Что такое коммутируемый ток

Коммутация нагрузок переменного тока

Доброго времени суток.

Речь пойдёт о коммутации нагрузок переменного тока.

На просторах интернета находятся сотни вариантов управления ТЭНами и лампочками через симистор.
Вот типовое решение.

Но симистор имеет несколько важных недостатков:
— Он может сам включится.
— Он не подходит для коммутации мощных нагрузок.

По опыту работы если в качестве С2 использовать CL21(CBB21) 0.01uF 630V”, Китай” их будет часто пробивать, что приводит к замыканию цепи управления.
Вот как это западло выглядит на сайте всем известного магазина:

Вот как такой конденсатор может выглядеть в готовом изделии.

На данной схеме резистор R4 не установлен, вся цепь кроме С2 живая. Такой пробой не единичный случай, это просто самый наглядный. Экономить на конденсаторах не выгодно потому как нагрузка разная бывает, может быть и опасно такое включение.

Помимо симисторов существует ещё один вариант.

И это контакторы, которыми можно управлять как раз этими самыми симисторами.
Это как реле, но большое. На рисунке представлен один из самых часто распространнёных и маленьких экземпляров.

Однако, речь дальше пойдёт о тиристорах.

Я не буду приводить здесь теорию про тиристоры, желающие могут почитать здесь.

Основные отличия от симисторов:
— Больший коммутируемый ток (хотя в СССР выпускались симисторы — монстры).
— Большая надёжность коммутации.

Основные отличия от контакторов:
— Меньшие габариты и вес.
— Большая скорость коммутации.

Они выпускаются как в виде отдельных тиристоров:

Обычно они устанавливаются парами на теплоотвод. Выглядит это в железе обычно как-то так:

Так и в виде модулей, состоящих из двух тиристоров в одном корпусе:

В живую они обычно выглядят как блок, установленный на теплоотвод:

Основным отличием от симистора сдрайвером будет необходимость включать тиристоры в каждом полупериоде.
Из всей теории я приведу следующий рисунок:

На нём изображены коммутируемое напряжение (U), коммутируемый ток (i) и импульсы включения тиристоров (iупр.).

Как видно из графика коммутация производится при ноле тока, а не напряжения, что принципиально важно.
Существует множество способов включения тиристоров. Но основным на сегодня является включение тиристора двуполярными импульсами, при этом частота импульсов должна быть больше сетевой. Таким образом когда мы подаём команду включения тиристорам, они включатся во время ближайшего, подходящего импульса. А поскольку частота импульсов большая то включение произойдёт практически мгновенно. И если ток через тиристор меньше тока удержания, то каждый следующий импульс будет снова открывать тиристор, что при большой частоте импульсов не будет заметно для питаемой нагрузки.
Отключение тиристоров происходит при снижении коммутируемого тока ниже тока удержания. Что при пропадании импульсов управления приведёт к скорейшему закрытию тиристора при переходе тока через ноль в конце полупериода.

Схема управление тиристорами похожа на такую:

Во вложении более крупная картинка и схема.

На микросхемах CD4069 и CD4013 собран генератор управляющих импульсов.
В точках А и В получаются вот такие сигналы (осторожно модель)

Этот генератор может быть общим для достаточно большого числа каналов управления. Его всегда можно заменить 2 выводами микроконтроллера, но разумнее микроконтроллер разместить на отдельной плате.

Создание каналов управления производится копирование всего куска поле точек А и В.
Трансформатор Т1 используется в первую очередь как гальваническая развязка. К тому на каком магнитопроводе он будет намотан требования очень расплывчатые.

Всё что идет до VT1 рекомендуется делать на отдельной плате управления. Соединение плат лучше выполнять между VT1 и R10. В случае использования модульных тиристоров в точках обозначенных + и — подпаиваются проводники с наконечниками, при этом цвет проводников + и — должен быть различным иначе очень легко запутаться.

Предохранитель FU1 нужен для обрыва цепи в случае пробоя тиристоров или неправильной их коммутации.

В случае перенапряжений обычно выбивает VD1-VD4 и резисторы на высокой стороне. R11 должен быть в корпусе 2512, остальное допустимо применять в корпусе 1206. Резистор R15 должен быть огнестойкий (серенькие такие). Конденсаторы 1206 все кроме С10.

Вот как-то так. Про цепи измерения и питания будет отдельно ибо мне влом.

Коммутация электрических цепей

Среди всех понятий электротехники одно из ведущих мест занимает коммутация электрических цепей. Это понятие используется во многих областях и стоит более подробно рассмотреть, что же это такое?

  1. Понятие коммутации
  2. Режимы электрических цепей
  3. Продолжительность переходных процессов

Понятие коммутации

Коммутацией электрических цепей называются разнообразные переключения, производимые во всевозможных электрических соединениях, а также в кабелях, проводах, трансформаторах, машинах, различных приборах и аппаратах, которые, так или иначе генерируют, распределяют и потребляют электроэнергию.

Как правило, коммутацию сопровождают переходные процессы, возникающие в результате того, что токи и напряжение очень быстро перераспределяются в ветвях электрических цепей.

Режимы электрических цепей

Переход цепи из одного режима в другой, является переходным динамическим процессом. В то время, как при стационарном установившемся режиме, токи и напряжения в цепях постоянного тока остаются неизменными по времени, при переменном токе временные функции периодически изменяются. Установленные режимы при любых параметрах полностью зависят исключительно от источника энергии. Поэтому, каждый источник энергии, постоянный или переменный, создают соответствующий ток. Причем, частота переменного тока полностью совпадает с частотой источника электрической энергии.

Возникновение переходных процессов происходит, когда каким-либо образом изменяются режимы в электрических цепях. Это может быть отключение или подключение цепей, изменения нагрузок, возникновение различных аварийных ситуаций. Все эти переключения и называются коммутацией. С физической точки зрения все процессы перехода энергетических состояний соответствуют режиму до коммутации и после коммутации.

Продолжительность переходных процессов

Длительность процессов очень короткая – вплоть до миллиардных долей секунды. В очень редких случаях, эти процессы, при необходимости, могут составлять до нескольких десятков секунд. Переходные процессы постоянно изучаются, поскольку именно с их помощью производится коммутация электрических цепей.

Работа очень многих устройств, особенно в промышленной электронике, базируется на переходных процессах. Например, продукция электрической нагревательной печи полностью зависит от того, как протекает переходный процесс. Чрезмерно быстрый или очень медленный нагрев могут нарушить технологию и привести к выпуску бракованной продукции.

В общих случаях, процессы электроцепей возникают при наличии в них индуктивных и емкостных элементов, способных осуществлять накопление или отдачу энергии магнитных или электрических полей. В момент начала процесса, между всеми элементами цепи и внешними источниками энергии, начинается процесс перераспределения электроэнергии. Частично, энергия безвозвратно преобразуется в другие виды энергии.

Переходные процессы в электрических цепях

Симистор принцип работы при коммутации

Расчет электрических цепей

Буквенные обозначения элементов на электрических схемах

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

Коммутация тока

При вращении якоря каждая секция обмотки переключается коллектором из одной параллельной ветви в другую, оставаясь некоторое время замкнутой накоротко. Переключение секции и совокупность всех явлений, происходящих в ней при этом, называется коммутацией. Время Т, в течение которого секция остается замкнутой накоротко, называется периодом коммутации.

Коммутатор что это такое и для чего

Если при коммутации обнаруживается искрение на коллекторе, то это может привести в негодность щетки и коллектор, и машина может выйти из строя. Рассмотрим упрощенно причины плохой коммутации и способы ее улучшения.

Представим себе секцию () (рис 8-9 и 8-10) отдельно на рис. 8-14 и допустим, что секция вращается очень медленно (Т ≈ ∞), ширина щетки равна ширине коллекторной пластины и что всеми сопротивлениями, кроме сопротивления переходного слоя между щеткой и коллектором, можно пренебречь. Ток Iя переходит из щетки через сопротивление переходного слоя rп = R в коллекторную пластину 1, а затем разделится на два равных тока I = 0,5Iя, идущих: один в параллельную ветвь с проводами Зн—6в—1в и т. д., а другой — с проводами И Т. Д.

Как только щетка коснется коллекторной пластины 6, начнется коммутация, и ток в секции начнет уменьшаться.

Действительно, если при t = (Т/10)0,9 контактной поверхности щетки касается коллекторной пластины 1, а 0,1 — касается пластины 6, то ток, проходящий через коллекторную пластину 1, равен 0,9 Iя, а через пластину 6 — 0,1 Iя. Токи в параллельных ветвях при неизменном Iя по-прежнему должны быть равны по 0,5 Iя, а следовательно, ток в короткозамкнутой секции ic имеет прежнее направление и величина его равна 0,9 Iя — 0,5 Iя = 0,4 Iя. Ток другой параллельной ветви складывается из тока короткозамкнутой

Рис. 8-14. Начало коммутации (t = 0 ).

секции 0,4 Iя и тока 0,1 Iя, идущего от щетки в коллекторную пластину 6, т. е. тоже равен 0,4 Iя + 0,1 Iя = 0,5 Iя

Таким образом, ток в короткозамкнутой секции уменьшается пропорционально времени t и в положении, показанном на рис. 8-15, т. е. при t = T/2 равен нулю. Дальше ток в секции начинает нарастать, но уже в обратном направлении и к моменту t = Т, представленному на рис. 8-16, опять равен 0,5 Iя, так как секция разомкнулась и переключена в правую параллельную ветвь. Зависимость ic = f (t) показана на рис. 8-17, а и представляет прямую линию. Такой должна быть коммутация в каждой хорошо построенной ма шине.

Рис. 8-15. Средина времени коммутации t = T/2.

Рис. 8-16. Конец коммутации t = T.

Так происходит коммутация при Т ≈ ∞, т.е. когда скорость вращения ничтожна и в секции, замкнутой накоротко, э. д. с, не возникает. На самом деле время коммутации длится. тысячные доли секунды и, значит, ток ic в секции изменяется очень быстро. При этом, как известно, b секции возникает э. д. с. самоиндукции. Поскольку зависимость ic = f (t) — прямая линия, т. е. dic/dt = tg α = const, то величина еs = — Lc(dic/dt)постоянна. Разделив величину еs на сопротивление короткозамкнутой секции, можно получить значение добавочного тока is вызванного э. д. c. самоиндукции es:

где r6 и r1 — сопротивления переходного слоя части щетки, набегающей на шестую коллекторную пластину, и остальной части щетки, сбегающей с первой пластины, Сопротивление самой секции ничтожно мало по сравнению с r6 и r1 .

Рис. 8-17. Коммутация при естественных условиях.

Для момента t = T/2 (рис. 8-15) r6 + r1 = 2R + 2R = 4R, а для t = 0 и t = Т r6 + r1 = ∞. Вычисленные на основании этих соображений значения тока is = f(t) показаны на рис. 8-17, б. Сумма токов секции ic + is при наличии э. д. с. самоиндукции, т. е. в реальных условиях, показана на рис. 8-17, а пунктиром. Коммутация в этом случае называется замедленной, ибо э. д. с. e s затягивает процесс изменения тока в секции, поддерживая его, когда он убывает, и препятствуя его нарастанию в конце периода коммутации. На рис. 8-18 показано распределение токов для момента t = T/2 при наличии э. д. с. es. При этом оказывается, что плотность тока на набегающем краю щетки уменьшается, а на сбегающем — увеличивается, вызывая дополнительный нагрев и износ щетки сверх расчетного.

Но главная опасность, вызываемая замедленной коммутацией, это, искрение между щеткой и коллектором на сбегающем краю щетки; Вызывается оно эффектом размыкания короткозамкнутой секции в конце коммутации. В. это время запасенная секцией электромагнитная энергия 1/2 Lci 2 s вы деляется в электрической дуге у сбегающего края щетки. Работа машины допустима, если при номинальном режиме работы искрение, определяемое на глаз, не превосходит следующих степеней:

Степень 1 — отсутствие искр (темная коммутация).

Степень 1 1 /4 — слабое точечное искрение под небольшой частью щетки. В этих случаях нет почернения коллектора и нагара на щетках.

Рис. 8-18. Распределение токов при замедленной коммутации.

Степень I 1 / 2 — слабое искрение под большой частью щетки. При этом появляются следы почернения на коллекторе, легко устраняемые протиранием поверхности коллектора тряпкой, смоченной в бензине, а также следы нагара на щетках.

Для улучшения коммутации принимается ряд мер. Чтобы уменьшить ток is, переходное сопротивление делают большим, применяя графитные щетки в машинах нормального типа и угольно-графитные или электрографитированные—в тяговых, крановых машинах и двигателях прокатных станов. В низковольтных машинах (автотракторные, электролизные и др.) применяют медно-графитные щетки. Щетки подбираются опытным путем на испытательном стенде завода и поэтому заменять изношенную щетку можно только щеткой той же марки.

Радикальной мерой улучшения коммутации является применение дополнительных полюсов (рис. 8-19). При этом уничтожается э. д. с. самоиндукции, а значит и дополнительный ток is. Они располагаются на геометрической нейтрали и в случае работы машины гене ратором чередуются с главными полюсами в направлении вращения якоря, как указано на рис. 8-19 а. Действие их включается в следующем. Когда секция, попадая на гео метрическую нейтраль, замыкается щеткой накоротко, э. д. с. машины Е в убывающий ток секции ic (pиc. 8 -I7, б) имеют одно направление. Электродвижущая сила самоиндукции поддерживает убывающий ток, а значит направлена так же. как э. д. с. Е. Поэтому, для компенсации еs в секции должна дополнительно наводиться э. д. с. коммутации ек встречная э. д. с. самоиндукции. Условно это показано на рис. 8-19, б. Это и выполняется, если для генератора, вслед за главным полюсом N , установить в направлении вращения дополнительный s (рис. 8-19, а). Если установить ек = eS то дополнительный ток секции is будет равен нулю и коммутация станет прямолинейной.

Рис. 8-19. Дополнительные полюсы.

При работе машины двигателем, при том же направлении тока в якоре и той же полярности главных полюсов направление вращения якоря будет обратным и э. д. с. Е встречная току. Следовательно, э. д. с. ек должна совпадать с э. д. с. Е (рис. 8-19, б) и чередование полюсов для этого случая будет NnSs.

Для того чтобы компенсация э. д. с. самоиндукции происходила автоматически, при всех нагрузках, обмотка дополнительных полюсов соединяется последовательно с обмоткой якоря (рис. 8- 19, а) и полюсы делаются ненасыщенными. В этом случае ек ≡ ФдпIя. Так как esIя то она компенсируется э. д. с. ек при любой нагрузке. В действительности процесс коммутации значительно сложнее, чем был описан.

При эксплуатации машин постоянного тока необходимо считаться с возможностью возникновения «кругового огня по коллектору», который приводит к тяжелой аварии машины. Сущность явления в следующем.

Если магнитная индукция в воздушном зазоре В؏ постоянна, то, разделив напряжение машины на число коллекторных пластин, лежащих между двумя разноименными щетками, находят среднее напряжение между двумя лежащими рядом коллекторными пластинами (Uср) или, что то же, напряжение, создаваемое одной секцией (рис. 8-9). Это напряжение должно быть меньше того, которое способно поддержать электрическую дугу между пластинами, если она по каким-либо причинам возникнет.

Практически напряжение между некоторыми пластинами оказывается выше, чем Uср, особенно благодаря поперечной реакции якоря, увеличивающей индукцию под краем полюса на 30—50%. Тогда в секции, а значит и между коллекторными пластинами, к которым она при паяна, получается повышенное напряжение. Это особенно наблюдается у мощных машин, работающих с большой толчкообразной перегрузкой.

При перегрузке под сбегающим краем щетки образуется сильное искрение, ионизирующее воздух вокруг коллектора. Если напряжение между двумя коллекторными пластинами способно поддержать электрическую дугу, то она возникает, растягивается по коллекторным пластинам, может перекрыть разноименные щетки и переброситься на корпус машины. Против этого явления в машинах постоянного тока принимаются специальные конструктивные меры.

Статья на тему Коммутация тока

Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок

Управление мощными нагрузками — достаточно популярная тема среди людей, так или иначе касающихся автоматизации дома, причём в общем-то независимо от платформы: будь то Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One или иная платформа, включать-выключать ей какой-нибудь обогреватель, котёл или канальный вентилятор рано или поздно приходится.

Традиционная дилемма здесь — чем, собственно, коммутировать. Как убедились многие на своём печальном опыте, китайские реле не обладают должной надёжностью — при коммутации мощной индуктивной нагрузки контакты сильно искрят, и в один прекрасный момент могут попросту залипнуть. Приходится ставить два реле — второе для подстраховки на размыкание.

Вместо реле можно поставить симистор или твердотельное реле (по сути, тот же тиристор или полевик со схемой управления логическим сигналом и опторазвязкой в одном корпусе), но у них другой минус — они греются. Соответственно, нужен радиатор, что увеличивает габариты конструкции.

Я же хочу рассказать про простую и довольно очевидную, но при этом редко встречающуюся схему, умеющую вот такое:

  • Гальваническая развязка входа и нагрузки
  • Коммутация индуктивных нагрузок без выбросов тока и напряжения
  • Отсутствие значимого тепловыделения даже на максимальной мощности

Но сначала — чуть-чуть иллюстраций. Во всех случаях использовались реле TTI серий TRJ и TRIL, а в качестве нагрузки — пылесос мощностью 650 Вт.

Классическая схема — подключаем пылесос через обычное реле. Потом подключаем к пылесосу осциллограф (Осторожно! Либо осциллограф, либо пылесос — а лучше оба — должны быть гальванически развязаны от земли! Пальцами и яйцами в солонку не лазить! С 220 В не шутят!) и смотрим.

Пришлось почти на максимум сетевого напряжения (пытаться привязать электромагнитное реле к переходу через ноль — задача гиблая: оно слишком медленное). В обе стороны бабахнуло коротким выбросом с почти вертикальными фронтами, во все стороны полетели помехи. Ожидаемо.

Резкое пропадание напряжения на индуктивной нагрузке не сулит ничего хорошего — ввысь полетел выброс. Кроме того, видите вот эти помехи на синусоиде за миллисекунды до собственно отключения? Это искрение начавших размыкаться контактов реле, из-за которого они однажды и прикипят.

Итак, «голым» реле коммутировать индуктивную нагрузку плохо. Что сделаем? Попробуем добавить снаббер — RC-цепочку из резистора 120 Ом и конденсатора 0,15 мкФ.

Лучше, но не сильно. Выброс сбавил в высоте, но в целом сохранился.

Та же картина. Мусор остался, более того, осталось искрение контактов реле, хоть и сильно уменьшившееся.

Вывод: со снаббером лучше, чем без снаббера, но глобально проблемы он не решает. Тем не менее, если вы желаете коммутировать индуктивные нагрузки обычным реле — ставьте снаббер. Номиналы надо подбирать по конкретной нагрузке, но 1-Вт резистор на 100-120 Ом и конденсатор на 0,1 мкФ выглядят разумным вариантом для данного случая.

Литература по теме: Agilent — Application Note 1399, «Maximizing the Life Span of Your Relays». При работе реле на худший тип нагрузки — мотор, который, помимо индуктивности, при старте имеет ещё и очень низкое сопротивление — добрые авторы рекомендуют уменьшить паспортный ресурс реле в пять раз.

А теперь сделаем ход конём — объединим симистор, симисторный драйвер с детектированием нуля и реле в одну схему.

Что есть на этой схеме? Слева — вход. При подаче на него «1» конденсатор C2 практически мгновенно заряжается через R1 и нижнюю половину D1; оптореле VO1 включается, дожидается ближайшего перехода через ноль (MOC3063 — со встроенной схемой детектора нуля) и включает симистор D4. Нагрузка запускается.

Конденсатор C1 заряжается через цепочку из R1 и R2, на что уходит примерно t=RC

100 мс. Это несколько периодов сетевого напряжения, то есть, за это время симистор успеет включиться гарантированно. Далее открывается Q1 — и включается реле K1 (а также светодиод D2, светящий приятным изумрудным светом). Контакты реле шунтируют симистор, поэтому далее — до самого выключения — он в работе участия не принимает. И не греется.

Выключение — в обратном порядке. Как только на входе появляется «0», C1 быстро разряжается через верхнее плечо D1 и R1, реле выключается. А вот симистор остаётся включённым примерно 100 мс, так как C2 разряжается через 100-килоомный R3. Более того, так как симистор удерживается в открытом состоянии током, то даже после отключения VO1 он останется открытым, пока ток нагрузки не упадёт в очередном полупериоде ниже тока удержания симистора.

Красиво, не правда ли? Причём при использовании современных симисторов, устойчивых к быстрым изменениям тока и напряжения (такие модели есть у всех основных производителей — NXP, ST, Onsemi, etc., наименования начинаются с «BTA»), снаббер не нужен вообще, ни в каком виде.

Более того, если вспомнить умных людей из Agilent и посмотреть, как меняется потребляемый мотором ток, получится вот такая картинка:

Стартовый ток превышает рабочий более чем в четыре раза. За первые пять периодов — то время, на которое симистор опережает реле в нашей схеме — ток падает примерно вдвое, что также существенно смягчает требования к реле и продлевает его жизнь.

Да, схема сложнее и дороже, чем обычное реле или обычный симистор. Но часто она того стоит.

Коммутационное оборудование и его особенности

Коммутационное оборудование – это устройства, предназначенные для коммутирования (подключения) различных устройств друг к другу. Основной задачей коммутационного оборудования является правильное преобразование различных типов сигналов для их корректного отображения. Коммутационное оборудование выполняет целый ряд вспомогательных функций, связанных с работой основных устройств системы.

Например. компоненты любой электронной системы могут подключаться друг к другу одним из двух способов: постоянным подключением или ограниченным (коммутированным) подключением. Простейший бытовой пример постоянного подключения – монитор, подключенный к системному блоку компьютера.

Очевидно, что при росте числа компонентов системы, обменивающихся данными между собой, постоянное подключение быстро становится неэффективным, т.к. число линий связи пропорционально N * (N – 1) / 2, где N – число компонентов. Так, уже при шести оконечных устройствах потребуется пятнадцать линий связи между ними, причем каждое устройство должно иметь, по меньшей мере, пять портов ввода-вывода. Системы же, построенные на базе ограниченного подключения, требуют гораздо меньших затрат за счет использования узловых точек, к которым временно подключаются (коммутируются) все остальные компоненты системы. Оборудование таких узловых точек и называется коммутационным.

Таким образом, можно дать следующее определение: коммутационное оборудование – это устройства, предназначенные для коммутирования (подключения) различных иных устройств друг к другу. С его помощью осуществляется обмен данными между различными устройствами, входящими в систему, а также согласование их работы – как на физическом уровне (коммутация самих устройств), так и на логическом (преобразование форматов данных, кодирование и декодирование информации и т.д.). Коммутационное оборудование – это тот «цемент», на котором держится все «здание» любой мало-мальски сложной многокомпонентной системы, будь то конференц-система в офисе, интерактивная система голосования в зале заседаний или оборудование концертного зала.

Виды коммутационного оборудования

В зависимости от выполняемой функции коммутационные устройства можно разделить на несколько видов, основные из которых перечислены ниже. Стоит, однако, отметить, что современное коммутационное оборудование часто совмещает множество функций сразу, поэтому приведенная классификация является в известной степени условной.

Усилители-распределители сигнала

Функцией усилителей, что ясно из их названия, является усиление сигнала до требуемого уровня и его распределения.

Усиление может потребоваться для компенсации ослабления сигнала при передаче по линии или для приведения номинального уровня сигнала одного устройства к номинальному уровню сигнала другого устройства. Те или иные усилительные функции входят в состав практически любых электронных коммутационных устройств.

Распределение позволяет направить сигнал из одного источника сразу на множество приемников. Работу распределителя сигнала можно увидеть в магазине бытовой электроники, когда два десятка телевизоров показывают один и тот же ролик.

Коммутаторы и матричные коммутаторы

По своей сути коммутатор – это переключатель, коммутирующий одно устройство к другому. Например, трансляция аналитической программы по команде редактора в студии моментально переключается на рекламный ролик. А во время видеоконференции коммутатор обеспечивает переключение между источниками презентации(докладчиками) и позволяет вывести то или иное изображение на основной экран. Матричные коммутаторы используются для многосигнальной коммутации и отличаются большим числом входов и выходов и богатыми настройками. Основным свойством матричного коммутатора являются возможность переключения сигнала с любого из его “входов” на один, несколько или все “выходы” коммутатора. Матричные коммутатора могут применяться в охранных системах, в домашних кинотеатрах, в студиях, в профессиональных системах отображения и т.д.

Системы управления

Системы управления предназначены для управления другим оборудованием. Здесь можно выделить две составляющие: устройства пользовательского интерфейса, такие как кнопочные панели или сенсорные экраны, и контроллеры. С помощью кнопок, планшетов и интерактивных экранов пользователь может управлять работой оборудования. Например, опустить проекционный экран, задвинуть шторы и включить проектор. Контроллеры же отвечают за непосредственную раздачу управляющих сигналов соответствующим устройствам. Именно контроллер осуществляет, например, инициацию переключения источников сигнала коммутатором, описанную выше. Мощные контроллеры способны управлять самым разным оборудованием и могут иметь десятки портов ввода-вывода: Ethernet, инфракрасный, RS-232, USB и другие протоколы управления.

Преобразователи форматов

К этой категории коммутационного оборудования относятся устройства, преобразующие один тип сигнала в другой, а также выделяющие из сигнала определенные составляющие. Преобразователь форматов используется для конвертации аналогового VGA сигнала в цифровой DVI или цифрового SDI в компонентный YUV, для изменения частоты развертки видеосигнала, для добавления аудио в видеоряд (эмбеддинг) или, наоборот, извлечения аудио из него (деэмбеддинг).

Удлинители интерфейсов, репитеры

Класс устройств, предназначенных для увеличения расстояния передачи сигнала. Известно, например, что максимальная длина кабеля интерфейса VGA составляет 15 метров, для компонентного сигнала и вовсе всего 5 метров. Увеличение расстояния передачи достигается установкой пары устройств – передатчика и приемника. Передатчик принимает входной сигнал (VGA, composite video, YUV и т.д.) и выдает его через интерфейс, допускающий более длинные линии, скажем, через витую пару. Соответственно, приемник осуществляет обратное преобразование. Помимо увеличения расстояния передачи, удлинители интерфейсов позволяют задействовать имеющуюся инфраструктуру связи для передачи управляющих сигналов, например, передачу сигналов управления конференц-оборудованием по телефонной линии.

Репитеры просто повторяют сигнал, «обновляя» его мощность в линии.

Масштабаторы

Масштабаторами называют оборудование, изменяющее разрешение входного сигнала, перед тем как перенаправить его на выходной порт. Например, масштабатор может принимать на входе композитный видеосигнал и преобразовывать его в выходной сигнал формата VGA, XGA, SXGA и более высоких разрешений. Когда масштабатор оснащается несколькими входами, он называется многооконным. Устройство объединяет видеосигналы с нескольких входов в единую картинку, соответственно масштабируя разрешение каждого из исходных видео, и отправляет получившийся видеоряд на выходной порт. Как и в случае обычного масштабатора, типы входных и выходных портов могут быть различными в зависимости от конкретной модели устройства.

Вторичной функцией масштабаторов является преобразование развертки при переходе, например, с DVI сигнала на аналоговый PAL или NTSC. Масштабаторы находят широкое применение в системах конференц-связи и презентационных системах, а также в охранных системах и для объединения множества «разнокалиберных» видеотрансляций на одном экране.

Специальные AV-устройства

Устройства гальванической развязки позволяют полностью исключить прямую электрическую связь между устройствами. Гальваническая развязка применяется для исключения помех и для защиты оборудования и людей от действия высоких токов.

Концентраторы используются для расширения штатных возможностей ввода-вывода системы. Например, USB-концентратор позволяет подключать дополнительные USB-устройства.

Генераторы тестовых сигналов используются для настройки видеооборудования. Генератор посылает в линию испытательные таблицы, динамические тестовые изображения, опорные сигналы и другие данные, позволяющие оператору произвести точную настройку устройств вывода изображения.

Аппаратные кодеры и декодеры призваны преобразовывать сигнал из исходного формата (например, HDMI) в формат, пригодный для передачи по каналам связи (например, по локальной сети), и обратно. Подобное коммутационное оборудование широко используется в рекламных системах формата Digital Signage.

Эмуляторы EDID позволяют сохранять информацию о возможностях дисплея при передаче видеосигнала по протоколам, в которых эта информация потерялась бы, либо при объединении множества видеосигналов в один.

Кабели, разъемы и иное оборудование

Наконец, относительно простое, но не менее важное коммутационное оборудование, оказывающее порой огромное влияние на качество видеосигнала. Неправильный выбор кабельной продукции и разъемов запросто может свести на нет все преимущества дорогого AV-оборудования. К коммутационному оборудованию также можно отнести металлические кабельные лотки для прокладки коммуникаций, кабель-каналы, шкафы оборудования, гофро-шланги и различные кронштейны для крепления.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий