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        數字光端機防雷保護解決方案

        發表日期:2019-04-20來源:www.mardomak.net瀏覽:1244

        隨著治安監控系統在各地的迅速開展,用高科技技防手段保證人民安全已經越來越深入人們的生活,監控系統設備的穩定性、安全性顯得尤為重要,一些不可亢力因素,如雷擊、感應電、感應雷破壞的可能性就大大增加了。其后果可能會使整個監控系統運行失靈,并造成難以估計的經濟損失。監控系統一般分為前端設備、傳輸部分和終端設備組成。其中尤為前端和傳輸部分遭受雷擊的可能性最大,因為前端器材一般都置于室外,很多地方架設都比較高,或坐落在空曠地帶,在一些廠礦等場合受到干擾的可能性也比較大,傳統線材傳輸受周邊環境影響較大,但由于現在很多工程都采用了光纖傳輸,傳輸線路和主控部分的設備一般不會受到雷擊的影響,但暴露在室外的前端設備如何采取有效的防雷措施對整個系統的穩定尤為重要。

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        專業的保護器件供應廠商東沃電子將著重介紹光纖傳輸過程中前端視頻光端機的防雷保護,其防護方案也應用到其它設備的防雷保護中。

        在闡述數字光端機防雷保護之前,首先普及下雷擊的幾種方式:

        1)直擊雷:雷電直接擊在室外放置的發射光端機或所連接的其它監控設備上造成損毀;

        2)雷電波侵入:連接室外光端機的金屬管線受到雷擊或被雷電感應時,雷電波沿這些金屬導線侵入設備,造成電位差使光端機損壞;

        3)雷電感應:在雷電發生區域周圍所產生的很強的瞬變電磁場。處在電磁場中的監控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢。這現象叫電磁感應。當有帶電的雷云出現時,在雷云下面的建筑物和傳輸線路上都會感應出與雷云相反的電荷。這種感應電荷在低壓架空線路上可達100kv,信號線路上可40-60kv。這種現象叫靜電感應。電磁感應和靜電感應稱為感應雷,又叫二次雷。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛然,但它要比直擊雷發生的機率大得多,這也是通過我們在光端機內部增加防雷保護措施可以屏蔽的。

        數字光端機(一般為發射端)及與之所連接的攝像機、解碼器等應置于“接閃器”(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內,通常是將這些設備的地線連接并同時連接到接閃器的一端。接閃器可使用導電性能優良的鐵、銅等金屬,可以架設在攝像機的支撐桿上,引下線應連接導電性能優良的導體直接埋入地下(如選用Φ 8的鍍鋅圓鋼)。為防止電磁感應,沿桿引上的視頻線、電源線和信號線應穿金屬管屏蔽。這將是最有效的防雷接地措施,同時為防止雷電波沿線路侵入前端設備,可在設備前的每條線路上加裝合適的避雷器,如電源線(220V或DC12V)、視頻線、信號線和云臺控制線。這些防護措施在前端設備的施工過程中是必須的,尤其一些架設比較高、位置相對偏遠(周邊沒有較高建筑),周邊干擾源較多(如發電廠、鋼鐵廠等)的場合。做好這些保護之后,大部分產生感應雷的情形將會被屏蔽,但仍有些情況,如周邊感應磁場較大,感應電較低但長時間被加載到光端機上,長時間工作造成接口損壞,或不具備接入良好地線的條件,那么光端機內部的防雷保護電路就顯得尤為重要。

        接下來闡述光端機最常用的三類接口是如何實現防雷保護的:

        1、通訊接口保護:

        對于監控工程通常是指485數據接口,485芯片要求的供電電壓較低,一般為5V左右,這也是所有光端機接口中最為脆弱的部分,尤其是發射端,在遇見電壓或電流波動時,長時間感應電將會影響芯片的正常工作,造成接口損壞。光端機的通迅接口對于目前運用最為廣泛的RS485來講:采用三級保護措施。

        第一級:雷電泄放——泄放雷電或者感應雷能量,采用TVS管,當有上千伏乃至更高的電壓加載時,TVS管導通,阻抗變小,將瞬時產生的大電流沿地線泄放走,同時TVS管兩端電壓保持恒定,一般而言降致150V左右。

        第二級:過流保護,使用壓敏電阻,保證電流沖擊小于1安培,如果電流超過1A,保護電路自動斷開,將內部電路和接口隔離,電流恢復正常,電路自動恢復。

        第三級:和第一級泄放原理相同,將已經降到150V的電壓繼續降低到5-10V,給芯片工作提供正常的電壓范圍。

        以上三級統稱為接口自動診斷恢復電路,經過模擬浪涌和突波電流實測,防雷等級達到1500W,有效保護485等通迅接口。

        2、視頻保護電路:

        目前的視頻保護采用橋式保護+TVS保護方式,當有大電壓加載時,阻抗自動變小,將瞬時大電流快速泄放經過實測(模擬浪涌、突波電流測試),保護等級可以達到75V(視頻信號峰峰值只有2V),能保護到視頻信號的30倍以上。經過過濾的標準視頻信號再進入A/D轉換電路,保證整個信號處理部分的安全。

        3、電源保護:

        電源保護采用兩級保護:

        1)過壓保護:采用TVS方式保護,如果輸入電路板電壓超過正常電壓1.5倍,TVS隔斷電源回路,當電源恢復正常,TVS重新導通,恢復電路回路,確保電源部分工作正常。

        2)過流保護:采用自恢復保險方式,如果輸入電流大于線路板正常工作電流值的2倍以上,自恢復保險將電源斷開;電路正常,自恢復保險供電恢復電路。

        經過模擬浪涌信號實測,多級防雷保護的效果非常明顯,除去直擊雷等一些極端情況,基本可屏蔽雷電(尤其是感應電)的侵襲,尤其在一些條件簡陋,安裝地點較為偏遠、無法接入良好地線的場所,當然,防雷保護是一項需要不斷完善的技術,不同工程現場的表象也不盡相同,保護等級還需持續提高,它將為保證監控系統穩定、安全發揮更重要作用。

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