Bir yıldırımın ekranınızı yok etmek için doğrudan vurmasına gerek yoktur. 500 metre uzağa düşen bir şimşek, ana hatta bir dalgalanma göndererek kabin içindeki her alıcı kartını yakar. Yakındaki bir şimşek, sinyal kablolarında voltaj ani yükselmelerine neden olarak gönderici kartı bozar. Fırtınalar sadece yağmur getirmez - dış mekan LED kurulumunu kimse planlamadıysa ölü pikseller yığınına dönüştüren elektromanyetik kaos getirirler. Fırtına sezonunu atlatan ekranlar, dalgalanma korumasının sonradan düşünülmüş bir unsur değil, temel bir tasarım gereksinimi olarak ele alındığı ekranlardır.
Çoğu insan yıldırım dalgalanmalarını ağır yükleri anahtarlamaktan kaynaklanan voltaj ani yükselmeleriyle karıştırır. Bu ani yükselmeler mikrosaniyeler sürer ve birkaç yüz volt taşır. Bir yıldırım dalgalanması milisaniyeler sürer ve on binlerce volt taşıyabilir. Enerji farkı doğrusal değildir - üsteldir. 2.000 volt için derecelendirilmiş normal bir dalgalanma koruyucu, 30.000 voltluk bir yıldırım darbesine karşı hiçbir şey yapmaz. Buharlaşır. Ardından dalgalanma ekipmanınıza geçer.
Doğrudan darbe açıktır. Şimşek ekran yapısına veya montaj direğine çarpar ve kabin içinden doğrudan akım gönderir. Bu nadirdir ama yıkıcıdır. Ekran gider.
Dolaylı darbe çok daha yaygındır. Bir şimşek yere, yakındaki bir binaya veya bir elektrik direğine çarpar. Akım topraktan geçer ve ana hat kablosu, sinyal kablosu veya hatta montaj yapısının kendisi aracılığıyla kurulumunuza girer. Akım IP derecenizi umursamaz. En az dirençli yolu bulur ve bu yol genellikle doğrudan güç kaynağınızdan geçerek alıcı kartlarına gider.
Endüklenmiş dalgalanma sessiz katildir. Bir kilometre içinde bir yıldırım darbesi değişen bir elektromanyetik alan oluşturur. Bu alan, yakındaki herhangi bir iletkende - sinyal kablolarınızda, Ethernet hatlarınızda, fiber optik alıcı-vericilerinizde - voltaj indükler. Endüklenmiş dalgalanmalar doğrudan veya dolaylı darbelere göre daha küçüktür, ancak bir fırtına sırasında sürekli olarak meydana gelirler. Bileşenleri yavaşça bozarlar. Bir fırtına sezonunda 50 endüklenmiş dalgalanma alan bir alıcı kartı altı ay sonra aralıklı arızalar göstermeye başlayacaktır.
Güç kaynağı ilk kayıptır. Anahtarlamalı güç kaynaklarının giriş tarafında metal oksit varistörleri veya TVS diyotları bulunur. Bunlar voltaj ani yükselmelerini sınırlar. Ancak belirli bir enerji seviyesi için derecelendirilmişlerdir - tipik olarak 1.000 ila 2.000 joule. Bir yıldırım dalgalanması 10.000 ila 100.000 joule taşır. MOV patlar. TVS diyotu kısa devre yapar. Güç kaynağı çıkışı sıfıra iner veya derecelendirilmiş voltajının iki katına çıkar. Her iki durumda da, aşağı akışdaki alıcı kartları asla başa çıkacak şekilde tasarlanmamış bir şey görür.
Alıcı kartları sonra ölür. Bir alıcı kartındaki FPGA, nominal voltajın yaklaşık 20 volt üzerinde kırılan kapı oksitlerine sahiptir. 3,3 voltluk bir hatta 48 volt uygulayan bir dalgalanma FPGA'yı anında yok eder. Kart zarif bir şekilde arızalanmaz. Sadece durur. Ve durduğunda, aşağı akışdaki her LED modülü kararır.
Gönderici kartı daha sağlamdır ancak bağışık değildir. Ethernet arayüzü ve video giriş portları, sinyal kablolarındaki endüklenmiş dalgalanmalara karşı hassastır. Yanmış bir gönderici kart, hiçbir alıcı karta içerik ulaşmadığı anlamına gelir. Tüm ekran kararır.
Ana hatta tek bir dalgalanma koruyucu yeterli değildir. Bu en az gerekliliktir ve hatta bu bile genellikle yanlış takılır. Gerçek koruma, doğrudan darbeleri, dolaylı darbeleri ve endüklenmiş dalgalanmaları ayrı ayrı ele alan katmanlı bir yaklaşım gerektirir.
Ana hat dalgalanma koruyucusu, gücün kabine girdiği noktaya takılmalıdır - bina sigorta panosuna değil, dağıtım kutusuna değil, kabin terminal bloğuna. Koruyucu ile ekipman arasındaki her metre kablo, ek dalgalanma enerjisi alan bir anten görevi görür.
Üç aşamalı bir koruma devresi kullanın. İlk aşama, doğrudan veya yakından doğrudan bir darbenin büyük enerjisini işleyen bir kıvılcım aralığıdır. Kıvılcım aralıkları on binlerce joule emebilir. Tepki vermeleri yavaştır ancak büyük darbeleri işlerler. İkinci aşama, voltajı güç kaynağı için güvenli bir seviyeye sınırlayan bir MOV dizisidir. Üçüncü aşama, güç kaynağının tolere edebileceği bir seviyeye kalan ani yükselmeyi temizleyen bir TVS diyot dizisidir.
Kıvılcım aralığı en az 40 kiloamper için derecelendirilmelidir. MOV dizisi en az 20 kiloamper için derecelendirilmelidir. TVS aşaması bir nanosaniyenin altında yanıt vermelidir. Herhangi bir aşama eksikse, koruma zincirinde bir dalgalanmanın bulacağı bir boşluk vardır.
Her önemli fırtınadan sonra tüm koruyucu grubunu değiştirin. MOV'lar her dalgalanma olayında bozulur. Üç veya dört dalgalanmayı emmiş bir koruyucu iyi görünebilir ancak kelepçeleme yeteneğinin çoğunu kaybetmiş olabilir. Koruyucu değil, yer tutucudur.
Herkes ana hattı korur. Neredeyse kimse sinyal hatlarını korumaz. Gönderici karttan kontrol sistemine giden içeriği taşıyan Ethernet kablosu, gönderici ve alıcı kartları arasındaki fiber optik bağlantı, yapılandırma için seri kablolar - bunların hepsi bir fırtına sırasında anten görevi görür.
Ethernet hatları için kablonun her iki ucuna da korumalı bir dalgalanma koruyucu takın. Kablo Ethernet üzerinden güç taşıyorsa, koruyucu IEEE 802.3at PoE dalgalanma seviyeleri için derecelendirilmelidir. Korunmasız Ethernet kablosu bir yıldırım çubuğu görevi görür. Koruma, her iki uçta da düşük empedanslı bir yol aracılığıyla topraklanmalıdır.
Fiber optik bağlantılar için, fiberin kendisi elektromanyetik dalgalanmalara karşı bağışıktır. Ancak her uçtaki alıcı-verici modülleri değildir. Her alıcı-vericiye giden güç kaynağına bir dalgalanma koruyucu takın. Fiber kablonun korunmasına gerek yoktur, ancak her iki uçtaki elektroniklerin korunması gerekir.
Seri yapılandırma kabloları için, yerleşik dalgalanma bastırmalı izole bir RS-232 veya RS-485 arayüzü kullanın. İzolasyon bariyeri en az 2.500 volt RMS için derecelendirilmelidir. Bu, kablodaki bir dalgalanmanın alıcı kartının UART portuna ulaşmasını engeller.
Uygun topraklama olmadan dalgalanma koruması dekorasyondur. Dalgalanma enerjisinin bir yere gitmesi gerekir. Toprak yolu yüksek empedanslıysa, enerji başka bir yol bulur - ekipmanınızdan geçer.
Kabin toprağı, en az 16 milimetre kare kesitli bakır bir iletkenle binanın ana toprak barına bağlanmalıdır. Bağlantı cıvatalı olmalı, kelepçeli değil. Cıvatalı bağlantılar daha düşük empedansa sahiptir ve zamanla gevşemez. Kelepçeli bağlantılar korozyona uğrar ve birkaç fırtına sezonunda empedansı artırır.
Toprak çubuğu direnci dört ohmun altında olmalıdır. Her yıl bir toprak direnci test cihazıyla test edin. Direnç dört ohmun üzerine çıkmışsa, üç metre uzağa sürülmüş ikinci bir toprak çubuğu ekleyin ve bakır bir şeritle ilkine bağlayın. Paralel iki çubuk direnci kabaca yarıya indirir.
Toprak yolunu diğer sistemlerle paylaşmayın. LED ekran, binanın asansör sistemi veya HVAC ile bir toprağı paylaşıyorsa, bir sistemdeki dalgalanma paylaşılan topraktan ekranınıza seyahat edebilir. Özel toprak yolu. Paylaşım yok.
Mimari büyük dalgalanmaları ele alır. Kabin seviyesi koruma, ilk duvardan sızan artık enerjiyi ele alır.
Her güç kaynağında aşırı voltaj, düşük voltaj ve aşırı akım koruması olmalıdır. Ancak dahili koruma normal geçici olaylar için derecelendirilmiştir, yıldırım için değil. Birincil savunmanız olarak buna güvenmeyin. Bir kalkan değil, bir güvenlik ağıdır.
Güç kaynağında ayrıca yumuşak başlatma özelliği de olmalıdır. Bir dalgalanma olayı sırasında ani akım çeken soğuk bir güç kaynağı, veri yolunda ikincil bir voltaj ani yükselmesi oluşturabilir. Yumuşak başlatma, çıkışı iki ila üç saniye boyunca kademeli olarak artırır, bu da giriş voltajı kararsız olduğunda bile ani akımı kontrol altında tutar.
İzole çıkışlı güç kaynakları kullanın. İzole edilmemiş kaynaklar, transformatör kuplajı yoluyla girişten çıkışa dalgalanma enerjisi geçirir. İzole edilmiş kaynaklar bu yolu keser. Transformatör, ana hat ile DC çıkışı arasında galvanik izolasyon sağlar. Giriş tarafındaki bir dalgalanma, çıkış tarafındaki alıcı kartlarına ulaşmaz.
Her alıcı kartının güç giriş pinleri ve sinyal giriş pinleri vardır. Her ikisi de yerel filtrelemeye ihtiyaç duyar.
Güç girişinde, kartın güç konektöründe hemen bir pi-filtresi - bir kapasitör, bir indüktör, başka bir kapasitör - ekleyin. Bu, ana hat koruyucusunun kaçırabileceği yüksek frekanslı dalgalanma bileşenlerini filtreler. İndüktör, kartın tam akım çekişi için derecelendirilmelidir. Küçük bir ferrit boncuk yeterli değildir. Kartın maksimum çekişinin üzerindeki bir doygunluk akımına sahip uygun bir güç indüktörüne ihtiyacı vardır.
Sinyal girişinde, her veri hattında bir TVS diyot dizisi ekleyin. Diyotlar, sinyal pinlerindeki herhangi bir aşırı voltajı güvenli bir seviyeye sınırlar. Bir nanosaniyenin altında yanıt vermelidirler. Daha yavaş diyotlar, etkinleşmeden önce dalgalanmanın geçmesine izin verir.
Kabin içindeki güç dağıtım kartı ve sinyal dağıtım kartı fiziksel olarak ayrılmalıdır. Kabin içinde sinyal kablolarını güç kablolarına paralel çalıştırmayın. Kesişmeleri gerekiyorsa, 90 derecelik açıyla kesin. Paralel hatlar, dalgalanma enerjisini güç alanından sinyal alanına aktaran endüktif kuplaj oluşturur.
Gönderici kart ile alıcı kartları arasındaki tüm sinyal yolları için optik izolasyon kullanın. Fiber optik bağlantılar tam galvanik izolasyon sağlar. İki alan arasındaki tek bir fiber hattı bile dalgalanma yolunu tamamen keser.
Donanım koruması çoğu olayı ele alır. Operasyonel protokol geri kalanını ele alır.
Bir fırtına uyarısı verildiğinde, ekranı belirli bir sırayla kapatın. Birincisi, parlaklığı sıfıra indirin. Bu, güç kaynaklarındaki yükü kaldırır ve ürettikleri ısıyı ortadan kaldırır. İkincisi, gönderici kartı kapatın. Üçüncüsü, alıcı kartlarını kapatın. Son olarak, ana hattı kabin sigortasından ayırın.
Sadece ana hattı kapatmayın. Gönderici kart hala iletim yaparken gücü keserseniz, alıcı kartları aniden senkronizasyonu kaybeder. Güç geri döndüğünde, doğru şekilde yeniden senkronize olmayabilirler, bu da görüntü artefaktlarına veya boş alanlara neden olur. Kontrollü bir kapatma, her şeyi bilinen bir durumda tutar.
Bu bariz geliyor. Değil. İnsanlar ekipmanı kontrol etmek için fırtına sırasında kabinleri açarlar. Kablolara dokunurlar. Konnektörleri hareket ettirirler. Bir yıldırım darbesi sırasında bir kabin içindeki bir kişi toprak yolunun bir parçası olur. Akım oradan toprağa geçer. Kabinin içinde olmayın. Kabinin yakınında olmayın. Fırtına geçene ve toprak potansiyeli eşitlenene kadar ekrana bağlı hiçbir kabloya dokunmayın.
Fırtına geçtikten sonra, herhangi bir şeyi açmadan önce en az 30 dakika bekleyin. Bu, dalgalanma koruyucularındaki artık yükün dağılmasına izin verir ve toprak potansiyelinin stabilize olmasını sağlar.
Kapatma sırasının tersi sırayla açın. Önce ana hat sigortası. 10 saniye bekleyin. İkincisi alıcı kartları. Başlatılmaları ve senkronize olmaları için 30 saniye bekleyin. Üçüncüsü gönderici kartı. İçerik en son yüklenir. Her alıcı kartını sinyal kilidi için izleyin. 60 saniye içinde kilitlenmeyen herhangi bir kart muhtemelen hasar görmüştür. Çıkarın ve bir yedek takmadan önce PCB'yi inceleyin.
15 dakika boyunca tam parlaklık testi çalıştırın. Her güç kaynağının ve her alıcı kartının iç sıcaklığını izleyin. Dalgalanmayı atlatan bir bileşen, yük altında anormal ısı olarak ortaya çıkan gizli hasara sahip olabilir. Bunu şimdi, gelecek hafta canlı bir etkinlik sırasında değil, yakalayın.
Dalgalanma koruması bozulur. Sonsuza kadar sürmez. Bir bakım programı onu etkili tutar.
Her dalgalanma koruyucusunun görsel incelemesi. Renk değişikliği, şişkinlik veya çatlak muhafazalar arayın. Büyük bir dalgalanmayı emmiş bir MOV, fiziksel hasar gösterecektir. Hemen değiştirin. Test edip yeniden kullanmayın. Kullanılmış bir MOV'un bilinmeyen bir kelepçeleme voltajı ve bilinmeyen bir kalan ömrü vardır.
Toprak bağlantı direncini kontrol edin. Gevşek bir toprak cıvatası empedansı artırır. Yüksek empedans, dalgalanma enerjisinin toprağa gitmek yerine ekipmanınızdan geçmesi anlamına gelir. Her toprak cıvatasını belirtilen değere kadar yeniden sıkın.
Her dalgalanma koruyucusunu bir dalgalanma test cihazıyla test edin. Test cihazı koruyucudan kalibre edilmiş bir dalgalanma gönderir ve kelepçeleme voltajını ölçer. Kelepçeleme voltajı derecelendirilmiş değerden yüzde 10'dan fazla sapmışsa, koruyucuyu değiştirin.
Toprak çubuğu direncini test edin. Dört ohmun üzerine çıkmışsa, ikinci bir çubuk ekleyin veya iletkenliği artırmak için toprağı bentonitle işleyin.
Her kablo rakoru, konektör ve terminal bloğunu korozyon açısından inceleyin. Korozyon empedansı artırır. Artan empedans, koruma etkinliğini azaltır. Her teması izopropil alkol ve bir fiber fırça ile temizleyin. Her konektör pinine dielektrik gres uygulayın.
Durumuna bakılmaksızın her ana hat dalgalanma koruyucusunu değiştirin. Her dalgalanma olayında, küçük olanlarda bile bozulurlar. Bir yıl fırtına sezonundan sonra iyi görünen bir koruyucu, kelepçeleme yeteneğinin yüzde 30 ila 40'ını kaybetmiş olabilir. Yeni bir koruyucunun maliyeti, yanmış alıcı kartlarının değiştirilme maliyetiyle karşılaştırıldığında önemsizdir.
Her güç kaynağı çıkışındaki voltajı, her besleme grubunun akım çekişini ve her alıcı kartının sıcaklığını kaydedin. Temel çizgiden herhangi bir sapma, zayıflayan bir bileşeni gösterir. Bir sonraki fırtına sezonundan önce değiştirin.
