Разное
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Защита компьютера от грозовых разрядовРаспечатать: Защита компьютера от грозовых разрядов

Защита компьютера от грозовых разрядов



В этой статье речь идёт о защите компьютеров от высоковольтных импульсов, наводимых грозовыми разрядами на кабели "последней мили" интернет-сетей, соединяющие терминалы волоконно-оптических линий связи с Ethernet-разъёмами компьютеров или роутеров. Эти кабели обычно содержат до четырёх витых пар проводов.

На разработку устройства защиты меня подвигла гроза, полностью уничтожившая мой персональный компьютер - материнскую, видео- и сетевую платы, монитор и один из жёстких дисков. Беда пришла по Ethernet-кабелю, хотя разъём, к которому он был подключён, был оборудован защитными варисторами и стабилитронами. Это, однако, не помогло.

После установки описываемого устройства тоже была сильная гроза. Мощнейший разряд вблизи дома нарушил работу всей электроники - метеостанции, электронных часов, стационарного и сотового телефонов. Но компьютер остался неповреждённым.

Идея, положенная в основу работы устройства защиты, схема которого изображена на рис. 1, проста. Оно подключает Ethernet-кабель к компьютеру только во время работы последнего, а при его выключении разрывает эту связь. Я исходил из того, что пользователь никогда не забудет подключить интернет-кабель, а вот отключить и заземлить его нередко забывает, и выбрал принцип "ручное включение/автоматическое отключение".

Схема устройства защиты

Рис. 1. Схема устройства защиты

Поскольку расстояние между контактами разъёмов RJ-45 всего 1,25 мм, что не преграда для электрического разряда напряжением в несколько киловольт, я принял решение при неработающем компьютере или при отсутствии необходимости соединения с сетью Интернет отключать все восемь проводов Ethernet-кабеля от компьютера и заземлять их. Для этого применил дистанционный переключатель ДП12 (K1) - поляризованное реле с двумя устойчивыми состояниями, имеющее 12 групп контактов на переключение [1]. Этого вполне достаточно для коммутации четырёх пар проводов и индикации режима работы.

Вилка XP1 включена в розетку того же сетевого разветвителя ("Пилота"), что и сетевая вилка компьютера. Поэтому при замыкании выключателя на "Пилоте" сетевое напряжение поступает на эти устройства одновременно.

Напряжение с обмотки II трансформатора T1, выпрямленное диодным мостом VD2, сглаживает конденсатор C1. Включается кристалл красного цвета свечения светодиода HL1. Он сигнализирует о том, что устройство защиты включено, но подключение компьютера к сети Ethernet разорвано - все контакты разъёма XS2, к которому подключён интерфейсный кабель, контактами дистанционного переключателя K1.2-K1.9 соединены с контактом защитного заземления (PE) сетевой вилки XP1. Но так происходит только в том случае, если контакты дистанционного переключателя K1 находятся в положении, показанном на схеме, а это при первом включении устройства вовсе не гарантировано. Чтобы привести контакты в нужное положение, может потребоваться после первого включения отключить устройство защиты от сети и вновь включить его. В дальнейшем эта процедура не потребуется.

После подключения устройства защиты к сети в нём через диод VD3 заряжается конденсатор C2. Транзистор VT1 закрыт, потому что напряжение на его базе благодаря падению напряжения на диоде VD3 положительно относительно эмиттера. Чтобы подключить Ethernet-кабель к компьютеру, необходимо нажать на кнопку SB1. При этом контакты дистанционного переключателя K1 перейдут в противоположное положение, соединив компьютер с Ethernet-кабелем, а свечение светодиода HL1 станет зелёным.

Сразу после отключения компьютера и устройства защиты от электросети выключателем на "Пилоте" транзистор VT1 откроется, так как напряжение на его базе станет отрицательным относительно эмиттера вследствие того, что конденсатор C2 заряжен. При открытом транзисторе напряжение конденсатора C2 будет приложено к обмотке 2-6 дистанционного переключателя, контакты которого перейдут в противоположное положение, отключив Ethernet-кабель от компьютера и заземлив его провода. Диоды VD1 и VD4 гасят выбросы напряжения самоиндукции на обмотках дистанционного переключателя.

При необходимости в устройство можно установить кнопку SB2, при нажатии на которую дистанционный переключатель разъединит компьютер и Ethernet-кабель, хотя питание останется включённым. Кнопки SB1 и SB2 должны быть без фиксации в нажатом положении. Следует помнить, что нажимать на них одновременно недопустимо, это опасно для дистанционного переключателя.

Я применил дистанционный переключатель ДП12 исполнения РС4.521.901 с рабочим напряжением обмоток 27 В. На рис. 2 показано расположение его выводов и их номера. Исходя из рабочего напряжения обмоток переключателя, трансформатор T1 выбрал с напряжением на вторичной обмотке около 20 В при токе нагрузки 100.150 мА. Этот ток потребляется только во время зарядки конденсаторов C1 и C2, всё остальное время трансформатор работает практически вхолостую, питая лишь светодиод HL1.

Расположение выводов дистанционного переключателя ДП12

Рис. 2. Расположение выводов дистанционного переключателя ДП12

Дистанционный переключатель ДП12 указанного выше исполнения можно заменить любым однотипным исполнений РС4.521.903, РС4.521.905 или РС4.521.906. Можно применить и его версию с рабочим напряжением 12 В (исполнения РС4.521.902, РС4.521.904), но в этом случае нужен трансформатор T1 с напряжением на вторичной обмотке 9 В, и придётся увеличить вдвое ёмкость конденсаторов C1 и C2. Также в два раза возрастёт токовая нагрузка на контакты кнопок и на транзистор.

На схеме рис. 1 показаны только две из четырёх обмоток дистанционного переключателя ДП12. Используя все четыре обмотки, напряжение срабатывания любой модификации этого переключателя можно уменьшить вдвое, соединив обмотки попарно параллельно, как показано на рис. 3, или увеличить вдвое, соединив их попарно последовательно (рис. 4). При этом нужно строго соблюдать показанный на схемах порядок соединения выводов и приведённые выше рекомендации по изменению в соответствии с напряжением срабатывания переключателя напряжения на вторичной обмотке трансформатора T1 и ёмкость конденсаторов.

Попарно параллельное соединение обмоток переключателя

Рис. 3. Попарно параллельное соединение обмоток переключателя

Попарно последовательное соединение обмоток переключателя

Рис. 4. Попарно последовательное соединение обмоток переключателя

Если использовать дистанционный переключатель на 12 В, можно отказаться от питания устройства защиты от сети переменного тока и питать его имеющимся в компьютере или в другом защищаемом устройстве (например, в роутере) постоянным напряжением 12 В. Однако это потребует проникновения внутрь защищаемого устройства, что не всегда приемлемо.

Более привлекательным видится вариант с питанием напряжением 5 В от разъёма USB. Но для этого потребуется дистанционный переключатель с напряжением срабатывания не более 5 В или применение повышающего преобразователя напряжения.

Было опасение, что дистанционный переключатель ухудшит скорость передачи информации из-за паразитной ёмкости между контактами переключателя. Однако неоднократное тестирование с помощью программы SPEEDTEST [2], проведённое в разные дни и в разное время суток, показало, что никакого влияния на скорость устройство защиты не оказывает.

Примечание. Соединение вместе всех проводов Ethernet-кабель и их непосредственное заземление может нарушить работу устройства, к которому подключён второй конец этого кабеля. Во избежание этого необходимо включить последовательно в каждый провод, соединяющий контакт дистанционного переключателя с защитным заземлением (PE), по резистору сопротивлением 100 Ом. Всего потребуютсявосемь таких резисторов.

Литература

1. Игловский И., Владимиров Г. Слаботочные электрические реле. Справочник. - М.: КУбК-а, 1996.

2. SPEEDTEST. - URL: http://www. speedtest.net/ru (03.10.2018).

Автор: С. Булатов, г. Октябрьский, Башкортостан


Дата публикации: 09.12.2018
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics