чудово. Однак у порівнянні з охоронно-пожежною сигналізацією системи контролю та управління доступом (СКУД) пред'являють значно жорсткіші вимоги до блоків живлення
Олексій Омельянчук
Начальник КБ компанії Сигма-ІС
В області електроживлення СКУД існує кілька проблем або викликів:
- значне енергоспоживання СКУД в порівнянні з охоронною і тим більше пожежною сигналізацією;
- величезні імпульсні струми і індуктивний характер навантаження;
- харчування контролерів;
- розміщення блоків живлення.
пожирач електроенергії
Основний пожирач енергії в СКУД - електрозамок. Так, з кожним роком зростає енергоефективність нових пристроїв, тепер уже норма струм споживання замку 100 мА, але це все ще набагато більше, ніж 100 мкА у пожежного датчика. З цим майже нічого не можна вдіяти.
Як відомо (сподіваюся, зараз відомо вже всім в галузі безпеки), замки бувають нормально замкнені і нормально відімкненого Найбільш популярні замки (наприклад, електромагнітні) - нормально відчинене, тобто, якщо електроніка СКУД або блок живлення зламалися, двері буде отперта. Це безпечно (в сенсі safety - люди не опиняться замкненими без їжі і води через збій техніки), однак висуває немислимі вимоги до блоків живлення.
Типове побажання власника об'єкта до системи контролю доступу - робота від акумулятора від вечора п'ятниці до ранку понеділка Це 64 години. Типовий замок споживає 0,5 А, відповідно потрібно загальна ємність акумуляторів 32 Ач. На кожен замок! Фактично це означає величезний ящик з двома великими акумуляторами по 18 Ач.
Як можна заощадити?
1. Можна використовувати економічніші замки - зі струмом 100 мА, але вони менш міцні (допустиме зусилля всього 200-300 кг) і більш примхливі в монтажі (їх конструкція не настільки проста, як у звичайних магнітних, - це зсувні замки, або засувки ). У будь-якому випадку на кожен замок необхідний акумулятор ємністю мінімум 7 Ач.
2. Другий спосіб заощадити - застосувати нормально замкнені замки. Їм не потрібно постійне харчування, вони споживають струм лише при відкриванні дверей, а тому навіть якщо ввечері в п'ятницю буде відключене живлення всієї будівлі - можливо, зіпсується ковбаса в холодильнику, але вже замки точно будуть замкнені весь час до понеділка, коли прийшли на роботу фахівці все полагодять. Такі замки забезпечують підвищену безпеку (в сенсі security тобто захист від злочинців - при будь-яку відмову електроніки або блоків живлення приміщення залишаться захищеними від зазіхань нехороших людей). А з точки зору блоку живлення дані замки дозволяють використовувати як завгодно маленькі акумулятори.
Нормально замкнуті замки - це добре. Але є одне але". Якщо раптом щось зламалося і акумулятори таки сіли, як ви потрапите всередину, щоб полагодити систему? Або блоки живлення повинні стояти в окремому приміщенні, закритому на звичайний механічний замок, або необхідно мати спеціальний виведений назовні роз'єм, захищений від перенапруги, для підключення резервного акумулятора (наприклад, автомобільний). Правда, якщо збій був не по харчуванню, а вийшла з ладу електроніка (всяке адже трапляється), єдине, що може вас врятувати, - спеціальні замки (наприклад, засувки в комплексі з механічним замком або самовзводні замки типу Commax або Cisa, в які відразу вбудований циліндр для механічного ключа). В останньому випадку ми в повний зріст зустрічаємося з другої серйозною проблемою харчування СКУД.
Імпульсні струми і індуктивне навантаження
Друга проблема електроживлення СКУД - величезні імпульсні струми і індуктивний характер навантаження.
Замки типу Cisa, вельми популярні в нашій країні (і вельми надійні), в момент відкриття споживають струм більше 3 А. Так, середнє споживання невелика. А коли він стоїть і ніхто через двері не ходить (у вихідні, наприклад), споживання нульове. Але в момент відкриття ток такий, що багато блоки живлення відключаться по перевантаженню (або навіть в них згорить запобіжник). Що не найгірше!
У момент видачі такого імпульсу напруга на виході блоку живлення просяде (особливо якщо дроти не дуже товсті), і цього може бути достатньо, щоб контролер, керуючий замком, короткочасно відключився Настільки потужні імпульсні перешкоди значно перевищують всі розумні нормативи при тестуванні електроніки. Але і це ще не найстрашніше.
Індуктивне навантаження - страшна річ. Хто пам'ятає зі шкільного курсу фізики, котушка індуктивності знаменита тим, що якщо спробувати в ній вимкнути струм, вона стане чинити опір, сама створить як завгодно великий викид напруги, яке проб'є будь вимикач. Звичайно, в інструкції по монтажу замка і його контролера обов'язково вказано, що необхідно підключити відповідний захисний діод, причому підключити якомога ближче до замку. Інакше імпульсні перешкоди при включенні замку перешкоджатиме роботі не тільки контролера СКУД, а й звичайних комп'ютерів у всіх навколишніх кімнатах.
суперечливі вимоги
Отже, до блокам харчування СКУД пред'являються дуже суперечливі вимоги. Або від них вимагається (для безперервного живлення нормально відімкненого замків) величезна ємність акумуляторів (30-40 Ач), але дуже невеликий струм (не більше 0,5 А), чого не буває - блоки живлення в досить великих корпусах для розміщення таких акумуляторів зазвичай розраховані на 3-5 А. Або потрібно (для Cisa і подібних) максимальний імпульсний струм 4 а, а акумулятор можна взагалі не класти.
Втім, забезпечити такий струм в більшості випадків можна тільки за рахунок акумулятора, благо для застосовуваних зазвичай свинцевих акумуляторів нормальним імпульсним струмом вважається 2-3 номінали (тобто для акумулятора 7 Ач допустимо струм 15-20 А). Але дивіться уважно параметри блоку живлення - чи є в ньому захист від перевантаження акумулятора, і якщо так, то чи дозволить вона видати такий струм. До речі, можливі проблеми, якщо в міру зносу зросте внутрішній опір акумулятора і він перестане видавати потрібний струм. Начебто все в нормі, а замок не відкривається Це як в автомобілі - все лампочки світяться, а стартер двигун не крутить.
нетривіальні варіанти
Нерідко проектувальник СКУД замислюється, чи потрібно ставити на кожен замок окремий блок живлення. Для постійно підключених замків розрахувати таку можливість легко. Єдина складність буде в тому, де взяти і як підключити до блоку живлення акумулятор на кілька сотень амперчасах. А ось для випадку імпульсних замків - часом хочеться заощадити і поставити один блок на кілька замків. Начебто все навіть буде працювати, поки не співпадуть одночасно кілька імпульсів і блок живлення не згорить від перевантаження.
Втім, є винятки. Бувають блоки живлення з м'яким захистом від перевантаження - у них обмежений струм, тому, якщо одночасно будуть підключені два замки, допустимий струм блоку живлення (скажімо, 4 А) поділиться навпіл, кожному замку дістанеться по 2 А. Цього швидше за все не вистачить (замки не відчиняться), але нічого страшного і не відбудеться: просто двері не відчиняться - люди знову піднесуть картки до зчитувачів (сподіваюся, у цих людей різна реакція, і вони тепер вже піднесуть картки не одночасно), імпульси будуть подані на замки не одночасно, і все спрацює. Так що, якщо блок живлення здатний час від часу витримати значне перевантаження, це цілком допустимо.
Є і більш екзотичний варіант. Я зустрічав контролери СКУД, які вміли розсовувати імпульси включення замків, щоб ніколи одночасно не включати більше одного замку У такому випадку також можна використовувати один блок живлення на 3 А для харчування декількох замків по 3 А. Втім, навряд чи така система зустрінеться в реальному житті .
харчування контролерів
Справжній виклик - це харчування контролерів СКУД. Всі виробники контролерів рекомендують живити їх від окремого блоку живлення - не від того, що живить замок. (Це зрозуміло, вони не можуть нести відповідальність за працездатність контролера при непередбачуваних потужних імпульсних перешкодах по харчуванню.) Нерідко так і доводиться робити - в кожній кімнаті у замку свій потужне джерело живлення, плюс до того одне окреме джерело живлення для всіх контролерів.
Струм споживання власне контролерів і зчитувачів не так вже й великий, один блок живлення може забезпечити десятки контролерів. Проте є блоки живлення, до яких досить безпечно можна підключити і замок, і контролер. Це блоки живлення, у яких акумулятор не підключений постійно до виходу, а підключається тільки при пропажі мережі 220 В, а в нормальному стані акумулятор заряджається окремим невеликим каналом харчування. В даному випадку слід підключати контролер до виходу блоку живлення, а замок (мається на увазі замок з великим імпульсним споживанням) - безпосередньо до клем акумулятора. Обережно, при цьому акумулятор виявляється не захищений від короткого замикання в лінії замку, що, взагалі кажучи, є неприпустимим - струм короткого замикання дуже великий, дроти будуть плавитися і випаровуватися, можливо навіть загоряння. Так що доведеться застосовувати додаткові пристрої захисту (можна звичайний автоматичний вимикач).
Блоки живлення: куди ставити ?!
Нарешті, непросте питання для проектувальника - ставити блоки живлення в приміщеннях, що захищаються або поза ними. Проблема виникає в аварійній ситуації. Якщо ваші блоки живлення з акумуляторами на 64 години роботи коштують за дверима з електрозамком і зламалася система управління цим замком - пройде мінімум 64 години, перш ніж ви здогадаєтеся відключити на введенні 220 В. Тому рекомендую розраховувати термін роботи акумулятора приблизно на годину (заодно ящик виявляється більш компактним), але в такому випадку черговий охоронець зобов'язаний при сигналі несправності піти і замкнути кімнату на механічний ключ. (Звичайно, це можливо, тільки якщо на об'єкті цілодобово присутній черговий охоронець.).
Ще гірше, якщо замок нормально замкнений і зіпсувався саме блок живлення в замкненій на цей замок кімнаті (до речі, ні в якому разі не ставте в такій ситуації блок живлення з плавкими запобіжниками всередині). З іншого боку, якщо блок живлення розташований зовні - це все одно що замкнути квартиру, а ключ повісити на гвоздик поряд з дверима. Захищає виключно від чесних людей.
Іноді оптимальне рішення - розмістити блоки живлення декількох дверей в окремій кімнаті, забезпеченої аварійним доступом за допомогою механічного ключа. У всі кімнати дублювати замки механічними може бути не дуже зручно або не дуже естетично, а вже одну кімнату на поверх забезпечити другим замком (або навіть другими дверима) і всередині вигородити шафа з блоками живлення (а краще і з контролерами доступу) - цілком можливо. Так, такий варіант погано придатний для особливо потужних замків - тягнути кабелі для струму 3-4 А незручно. Так, такий варіант призводить до проблеми захисту від несанкціонованого доступу кабельних ліній (особливо смішно, якщо кабелі до замків всіх кімнат йдуть по коридору). Так, така кімната стає особливо відповідальною - при проникненні в неї зловмисник легко відкриє будь-яку іншу кімнату. Але зате в разі будь-якої несправності ви максимум зламаєте двері в цю кімнату.
Аварійні режими роботи
В цілому блоки живлення - допоміжний елемент СКУД. Як і для всіх допоміжних елементів, для блоків живлення найважливішими виявляються не стільки штатні режими роботи, скільки аварійні. Саме на них слід розраховувати при проектуванні. Це відмова зовнішнього живлення, відмова контролерів, обрив, коротке замикання лінії живлення.
Багато додаткові функції блоків живлення (наприклад, самоконтроль ємності акумулятора або автоматичне відновлення після перевантаження) також сильно полегшують експлуатацію системи.
Пам'ятайте, СКУД - єдина система, яка працює постійно, раз у раз змінює струм навантаження на блоки живлення, і до того ж навіть короткочасний збій в роботі СКУД дуже болісно сприймається клієнтом. Економія на блоках харчування призводить до неприємних наслідків не так швидко і не так очевидно, як економія на самих замках, але так само неминуче.