Увеличивающееся у меня количество домашней электротехники потребовало наличия еще одного удлинителя-разветвителя сети переменного тока 220 В. Поскольку среди десятка предлагаемых моделей в ближайших магазинах не было ни одного приемлемого для безопасной эксплуатации, было решено изготовить несложный удлинитель сети самостоятельно.

В качестве основы для будущего удлинителя были выбраны две симпатичные сдвоенные электророзетки для установки на стену, именуемые как «Розетка "Прима" РАЮ-403». Стоимость каждой чуть более 1 1150. Корпус и основание этих электророзеток были выполнены целиком из легко воспламеняемого полистирола, что неприемлемо, но поскольку приобрести или «достать» электророзетки из невозгораемых материалов почти невозможно, а запасы огнестойких и термостойких электророзеток советского образца истощились, то пришлось воспользоваться тем, что имелось, а на эксплуатацию готового изделия наложить некоторые ограничений.

Принципиальная схема сетевого удлинителя показана на 1. Напряжение сети переменного тока 220 В поступает на нагрузки через LC-фильтр L1C2. От повышенного сетевого напряжения и его коротких всплесков, например, во время грозы, при высоковольтных пробоях в понижающих трансформаторах на подстанции, нагрузки защищены с помощью четырех относительно мощных дисковых варисторов RU1-RU4. Как показала практика, одного защитного варистора, включенного параллельно сети питания, может оказаться недостаточно для надежной защиты электрооборудования. Объяснение этому можно найти на упрощенной схеме эквивалента дискового варистора. Камнем преткновения здесь является Rb — сопротивление варистора, которое может быть от единиц до десятков Ом. Однажды пришлось наблюдать, как варистор диаметром 14 мм, установленный в промышленный сетевой фильтр-удлинитель Sven Platinum украинского производства, при напряжении сети около 320 В испарился вместе с выводами, а встроенный автоматический термопредохранитель на ток 15 А так и остался во включенном состоянии. Несложный расчет показывает, что при сопротивлении Rb=20 Ом при напряжении сети питания 320 В ток через еще не разрушенный варистор составляет 16 А, что обычно недостаточно для быстрого срабатывания автоматических предохранителей, а рассеиваемая варистором мощность может превышать 5 кВт.

Реле ЕЛ-1 1, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 серийно производятся ОАО «Электротехнический завод» РЕЛОС (г. Киев) и используются для контроля наличия и порядка чередования фаз в системах трехфазного напряжения, защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах.

Реле типов ЕЛ-1 1 применяется для контроля источников и преобразователей электрической энергии, ЕЛ-12 — для контроля трехфазных асинхронных двигателей общепромышленных серий мощностью до 100 кВт, ЕЛ-13 — для контроля трехфазных крановых асинхронных двигателей и реверсивных электроприводов мощностью до 75 кВт. Реле выпускаются в пластмассовых корпусах с передним присоединением проводов для выступающего монтажа. Принцип работы этих реле аналогичен, в основе него заложен контроль наличия и чередования фаз сети микросхемой K176ТМ2. При нарушении нормального режима сети эта ИМС через реле времени на микросхеме КР512ПС1 0 выдает с определенной задержкой времени сигнал на транзисторную схему управления выходным реле типа ЕВУИ 647612001, содержащем один нормально замкнутый и один нормально разомкнутый контакты, что позволяет использовать эти реле в любых схемах защиты. Задержка времени необходима для исключения срабатывания реле при неодновременном включении контактов контакторов пусковых устройств потребителей, кратковременных отключениях напряжения при технологических переключениях в электрических сетях или при срабатываниях АВР.

Параметры реле контроля трехфазного напряжения приведены в 1. Коммутационная способность контактов реле указана в 2.

Принципиальная схема реле ЕЛ-1 1 показана на 1.

Основными элементами принципиальной схемы являются микросхема DA1 типа К176ТМ2, содержащая два триггера D-типа (триггер задержки), микросхема DA2 типа КР512ПС10, представляющая собой генератор-делитель частоты, и выходное реле К1. Напряжение питания элементов схемы получается следующим путем. Трехфазное напряжение сети подается на трехфазный выпрямитель (VD1-VD6) чрез гасящие резисторы Rl, R3, R5. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С1 и используется для питания электронных узлов. Электрические сигналы 3-фазной сети подаются на транзисторные усилители-ограничители

(VT3-VT5) через гасящие резисторы (R2, R4, R6). Режим транзисторов устанавливается подстроечным резистором R12. На вход D1 микросхемы DA1 постоянно подается высокий уровень от источника питания, в результате чего на выходе первого триггера Q1 присутствует высокий уровень, который подается на вход D2 второго триггера, создавая высокий уровень и на выходе Q2. Этот уровень в нормальном режиме трехфазной сети поддерживается положительными фронтами импульсов, снимаемых с коллекторов транзисторов VT3-VT5 и обусловленных принципом работы данной микросхемы, состояния которой представлены в «таблице истинности». Высокий уровень с выхода Q2 ИМС DA1 через резистор R19 подается на вход RO микросхемы DA2, выполняющей функцию таймера. На вход IN этой микросхемы постоянно подан высокий уровень от источника питания, в результате чего счетчики таймера обнулены и находятся в ждущем режиме. Высокий уровень с вывода 9 DA2 через резистор RIO подается на базу транзистора VT2 и совместно с положительным напряжением, поступающим через резистор R9, поддерживает его в открытом состоянии. При этом транзистор УТ1 закрыт, в результате чего реле К1 обесточено.

При отключении любой фазы или изменении фазировки сети промежутки между некоторыми управляющими импульсами увеличиваются или нарушается их последовательность, в результате чего триггеры ЭА1 опрокидываются и на вход RO микросхемы 0А2 подается импульс низкого уровня. В этот момент включаются счетчики реле времени. По окончании установленного времени на выводе 9 0А2 появляется низкий уровень, который через резистор Rl О подается на базу транзистора УТ2 и закрывает его. На коллекторе УТ2 появляется положительное напряжение, которое через резистор И7 подается на базу транзистора VII и открывает его, в результате этого срабатывает реле К1 и включается светодиод УР8, а контакты К1.1 и К1.2 изменяют свое состояние (соответственно размыкаются и замыкаются) и отключают нагрузку от сети. Время задержки реле типа ЕЯ-1 1 от 0,1 до 10 с устанавливают резистором Ю.2.

В маломощных схемах управления потребителями, токи которых не превышают указанные в 2, контакты реле К 1.1 могут использоваться непосредственно. В более мощных схемах управления контакты реле К 1.2 включают промежуточные реле с контактами необходимой коммутационной способности.

На 2 показан общий вид реле ЕЛ-11, а на З — вид на печатный монтаж этого реле.

В настоящее время вероятность обнаружения нарушения периметра защищаемого объекта с помощью таких систем доведена до 95% при средней частоте ложных срабатываний менее одного за десять суток при длине блокируемого участка до 500 м. Достижение таких высоких показателей выдвинуло емкостные охранные системы в лидеры периметровых охранных систем и обеспечило им широкое внедрение для защиты сотен километров периметров самых разнообразных объектов. К настоящему времени в России серийно выпускаются весьма эффективные емкостные охранные системы типа «Радиан-М», «Радиан-13», «Радиан! 4», которые применяются на десятках тысяч охраняемых объектов различного назначения.

1. Сейсмомагнитометрические системы. Принцип работы таких систем основан на регистрации низкочастотных колебаний грунта. Эти колебания регистрируются таким чувствительным элементом, как многожильный кабель, который прокладывают в грунте на глубину 0,15-0,20 м вдоль периметра охраняемого объекта, либо сейсмическими датчиками-геофонами. Сейсмические сигналы, возникающие при передвижении человека, а также локальные изменения магнитного поля в ближней зоне при перемещении ферромагнитных масс, например оружия, автомобилей и т.п. поступают в электронный блок, который замеряет индуктивность всех последовательно соединенных жил такого кабеля и в случае ее изменения, вызванного пересечением нарушителем периметра охраняемого объекта, выдает команду на срабатывание выходного реле тревоги.

Основные достоинства сейсмомагнитометрических систем: их повышенная тактическая эффективность по сравнению с легко обнаруживаемыми (видимыми) заградительными системами; стойкость к воздействию осадков; невосприимчивость к транспортным и индустриальным помехам; сложность преднамеренного вывода из строя таких систем; легкость обнаружения нарушителя пересечения периметра защищаемого объекта при его попытке подкопа под зоной охраны.

1. Инфракрасные системы делятся на пассивные и активные. Пассивные системы работают по принципу прерывания движущимся объектом, излучающим тепло (например, человеком), узконаправленного инфракрасного луча, посылаемого излучающим устройством в сторону приемника. Нарушитель, попадая в пространство между излучателем и приемником, частично или полностью перекрывает этот луч и тем самым изменяет интенсивность излучения на входе приемника системы, что вызывает форми

рование сигнала срабатывания. Строятся такие системы на основе уличных пассивных инфракрасных извещателей и могут иметь как широкий угол диаграммы направленности, так и узкий угол повышенной дальности. Для устранения ложных срабатываний системы применяются: многократное экранирование пироэлемента, регулировка чувствительности, защита от атмосферных осадков и др. Производят такие системы различные фирмы: С&К, Ор1ех и др.

Основное преимущество инфракрасных пассивных систем — скрытность активной зоны за счет использования невидимой глазом ближней области инфракрасного излучения.

Работа инфракрасных активных систем основана на регистрации изменения уровня теплового излучения фона при движении людей или животных в зоне обнаружения. Такие системы создаются на базе активных инфракрасных извещателей, образующих невидимый многолучевой барьер в зоне прямой взаимной видимости передатчика и приемника.

Основное преимущество инфракрасных активных систем — высокая эффективность обнаружения пересечения периметра за счет создания очень узкой зоны обнаружения, причем для повышения устойчивости и надежности систем к ложным срабатываниям, вызываемым атмосферными осадками, пролетающими птицами, падающими листьями и т.п., применяют хорошо себя зарекомендовавшие многолучевые датчики таких фирм, как С&К, Мбопю, Optex, А1агтсот и др.

Основной недостаток — сильная зависимость от топографии периметра (рельефа местности, наличия растительности и т.п.).

1. Комбинированные системы. Такие системы применяются для охраны особенно важных, как правило, стратегических объектов, когда количество ложных срабатываний системы должно быть минимальным, а требования, предъявляемые к эффективности системы установления факта проникновения нарушителя через периметр охраняемого объекта, очень высоки. В состав таких систем, например систем «Протва-4», «Протва-4М» и др., входит не один, а несколько датчиков, отличающихся между собой принципом действия.

Отличительные особенности комбинированных систем: наличие нескольких средств обнаружения, использующих в своей работе различные физические принципы; высокая эффективность обнаружения; индикация направления пересечения границы охраняемого объекта; документирование событий; микропроцессорный пульт управления и индикации; возможность работы с ПЭВМ.

Основные достоинства радиолучевых систем: наличие объемной невидимой зоны обнаружения; устойчивая работа на открытом воздухе в любых климатических зонах и погодных условиях; безопасный уровень излучения; малое энергопотребление; дистанционный контроль работоспособности; возможность интеграции в любые системы и комплексы охранной сигнализации.

Основные недостатки: наличие зон пониженной чувствительности вблизи приемника и передатчика (так называемых «мертвых» зон), для ликвидации которых приемники и передатчики соседних зон должны устанавливаться с перекрытием в несколько метров; недостаточная чувствительность системы до высоты 30-40 см от поверхности земли.

Радиолучевые системы серийно выпускаются в ряде стран — в России, США, Канаде, Италии, Израиле и др. Они работают на частотах от 2,4 до 26,5 ГГц и применяются как при установке вдоль оград, так и для охраны неогражден- ных территорий. Дальность действия двухпозиционных радиолучевых датчиков таких систем достигает 450 м.

1. Емкостные системы представляют собой антенную систему, выполненную в виде цепи проводящих элементов, укрепленных на изоляторах по периметру охраняемого объекта и соединенных в общий электрический контур. Принцип действия входящего в состав такой системы емкостного сигнализатора основан на измерении электронным блоком емкости антенного устройства относительно земли, изменяющейся при приближении нарушителя к ограждению охраняемого объекта или прикосновении к нему.

Основные недостатки: критичность к изменению погодных условий и влажности воздуха; необходимость проведения регулярного обслуживания.

Ассортимент применяемых в настоящее время технических систем, обеспечивающих охрану периметра промышленных объектов, весьма разнообразен, что не позволяет провести их детальный обзор в рамках небольшой журнальной публикации. Поэтому ограничимся рассмотрением физических принципов, положенных в основу работы этих систем. Системы охраны периметра по физическому принципу действия могут быть классифицированы следующим образом [1-3].

1. Проводно-натяжные системы, представляющие собой совокупность параллельных металлических проводов или лучей колючей проволоки, образующих барьер высотой не менее 2 м и длиной до 100 м. К одному концу линейной части такой направляющей системы подключается передающий блок, формирующий импульсный высокочас

тотный сигнал, а к другому — приемный блок, непрерывно контролирующий параметры этого сигнала. Вокруг параллельных проводов направляющей системы образуется чувствительная объемная зона обнаружения, форма которой зависит от расстояния между проводами. При появлении нарушителя в этой зоне происходит изменение сигнала. Блок обработки, проанализировав это изменение, в соответствии с заданным алгоритмом выдает сигнал тревоги. Пример технического выполнения проводно-натяжной системы заграждения из колючей проволоки и сенсорного кабеля, закрепленного на опорах с обратной стороны колючей проволоки, показан на З, а также на рисунке, помещенном в начале этой статьи.

Применение проводно-натяжных систем позволяет создавать достаточно протяженную зону обнаружения, точно следуя линии заграждения. Такие системы устойчивы к изменению погодных условий, имеют низкую вероятность ложных срабатываний, сравнительно недорогие. Они также не чувствительны к сейсмическим и акустическим воздействиям, поэтому их можно устанавливать на заграждении вблизи автомобильных или железнодорожных путей. Производят такие системы в Израиле (системы типа РТ1-2000, УЕАЫ5), США (УТУ/-400), России (Гюр- за-050М) и в ряде других стран.

1. Вибрационно-чувствительные системы с сенсорным многопарным телефонным либо коаксиальным кабелем со спиральным центральным проводником. При деформациях такого кабеля в диэлектрике, расположенном между центральным проводником и проводящей оплеткой, возникает электризация, регистрируемая как разность потенциалов между проводниками кабеля. Впервые систему с коаксиальным вибрацибнно-чувствитель- ным кабелем в начале семидесятых годов пошлого века выпустила канадская компания Stellar, а с 1995 года компания Senstar-Stellar серийно выпускает усовершенствованный комплекс Intelli-Flex с цифровым процессором сигналов. Аналогичные комплексы выпускаются и в других странах: Advanced Perimeter Systems, Harper Chalice — в Великобритании, GPS Standard — в Италии и т.д.

Область применения вибрационно-чувствительных систем — охрана объектов, имеющих протяженный периметр со сложным рельефом, а также объектов, на которых затруднено регулярное обслуживание охранной системы, и объектов с периметрами, состоящими из различных типов ограждений (бетонных, металлических, деревянных, сетчатых и др.).

Основные преимущества таких систем: независимость их работы от погодных условий, отсутствие влияния на их работу высоковольтных линий электропередачи; отсутствие электромагнитного излучения системой во внешнюю среду; простота обслуживания, сводящаяся к проведению периодической профилактики системы.

Основной недостаток — невозможность маскировки таких систем, существенно ограничивающая область их применения.

1. Системы с волоконно-оптическими кабелями, принцип действия которых основан на изменении при деформации кабеля его оптических параметров (показателя преломления и др.), что приводит к изменению характеристик прошедшего через волокно излучения. Такие системы в виде ячеистой сетки из оптических кабелей применяются для охраны периметров объектов, имеющих эластичные металлические ограды. Характерными примерами таких систем являются: выпускаемая с 2000 года канадской компанией Senstar-SteUar система IntelliFIBER, основу которой составляет сенсорный кабель, содержащий две оптические жилы в защитной оболочке и прикрепленный непосредственно к ограде сенсор; система SabreFonic, выпускаемая английская компания Remsdaq; система система F-7000-FODS, выпускаемая израильской фирмой TRANS Security Systems and Technology, и др.

Основное преимущество таких систем — сенсорные кабели, входящие в состав системы, не восприимчивы к электромагнитным и радиочастотным помехам, поэтому они достаточно эффективно работают, в особенности при их установке на легкие сетчатые ограды, подвергающиеся значительным деформациям при попытках их преодоления.

1. Радиоволновые системы представляют собой системы, выполненные в виде нескольких (обычно двух) параллельных проводников (кабелей), к которым подключаются передатчик и приемник радиосигналов. Вокруг антенны каждой из таких систем образуется объемная чувствительная зона, диаметр которой зависит от взаимного расположения проводников. Если нарушитель попадает в эту зону, то сигнал на выходе приемника изменяется, и система генерирует сигнал тревоги.

Основное преимущество таких систем — вследствие наличия в системе объемной чувствительности зоны эту систему достаточно сложно обойти или незаметно проникнуть в нее.

Недостаток системы — передатчик и приемник системы обязательно должны находиться в прямой видимости.

Радиоволновые системы производятся рядом компаний мира: канадской компанией Senstar-Stellar — система Perimitrax со специально разработанными активными коаксиальными кабелями; английской компанией Geoquip — радиоволновая система RAFID с двумя параллельными коаксиальными кабелями, выполняющими роль передающей и приемной антенн, и др.

1. Радиолучевые системы представляют собой совокупность устройств, создающих объемные электромагнитные зоны обнаружения. Базовыми устройствами таких систем являются разнесенные на некоторое расстояние друг от друга приемник и передатчик СВЧ сигналов, формирующие зону обнаружения в виде вытянутого эллипсоида вращения. Принцип действия таких систем основан на анализе изменений амплитуды и фазы принимаемого сигнала, возникающих при пересечении нарушителем охранной зоны. Если эти изменения выходят за установленные пределы, выдается сигнал тревоги. Обязательное условие сохранения работоспособности таких систем — наличие прямой видимости между приемником и передатчиком, что достигается только при достаточно ровном профиле поверхности охранной зоны (неровности поверхности не должны превышать ±0,3 м). Используются такие системы для охраны периметров и открытых пространств.

1. Входящие в состав таких систем средства обнаружения пересечения периметра должны быть: универсальными и гибкими, позволяющими не прекращать работу в широком диапазоне условий эксплуатации таких систем в различных климатических условиях; неуязвимыми, то есть исключающими возможность пересечения периметра нарушителем без выдачи сигнала тревоги; невосприимчивыми к электромагнитным индустриальным помехам вблизи охраняемого объекта; визуально и технически замаскированными; надежными и долговечными.
2. Чувствительность таких систем должна быть максимально высокой, чтобы иметь возможность обнаруживать даже самого опытного нарушителя, и в то же время должна обеспечиваться низкая вероятность ложных срабатываний.
3. Эффективность таких систем может быть обеспечена только при их интегрировании с системами видеонаблюдения.
4. Стоимость погонного метра охраны периметра должна быть оптимальной.

Добиться выполнения перечисленных выше требований можно только путем применения современных «интеллектуальных» систем охраны периметра промышленных объектов, позволяющих собирать и централизованно обрабатывать поступающие от сенсорных датчиков типовые сигналы вторжения, дистанционно диагностировать и настраивать эти датчики, а также выполнять целый ряд других функций, связанных с охраной периметра. Центральным звеном таких охранных систем являются оповещатели, два типа которых показаны на 1 и 2.

На 1 показана внутриобъектовая оповещательная система компании Аргус-Спектр (г. Санкт-Петербург), а на 2 — поворотная цветная оповещательная система компании Axis Communications.