Análisis del parámetro de bucle de un PPCP de dos umbrales. Parte 2.

Análisis del parámetro de bucle de dos -umbral PPKP. Parte 2.

En la primera parte del artículo, en el número anterior de la revista, el Se analizaron las características de los bucles receptores más simples de dispositivos de control (PPKP) con alta resistencia de salida, alrededor de 1 kOhm (Ejemplos 1’3) y con umbrales fijos.

La segunda parte del artículo presenta cálculos similares para bucles PPKP con control de corriente y salida de baja impedancia. Además, se consideran paneles de control técnicamente más complejos con umbrales adaptativos.

El panel de control con control de bucle de corriente contiene una resistencia de medición de corriente RPPKP conectada en serie de un tamaño relativamente pequeño, alrededor de 50 * 250 ohmios.

A diferencia del panel de control con control de voltaje de bucle, en el que la corriente de bucle está limitada a aproximadamente 20 mA mediante una resistencia de salida de aproximadamente 1 kOhm, el panel de control con control de corriente utiliza un circuito adicional para limitar la corriente de bucle en modo de cortocircuito. .

Continuaremos analizando ejemplos de bucles de incendio a diferentes valores de voltaje UХХ, la resistencia de medición de corriente RPPKP y la resistencia terminal del bucle RОК.

Determinaremos los rangos de resistencia de bucle, corrientes y voltajes para diferentes modos de bucle con clasificaciones de resistencia de cable RKAB igual a cero y 220 ohmios, resistencia de fuga RUT igual a infinito y 50 kOhms.

Consideraremos que los parámetros del propio panel de control son absolutamente estables, pero obviamente esta suposición no se cumple en la práctica y, en consecuencia, es necesario tener una cierta reserva tecnológica para garantizar una identificación confiable del modo de bucle y excluir falsas alarmas. y señales de incendio perdidas.

Fig. 1. Estructura simplificada de la salida del bucle de corriente PPKP

Ejemplo número 4. 

Consideremos los parámetros del bucle PPKP con una resistencia de medición de corriente RPPKP igual a 100 ohmios, un voltaje de bucle abierto UХХ igual a 15 V y una resistencia terminal de bucle de 3,3 kOhm ± 5 %. La corriente nominal del bucle en modo de espera con ROK = 3,3 kOhm, RCAB = 0 y RUT= será IDEZH = UXX/(RPPPK +ROK) = 15 V/(0,1 + 3,3) kOhm = 4,41 mA

Dado que la resistencia de medición de corriente es insignificante en comparación con el valor de la resistencia terminal, el voltaje nominal del bucle difiere poco del voltaje de circuito abierto y es aproximadamente igual a UShS = 14,56 V. Determinemos la dispersión máxima de los parámetros del bucle en modo de espera.

El valor máximo de la corriente de espera se determina con un valor mínimo de la resistencia terminal RОК — 5%, una resistencia mínima de fuga del bucle RУТ = 50 kOhm y una resistencia del cable de cero.

En este caso, la resistencia del bucle caerá a 2,95 kOhm, la corriente del bucle aumentará a 4,92 mA y el voltaje del bucle permanecerá prácticamente sin cambios y será igual a 14,6 V.

El valor mínimo de la corriente de reserva se determina con el valor máximo de la resistencia terminal ROK + 5%, con una resistencia máxima del cable RCAB = 220 ohmios y una resistencia de fuga del bucle igual al infinito.

La resistencia del bucle aumenta a 3,68 kOhm, en consecuencia, la corriente disminuye a 3,68 mA.

Teniendo en cuenta estos supuestos, la resistencia del bucle en modo de espera puede variar de 2,95 a 3,68 kOhm, la corriente de espera puede variar de 4,92 a 3,96 mA y el voltaje del bucle prácticamente no cambia, su dispersión es inferior a 0,1 V.

Fig. 2. Bucle con detectores normalmente abiertos

Considere un bucle de dos umbrales con normalmente contactos de detectores abiertos y con resistencias adicionales RDOP = 2 kOhm ± 5% para determinar el funcionamiento del 1er y 2do detector (Fig. 2).

El rango de parámetros del bucle cuando se usan resistencias del 5% se muestra en tabla 1 y en el gráfico (Fig. 3).

Se puede observar que las corrientes nominales de los modos se distribuyen de manera bastante uniforme, aproximadamente 6 mA; una corriente significativa en el modo de espera implica la posibilidad de conectar detectores activos con una corriente de espera de aproximadamente 2,5 * 3 mA.

De hecho, dado que el bucle de corriente mínimo en modo de espera es de aproximadamente 4 mA, entonces el modo de interrupción del bucle se puede determinar con una corriente de menos de 3,5 mA.

La corriente máxima en modo de espera será igual a 4,92 + 3 = 7,92 mA, es decir . menos que la corriente mínima del modo “Fuego 1” en 9,22 – 7,92 = 1,3 mA, lo que le permite establecer el umbral de “Fuego 1” en aproximadamente 8,5 mA.

Es decir, se proporcionan características de bucle bastante buenas, pero sólo en modo de umbral único, sin identificar la activación del segundo detector.

En el modo de dos umbrales, es necesario asegurarse de que la diferencia mínima entre los límites actuales de los modos «Fuego 1» y «Fuego 2» también sea superior a 3 mA. En el ejemplo considerado, según los resultados del cálculo (Tabla 1), sin detectores activos, la corriente del circuito en el modo «Fuego 1» puede alcanzar aproximadamente 12 mA, sumando la corriente de espera de los detectores activos 3 mA, obtenemos una; corriente de bucle de 15 mA, que cae con confianza en la región de corrientes de modo «Fuego 2», cuyo límite inferior es 13,32 mA.

Las áreas actuales de «Fuego 1» y «Fuego 2» los modos divergen sólo 13,32 –11,95 = 1,37 mA. En consecuencia, en un modo de dos bocinas con umbrales fijos, el consumo de corriente de los detectores en modo de espera debe reducirse a aproximadamente 1 mA para garantizar la identificación de la activación de uno y dos detectores en el circuito.

En Tabla 1También se proporcionan los parámetros del bucle para el modo “Fuego 3”, que corresponde a la activación de tres detectores de incendios. Se debe tener en cuenta en todas las centrales con repetición la posibilidad de activar simultáneamente 3 o más detectores en bucle. Con el rápido desarrollo de un incendio en una habitación relativamente pequeña y con un retraso significativo en la verificación del estado del circuito después de restablecer el primer detector activado, es muy posible que se activen todos los detectores de incendios instalados en la habitación. Naturalmente, en tal situación, es inaceptable generar una señal de «Falla» en lugar de una señal de «Fuego 2».

En consecuencia, se debe establecer un valor umbral significativo para el modo de cortocircuito del bucle en el panel de control, por ejemplo, alrededor de 30 mA (Tabla 1).

Si asumimos que la probabilidad de que ocurra un cortocircuito unas pocas decenas de segundos después de la activación del primer detector de incendios es cero, entonces podemos configurar la lógica de funcionamiento del dispositivo de tal manera que después de volver a consultar el estado del bucle , incluso con corrientes correspondientes a un cortocircuito, se genera una señal de “Fuego 2”

Fig. 3. Variación de los parámetros del circuito con detectores de NO normalmente abiertos

Tabla 1

Rotura de bucle

Modo de espera

 Modo Fuego 1

 Fuego Modo 2

Modo Fuego 3

Cortocircuito
del bucle

Resistencia
del bucle , kOhm

min.

nominal.

max .

50

infinito

infinito

2,95
3,3
3,68

1,16
1,25
1,53

0,72
0,77
1,03

0,52
0,55
0,80

0

0
0,22

Corriente de bucle , mA

mín.

nominal .

máx.

0,3
0

0

4,92
4,41
3,96

11,95
11,15
9.22

18,32
17,29
13,32

24,14
22,91
16,62

150*
150*
46,87*

Voltaje
del bucle, V

min.

nominal.

máx.

14,97
15
15

14,51
14,56
14,60

13,81
13,88
14,08

13,17
13,27
13,67

12,59
12,71
13,34

0

0
10.31

*) Sin tener en cuenta el circuito limitador de corriente de bucle adicional

Tabla 2

Rotura de bucle

Modo de espera

 Modo Fuego 1

 Fuego 2 modos

Resistencia del cable
, kOhm>p >

mín.

nominal.

máx.

50

infinito

infinito

2,95
3,3
3,56

1,16
1,25
1,41

0,72
0,77
1,41

Corriente de bucle, mA

mín

nominal.

máx.

0,3
0

0

4,92
4,41
4,09

11,95
11,15
9,95

18,32
17, 29
14,91

Voltaje
del bucle, V

mín.

nominal.

máx.

14,97
15
15

14,51
14,56
14,59

13,81
13,88
14,01

13,16
13,27
13,51

Tabla 3

Ejemplo nº 5
Al analizar los datos proporcionados en la Tabla 1, se puede observar que en el modo de espera, la resistencia de fuga y la resistencia del cable tienen aproximadamente el mismo efecto en los parámetros del bucle: la corriente del bucle aumenta o disminuye en aproximadamente 0,5 mA.

Pero en el modo «Fuego 1», y más aún en el modo «Fuego 2», a medida que disminuye la resistencia del bucle, la resistencia de fuga igual a 50 kOhm, conectada en paralelo, afecta cada vez menos, y el cable conectado en serie La resistencia de 220 ohmios reduce la corriente del bucle cada vez más en comparación con los valores nominales.

Por ejemplo, en el modo «Fuego 1», la corriente del bucle puede aumentar en 0,8 mA debido a la fuga y disminuir en 1,93 mA. mA debido a la resistencia del cable y la variación en los valores de las resistencias.

En el modo “Fire 2”, la corriente se puede aumentar en 1,03 mA y disminuir en casi 4 mA. PorGOST R 53325-2009 “Equipo de extinción de incendios. Equipos automáticos contra incendios. Requisitos técnicos generales. Métodos de pruebacláusula 7.2.1.4 “La resistencia máxima de la línea de comunicación cableada (bucle de alarma) sin tener en cuenta la resistencia del elemento remoto, a la que el panel de control debe permanecer operativo, se selecciona de la siguiente serie: 0,10; 0,15; 0,22; 0,33; 0,47; 1,00 kOhmios.

Para paneles de control direccionables –50 Ohm. La resistencia mínima de fuga entre los cables del bucle y entre cada cable y la “Tierra”, a la que los paneles de control deben permanecer operativos, no debe ser superior a 50 kOhm.

Sin restricciones significativas en la práctica El uso de paneles de control sin direccionamiento puede reducir la resistencia máxima del bucle a 100 ohmios.

Incluso cuando se utiliza un cable con un diámetro de núcleo mínimo permitido de 0,5 mm, la longitud del bucle puede alcanzar unos 500 m Al reducir la resistencia permitida del cable, la dispersión de los parámetros del bucle se reduce significativamente (Tabla 2).

En este caso, la propagación de corrientes en los modos «Fuego 1» y «Fuego 2» se reduce aproximadamente 2 veces y la diferencia entre la corriente de bucle máxima en el modo «Fuego 1» y la corriente mínima en el modo «Fuego 2» ” aumenta a aproximadamente 3 mA.

En consecuencia, si determinamos que la corriente de espera de los detectores activos es de 2 mA, entonces queda un margen tecnológico de aproximadamente 1 mA para una identificación confiable del funcionamiento de uno o dos detectores en el bucle.

La corriente mínima de espera debida a la resistencia de final de línea del bucle sigue siendo significativa, más de 4 mA.

Esto le permite configurar el umbral de fallo del bucle para una interrupción de 3 mA.

En consecuencia, con una corriente de detector de 2 mA y una corriente de fuga de bucle de 0,3 mA, la corriente total del bucle en la “interrupción” El modo es 2,3 mA y el cable defectuoso se identificará claramente.

Fig. 4. Bucle de doble disparo con detectores normalmente cerrados para apertura RBAL = 1,2 kOhm, RОК = 2,4 kOhm

Fig. 5. Variación de los parámetros del circuito con detectores NC normalmente cerrados

Se puede obtener una mayor reducción en la dispersión de los parámetros del bucle utilizando resistencias de precisión del 1%. En este caso, la diferencia entre la corriente de bucle máxima en el modo «Fuego 1» y la corriente mínima en el modo «Fuego 2» aumenta a 3,87 mA, y las corrientes de bucle del modo de espera y el modo «Fuego 1» divergen por 5,55 mA (Tabla . 3).

Si se usa una resistencia con una precisión del 1% solo como elemento final del bucle, y las resistencias restantes se toman, como de costumbre, con una precisión del 5%, entonces también obtendremos una ganancia, pero no tan significativa. La diferencia entre la corriente de bucle máxima en el modo «Fuego 1» y la corriente mínima en el modo «Fuego 2» en este caso será de 3,24 mA, y las corrientes de bucle del modo de espera y el modo «Fuego 1» difieren en 5,34 mA.

Ejemplo No. 6.

En la primera parte del artículo se demostró que la inclusión de cortocircuito y apertura- Los detectores de circuito en un bucle conducen* a un deterioro significativo en los parámetros del bucle.

Además, siempre se supone que en un circuito combinado se activan los detectores de humo y la resistencia del circuito disminuye, o los detectores de calor y la resistencia del circuito aumenta, es decir, El panel de control, en principio, no está diseñado para identificar diferentes tipos de detectores activados simultáneamente.

Y la aparición de tal evento se vuelve bastante real después de volver a consultar el estado del bucle, después de la activación de el primer detector.

Desde el punto de vista de aumentar la seguridad contra incendios, es aconsejable asignar una habitación protegida por detectores de calor con contactos normalmente cerrados en una zona separada y protegerla con un bucle separado, con la excepción de la función de repetición, para garantizar la mayor rapidez. posible detección de la fuente.

La Figura 4 muestra el circuito de la estructura con detectores de incendios para abrir.

Aceptaremos las características iniciales como antes: UХХ = 15 V, RPPKP = 100 Ohm y el valor de la resistencia terminal RОК se reducirá a 2,4 kOhm ± 5 % para aumentar la corriente del bucle en el modo de espera.

Consideremos que la resistencia máxima del cable del bucle y la resistencia mínima de fuga son 220 ohmios y 50 kOhmios, respectivamente. Los parámetros de bucle para la resistencia de bucle mínima, nominal y máxima para varios modos se dan en la Tabla 4.

Los rangos de corrientes de bucle correspondientes a diferentes modos no se cruzan, pero se puede observar que los límites de los modos “Fuego 1” y “Fuego” 2″ son casi idénticos (Fig. 5).

La corriente de bucle mínima en el modo «Fuego 1» es 3,66 mA, y la corriente de bucle máxima en el modo «Fuego 2» puede alcanzar 3,51 mA, es decir. estos modos divergen solo 0,15 mA y con ligeras desviaciones de los umbrales, es posible un error al identificar el funcionamiento de uno o dos detectores.

Para garantizar una reserva tecnológica, utilizamos una resistencia de precisión del 1% con el mismo valor 2 que el elemento final del bucle 4 kOhm. Los resultados del cálculo para este caso se muestran en la Tabla 5.

Tabla. 4

Rotura
del bucle

Modo Fire 2

Modo Fuego 1

En espera

Cortocircuito
del bucle

Resistencia
bucle, kOhm

min.

nominal.

máx.

50

infinito

infinito

4,18
4,8
5,26

3,20
3,6
4

2,18
2, 4
2,74

0

0
0,22

Corriente de bucle, mA

mín.

nominal.

máx.

0,3
0

0

3,51
3,06
2,80

4,54
4,05
3,66

6 ,58
6
5,28

150*
150*
46,87*

 Tensión
del bucle, V

min.

nominal.

máx.

14,97
15
15

14,65
14,69
14,72

14, 55
14,59
14,63

14,34
14,4
14, 47

0

0
10.31

Tabla 5

*) Sin tener en cuenta tenga en cuenta el circuito limitador de corriente de bucle adicional

Tabla 6

0,75
–
1,02

13,83
–
14.03

0

0
10.31

Modo de espera

Modo Fuego 1

Modo Fuego 1

Resistencia del cable
, kOhm

mín.

nominal.

máx.

3,52

1,23
–
1,50

Corriente de bucle, mA

mín.

nominal.

máx.

4.14

7.10
–
5.22

11.24
–
9.36

6.45
–
4.06

17,69
–
13,43

Voltaje
del bucle, V

min .

nominal.

máx.

14, 57

La corriente mínima del circuito del modo «Fuego 1» aumentó a 3,75 mA, y la corriente máxima del modo «Fuego 2» disminuyó a 3,44 mA, por lo que su diferencia aumentó a 0,31 mA. En este caso, las áreas actuales del modo de espera y el modo “Fuego 1” divergen en aproximadamente 1 mA.

Ejemplo No. 7.

Considere un bucle con umbrales adaptativos. Cuando se inicia el sistema, el panel de control recuerda las corrientes de espera de cada bucle y ajusta los umbrales de modo en consecuencia.

Los paneles de control más avanzados tienen además la función de programar umbrales teniendo en cuenta las corrientes de los detectores en modo incendio.

Sin embargo, las capacidades de adaptación tienen sus límites, es decir. no todas las variaciones en los parámetros del bucle se pueden compensar; además, el rango de compensación también tiene sus propios límites, que están determinados por soluciones técnicas.

Obviamente, como parámetros «no compensados», es necesario tener en cuenta la dispersión aleatoria de resistencias adicionales de los detectores de incendios además de la resistencia del cable, que varía dentro de la longitud del bucle.

Considere un bucle con detectores normalmente abiertos.

Tomaremos los parámetros principales del Ejemplo No. 4, pero consideraremos detectores conectados al comienzo del bucle con resistencias adicionales del valor mínimo RDOP = 2 kOhm — 5% = 1,9 kOhm, y al final del bucle con resistencias del valor máximo RDOP = 2 kOhm + 5% = 2,1 kOhm, dentro de una extensión de ±5% (Fig. 6).

Con la resistencia de salida del dispositivo RPPKP = 100 ohmios, la tensión de bucle abierto UХХ = 15 V, la resistencia del cable RКАБ = 220 ohmios y la resistencia terminal del bucle RОК = 3,3 kOhm, la corriente nominal de espera será de 4,14 mA.

La dispersión en la resistencia de la resistencia terminal se compensa durante el proceso de adaptación.

En el modo “Fuego 1”, cuando se activa un detector al final del bucle, el la corriente aumenta* a 9,36 mA, cuando se activa el detector al inicio del bucle, aumenta a 11,24 mA (Tabla 6).

En el modo “Fuego 2”, cuando se activan dos detectores al final del bucle, la corriente es de 13,43 mA, cuando se activan dos detectores al principio del bucle, aumenta a 17,69 mA.

Así, en el peor de los casos, en la zona las corrientes de los modos “Fuego 1”, “Fuego 2” están separadas por más de 2 mA, independientemente del valor de la corriente de espera de los detectores 0 * 3 mA (Fig. 7 ).

En el panel de control con umbrales adaptativos, son esencialmente cambios analizados en la corriente del bucle, y el valor de la resistencia terminal se puede seleccionar en función de la reducción requerida en la corriente de espera cuando el bucle se rompe. .

Por ejemplo, aumentando la resistencia terminal a 7,5*10 kOhm, se garantiza una reducción significativa de la corriente de reserva. El panel de control identifica una rotura de bucle cuando la corriente del bucle se reduce en 1,5 * 2 mA apagando la resistencia de final de línea.

Además, en dispositivos con umbrales adaptativos, la función de compensación para la deriva de la corriente en modo de espera con generación de señal se pueden implementar fallas de funcionamiento al alcanzar los límites del rango de autocompensación.

Esto le permite detectar automáticamente durante el funcionamiento un aumento en la resistencia del bucle, por ejemplo, causado por corrosión, deformación de contactos o instalación de mala calidad.

Fig. 6. Bucle con detectores normalmente abiertos

En conclusión, cabe señalar una vez más que la cláusula 7.2.1.5 de GOST R 53325_ 2009 establece que “PPKP debe tener los siguientes indicadores de finalidad, cuyos valores numéricos se dan en la documentación técnica (TD) de PPKP:

• resistencia máxima del bucle de alarma sin tener en cuenta la resistencia del elemento remoto, en el que el panel de control permanece operativo (para panel de control con líneas de comunicación cableadas);
• resistencia mínima de fuga entre los cables del circuito de señalización y entre cada cable y “Tierra”, a la cual el panel de control permanece operativo (para panel de control con líneas de comunicación cableadas);
• rangos de corriente en un bucle de alarma sin direccionamiento, incluida la corriente de suministro máxima de los detectores en la que el panel de control registra todos los tipos especificados de notificaciones.»

Actualmente, en violación de los requisitos de GOST R 53325_2009 en la documentación del panel de control, por regla general, solo se dan los límites de la resistencia del bucle correspondientes a varios modos, sin indicar las corrientes de bucle correspondientes.

El consumo máximo de corriente de los detectores de incendios en modo de espera se indica por separado, que a menudo excede la corriente de «ruptura del bucle», lo que no garantiza el registro de todos los tipos de notificaciones proporcionadas.

Además, no hay información en la documentación sobre los modos del panel de control dependiendo de la corriente del circuito no le permite determinar correctamente la corriente permitida de los detectores en modo de espera y evaluar la compatibilidad del dispositivo con detectores de incendios de varios tipos, especialmente con detectores de incendios de humo con un no lineal característica corriente-voltaje, pero este es el tema del próximo artículo.

Aquí sería bueno tener en la documentación del panel de control los valores de los umbrales de corriente para el número máximo de detectores de humo contra incendios específicos con la resistencia máxima del cable, indicando los valores correspondientes del voltaje del circuito, que permitirá a los usuarios predecir el comportamiento de los bucles para otros tipos de detectores de incendios.

En la práctica, para comprobar el registro de todos los tipos de notificaciones proporcionadas, se puede recomendar, además de apagar el último detector de incendios del bucle, activar el primer y segundo detector al inicio del bucle y el primero y el segundo. detectores al final del bucle.

El uso de esta técnica en cualquier Esto permitirá al menos comprobar la formación de las señales “Fuego 1” y “Fuego 2”, teniendo en cuenta el cable resistencia, incluso en cuadros de mando adaptativos.

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I. Nepokhov
Ph.D., director técnico del Grupo Empresarial “Center’SB”

LITERATURA
1. Neplohov I. Análisis de los parámetros del bucle PPKP de dos umbrales //“Algoritmo de seguridad”, No. 5, 2010.

2. Bakanov V. La clave para sistemas de alarma contra incendios altamente confiables //“Algoritmo de seguridad”, No. 6, 2010.
3. Neplohov I. Clasificación de bucles no direccionables, o por qué no hay dispositivos de dos umbrales en el extranjero //“Algoritmo de seguridad”, No. 3, 2008.
4. Pinaev A., Nikolsky M. Evaluación de la calidad y confiabilidad de los dispositivos de alarma contra incendios no direccionables //“Algoritmo” Seguridad”, No. 6, 2007.

revista «Algoritmo de seguridad» N° 6, 2010