Помехи больше не проблема

Основная задача любого приемо-передающего устройства заключается в том, чтобы доставить сигнал из пункта «А» в пункт «В» с наименьшими потерями, а еще лучше, совсем без потерь. К сожалению, совсем без потерь обойтись вряд ли получится, но их можно максимально минимизировать, дав основательный бой помехам на линии. Разумеется, с увеличением длины линии, бороться с помехами становится все сложнее, но это, все же, возможно. Чтобы победить в этой нелегкой борьбе, врага нужно знать в лицо. Поэтому давайте разберемся с тем, что же является причиной тех или иных видов помех.

Начнем с наиболее распространенного вида помех - земляных петель. Стоит отметить, что такая проблема известна проектировщикам давно, поэтому допускается данная ошибка либо по невнимательности, либо по не опытности. Но, практика показывает, что она является наиболее часто встречающейся. Причина лежит в названии. Земляная петля возникает в том случае, когда один и тот же провод заземляется в двух местах. Кажется, что в этом нет ничего страшного. Но на самом деле в этом случае происходит смешение сигналов этих двух заземлений. Суммарный сигнал начинает течь по другим проводам, что увеличивает и без того высокий уровень помех. Результат - в лучшем случае, просто некачественный сигнал на выходе из системы и перепад напряжения в худшем случае. Проблема земельных петель наиболее часто встречается в случае проведения аналоговых видеосистем. Причина кроется в их сильной уязвимости к проникновению даже слаботочного постороннего сигнала. Бороться с земляными петлями довольно просто. Во-первых, нужно проявлять внимательность и заземлять провода только там, где это действительно необходимо, стараясь отдалить две точки. Во-вторых, в большинстве случаев можно вообще использовать только одну точку для заземления всей системы. Наконец, если разнесенные устройства подключается при помощи одного питающего блока, то следует использовать «звездную» схему и без дублирования обратных проводов сигнала и питания. Ну а если это все же невозможно, по каким-то причинам, то можно найти спасение в виде гальванической развязки, которая станет отличной заменой для «звездной» схемы подключения.

Как не странно, но вторая по распространенности проблема является зеркальной ситуацией земляной петли. Иными словами, помехи на линии появляются в том случае, когда выравнивающий общий провод, связывающий два устройства, вообще отсутствует. В этом случае, уязвимыми являются как аналоговые, так и цифровые устройства, так как и в том, и в другом случае, используется некий источник питания с одним основным кабелем, кроме которого по сути ничего и не должно быть. Но, если немного порассуждать, то можно вспомнить, что, несмотря на дифференцированность сигнала, он очень требователен к синфазной составляющей, причем, не важно какого типа провода используются для формирования цепи. Поэтому, если не соединить устройства напрямую, то утечки сигнала будут неизбежны по причине разности потенциалов между двумя точками. Способы решения этой проблемы отличаются в зависимости от того, какой провод используется - витая пара или симметричный. В последнем случае можно обойтись и одним проводом, но тогда он должен быть более толстым и более экранированным. Например, в качестве такого соединения можно использовать провод, идущий от общего блока питания. В случае, когда каждая точка оснащена своим блоком питания, то подойдет и обычный экран кабеля. Поскольку в его основе лежит большое скопление мелких проводков, их суммарное количество как раз и даст нужное сечение. Правда в этом случае, экран лучше всего подключить с обеих сторон. С витой парой дела обстоят гораздо проще - она сама по себе может использоваться в качестве защиты от помех при использовании нескольких проводов. Единственная проблема, которая может возникнуть в этом случае, это появление помех ввиду некачественного заземления. В этом случае можно придти к тому, что линия целиком прекратит функционирование. О том, как бороться с проблемой некачественного заземления, наверняка знают все. Если нет, то учебник по физике за 10 класс вам в помощь.

Идем дальше. Часто конструктивные особенности местности или технические характеристики устройств наблюдения, требуют одновременного использования многопарного кабеля для достижения различных целей. Такой подход не запрещается, но и не рекомендуется, особенно если используется аналоговое оборудование. В этом случае, даже на расстоянии всего в сто метров, уровень переходной емкости составит порядка двух нанофарад. В терминах помех, эти цифры можно перевести как десять процентов от общего сигнала. Знающие люди подскажут, что это очень много или точнее недопустимо. Несложно посчитать, что при использовании такого подхода, сигнал полностью превратиться в одну сплошную помеху ровно через один километр. А это проблема даже для стойкого цифрового оборудования.

Неизбежны помехи и в линиях питания. Наверное, это самый обширный раздел, просто потому, что вариантов питания существует великое множество. Начнем с того, что помеха в линии питания размером пятьдесят гигагерц является нормальной. Против нее невозможно придумать лекарства, поэтому в большинстве случаев, производители конструируют свое оборудование таким образом, чтобы данная помеха имела наименьшее влияние на качество передаваемого сигнала. Наверное, теперь многим стало понятно, почему в большинстве видеокамер сигнал передается с частотой пятьдесят кадров в секунду, да еще и синхронизируется с уровнем питающего напряжения. Для небольшого числа оставшихся видео устройств, которые оснащены электронными преобразователями с высоким уровнем частоты, для решения вышеописанной проблемы используется специальное оборудование, которое усредняет частоту на определенных участках до уровня двадцати миллисекунд. С этим все. Теперь поговорим обо все том же злополучном заземлении, которое и в случае с линиями питания может быть некачественным или о повреждениях на корпусе питающего элемента, которые показались проектировщикам незначительными. В этом случае совет будет только один - будьте предельно внимательны. В работе с электричеством нет незначительных вещей, поэтому любое сомнение нужно изучить и взвесить возможные последствия. Лучше сделать не запланированную задержку в работе, чем потом жалеть об ее отсутствии. Еще один простой способ борьбы с помехами на линии питания, это подключение каждого отдельного устройства к своей линии питания. Так, нередко можно увидеть картину, когда в один сетевой фильтр включены вместе электрический чайник, компьютер и высокочувствительная цифровая видеокамера. При этом пользователь очень сильно удивляется, что изображение с камеры как-то рябит. Достаточно создать для такой линии отдельный лоток и все заработает, как надо. Исключением является ситуация, когда один источник питания используется для двух устройств одного производителя. Да и то, стопроцентной гарантии отсутствия помех на силовой линии, вам тоже никто не даст. А вот для устройств различных производителей и, в особенности для оборудования различного назначения, общий источник питания не то чтобы не рекомендуется, а может оказаться губительным. Пример с чайником был приведен немного выше. Если подходить к этому вопросу совсем профессионально, то данные устройства нужно не только питать от различных блоков, но еще и разделять при помощи специальных фильтров цепи питания. Рекламировать отдельных производителей таких фильтров будет нецелесообразным, но можно намекнуть, что лучшим будет вариант с двойным преобразованием энергии. В этом случае можно добиться почти идеального очищения сигнала от помех.

Поговорим немного о кабелях. Как не странно, но порой сам кабель может стать причиной появления помех на линии. Правда, справедливости ради, стоит заметить, что кабель, как таковой, помеху вызовет вряд ли, но ухудшить ситуацию точно сможет. В качестве примера, возьмем распространенную витую пару. Даже небольшой повив приведет к тому, что нагрузка будет распределяться неравномерно, а значит, на одной из линий амплитуда помех будет выше. Кроме этого, бытует мнение о том, что чем выше сопротивление кабеля или его погонная емкость, тем лучше. Это не так, скорее наоборот, такое оборудование ослабит полезный сигнал и сделает его менее стойким к помехам. Чаще всего такая ошибка встречается при использовании витой пары шестой категории. Проектировщики просто забывают о том, что ее сечение является очень тонким, а значит даже омическая потеря на отрезке кабеля в один километр, приведет к тому, что сигнал ослабнет в несколько раз. Вывод напрашивается сам собой - не стоит экономить на кабеле. Покупка даже самого простого экранированного кабеля может значительно облегчить вам жизнь, избавив вас от влияния помех внешнего уровня. Главное правильно его подключить, а именно все отрезки экранов должны быть соединены, в сети не должно присутствовать посторонних линий и желательно все это дело как следует заземлить, или выбрать для подключения одну точку центрального блока питания. Если же экранирование производится при помощи гальванической развязки, то стоит помнить, что левый и правый участок такой развязки - это совершенно различные линии, а значит заземлять их нужно сепаративно.

Как уже говорилось ранее, для цифрового и аналогового сигналов влияние помех будет различным. Цифровой сигнал все же менее подвержен влиянию помех ввиду большой амплитуды передачи цифрового сигнала. Иными словами, если помеха не превышает значения равного разнице данных амплитуд, то она не опасна. С аналоговым сигналом дела обстоят намного сложнее. Здесь причиной плохого сигнала может стать даже небольшая помеха. При этом если небольшую рябь изображения еще можно пережить, то вот неправильная работа датчиков температуры или кондиционирования, это уже очень серьезная проблема, которая, к сожалению, встречается на каждом шагу. Кстати, логично будет разобраться с тем, какие цепи можно считать аналоговыми, а какие цифровыми. Безошибочным признаком будет являться шлейф, точнее его конструкция. Наличие одного сухого контакта говорит о том, что цепь цифровая, несколько - аналоговая. Не стоит путать количество сухих контактов и тревожных контролеров, в качестве которых могут выступать, например, датчики пожара. Разговор про шлейфы зашел не случайно - оказывается, они тоже могут стать причиной возникновения помех в линии. Начнем, пожалуй, с неадресных извещателей. По своей природе такие датчики являются двухпроводными, а значит, велика вероятность того, что ток питания смешается с измерительным сигналом тока. В результате повысится чувствительность линии к помехам, поскольку уровень токов питания в линии станет нестабильным. Избежать проблемы можно только одним способом - не использовать длинные неадресные шлейфы. Схожая картина складывается и с адресными шлейфами. Только в этом случае нежно следить не за длиной кабеля, а за сопротивлением - чем оно больше, тем сильнее будут помехи. Опять же линии лучше всего разделять, чтобы избежать смешивания и перекидывания сигнала.

Скорость это еще один союзник в борьбе с помехами. Логика проста - меньше скорость, меньше помехи. Правда здесь есть один нюанс. Это правило работает только в том случае, если оборудование предназначено для работы на заданной низкой скорости. Этот вопрос лучше всего уточнить на месте, потому как даже высокоскоростные сети могут оснащаться специальным понижающим оборудованием, которое нужно покупать отдельно - в комплекте оно не идет. Ну а если уже используется какой-нибудь высокоскоростной конвертер, то тут уж ничего не поделаешь - придется смириться с помехами.

Наконец поговорим о перегрузке. Сразу отметим, что это очень коварная проблема - ее нельзя предвидеть заранее, но подстраховаться все же можно. Например, обычным делом является перегрузка при старте. Хорошо, если оборудование запрограммировано таким образом, чтобы в таком случае уйти в сброс и постепенно восстановить работу. Однако обычно ситуация складывается не так радужно. В большинстве случаев одновременное включение нескольких систем приводит к тому, что перегрузка не просто выбивает, а напрочь сжигает предохранители. Но и это еще не самый худший вариант. Хуже всего, если перегрузка на старте затронет линии данных, что вполне возможно. На практике это выглядит следующем образом. Сотрудники небольшой фирмы одновременно начинают работу и заходят в свои профили, система не выдерживает такого большого количества запросов и вылетает, при этом срабатывает блокировка центрального процессора, который без вмешательства системного администратора не даст никому разрешения на вход в систему. Для того чтобы избежать такой участи, нужно конструировать многопользовательскую сеть с запасом производительности. Возможно, рабочая сеть никогда не заработает на полную мощность, зато таких досадных оплошностей можно будет избежать. Если же тратить деньги не хочется, то можно просто настроить уровень задержки одновременного запуска оборудования. В этом случае невозможно будет отправить больше запросов, чем может обработать система на старте.

Не менее опасна ситуация с тревогой. Представим себе ситуацию, когда на предприятии сработала противопожарная сигнализация. Обычно в таких ситуациях система безопасности начинает работать в экстренном режиме, что увеличивает количество выполняемых функций в несколько раз. Это тоже самое, что резко навесить тяжелоатлету несколько дополнительных блинов на штангу. Даже если спортсмен будет хорошо подготовлен, без последствий такая ситуация не останется. Тоже и с системами. Только вместо растяжений и порванных мышц, здесь будут обрывы магистрали или поломка центрального оборудования. Бороться с такими проблемами можно только грамотной проработкой и подготовкой системы к подобным внештатным ситуациям. Их довольно просто смоделировать во время тестирования и посмотреть на реакцию системы. Если все хорошо, то можно продолжать монтаж, а если система дает сбой, то нужно разобраться в причине ее появления.

В заключении, несколько рекомендаций для крупной интегрированной системы. Ни для кого не секрет, что чем больше и сложнее система, тем сложнее смоделировать все ситуации, которые могут привести к помехам. Поэтому в этом случае, лучше не сидеть долгое время, стараясь спроектировать все возможные варианты чрезвычайных событий, а заполнить несколько простых правил. Во-первых, для подключения всех систем нужно использовать только качественную кабельную продукцию. Во-вторых, всегда важно помнить про заземление, но не увлекаться им. Наконец, в-третьих, никогда не будет лишним проектирование системы на порядок более мощную, чем того требует проектная документация. Из большего всегда можно сделать меньшее, а вот, наоборот, можно и не успеть сделать.

• Строение охранно-пожарной сигнализации;
• Монтаж и обслуживание охранной сигнализации.;
• Выписка из Руководства по эксплуатации охранного извещателя «Гюрза-035ПЗ» (ред. 2011 года);
• Установка систем видеонаблюдения;
• Беспроводной видеодомофон;