Далеко не каждая может похвастаться здоровым блеском волос от природы. Кто-то тратит огромные суммы на салоны красоты, другие довольствуются тем, что есть. С помощью экранирования вы сможете получить шикарную шевелюру, на зависть окружающим, и не разориться при этом.

Отличие от ламинирования

Многие путают экранирование с ламинированием, и не зря. Процесс нанесения и результат часто похожи, основная разница в том, что экранирование - лечебная процедура, направленная на укрепление и питание стержня волоса полезными веществами.

Процедура экранирования волос Q3 THERAPY Estel

Если вы решили попробовать салонное экранирование, то можете не задумываться о соблюдении технологии процедуры. Перед началом работы, каждый мастер проходит обучение и знает точный алгоритм действий. Но, если вы купили набор для домашнего использования, то ошибки должны быть исключены:

1. Тщательно промойте голову шампунем глубокой очистки. Он поможет не только удалить с локонов накопившиеся силиконы - остатки косметических средств и загрязнения, но и приоткроет чешуйки волоса для более глубокого проникновения питательных веществ. Ни в коем случае не используйте бальзам или кондиционер!
2. Слегка промокните волосы полотенцем, не выжимайте и не растирайте их. Волосы должны быть влажные от корней до кончиков, но с них не должна бежать вода.
3. Разделите волосы на 4 равные части двумя проборами - от уха до уха и от середины лба до затылка. Не расчесывайте влажные локоны, чтобы не повредить структуру.
4. Хорошо встряхните первый состав экранирования и равномерно нанесите на каждую часть разделенных волос.
5. Возьмите второй состав с маслом, нажмите три раза на флакон и хорошенько разотрите средство в ладонях, чтобы разогреть его. Нанесите масло на всю длину каждой части, избегая его попадания на корни, чтобы не получить эффект жирности.
6. Встряхнитефлакон с третьим составом и равномерно нанесите на всю длину. Помните правило трех нажатий и также избегайте попадания на корни.
7. Высушите волосы феном и завершите укладку утюжком. Это необходимо, чтобы состав закрепился в стержне волоса. При этом можно не беспокоиться о термическом воздействии, созданный «экран» надежно защищает волосы от перегрева.

Важно! Чтобы не утяжелить локоны, используйте правило: на каждую часть не больше трех нажатий средства.

Сколько держится эффект от процедуры

Экранирование , как и любая другая лечебная процедура, обладает накопительным эффектом. Результат будет виден уже после первого использования, но может исчезнуть уже через два–три мытья головы.

С каждым следующим разом, состав будет все дольше задерживаться в структуре волоса и они будут оставаться здоровыми и блестящими до 1 месяца. Именно поэтому специалисты советуют использовать экранирование курсами, по 10–15 процедур и делать после этого перерыв на 2–3 месяца.

Как ухаживать после процедуры

Чтобы эффект от процедуры радовал вас как можно дольше руководствуйтесь несколькими правилами по уходу:

• используйте мягкие безсульфатные шампуни для мытья волос;
• обязательно завершайте мытье бальзамом или кондиционером по типу волос;
• не окрашивайте волосы перманентными красками во время курса лечения.

Плюсы и минусы

С помощью процедуры можно добиться не только выраженного визуального эффекта, но и глубокого восстановления поврежденной структуры. Сбалансированный состав средства обеспечивает полноценное питание и увлажнение кортекса, а созданный «экран» надежно защищает его от внешних негативных воздействий. Кроме того, если нанести состав сразу после окрашивания, то цвет будет радовать вас гораздо дольше.

Несмотря на неоспоримые плюсы, все же процедура не идеальна. Из основных минусов можно отметить - непродолжительный эффект, возможность утяжеления волос при чрезмерном нанесении и высокую стоимость услуги в салонах красоты.

Полезное видео

Достоинства и недостатки набора для экранирование Эстель.

Денис Чирков арт-директор Estel Professional рассказывает о своем продукте.

Сервис анализа защищенности предназначен для выявления уязвимых мест с целью их оперативной ликвидации. Сам по себе этот сервис ни от чего не защищает, но помогает обнаружить (и устранить) пробелы в защите раньше, чем их сможет использовать злоумышленник. В первую очередь, имеются в виду не архитектурные (их ликвидировать сложно), а "оперативные" бреши, появившиеся в результате ошибок администрирования или из-за невнимания к обновлению версий программного обеспечения.

Системы анализа защищенности (называемые также сканерами защищенности ), как и рассмотренные выше средства активного аудита, основаны на накоплении и использовании знаний. В данном случае имеются в виду знания о пробелах в защите: о том, как их искать, насколько они серьезны и как их устранять.

Соответственно, ядром таких систем является база уязвимых мест , которая определяет доступный диапазон возможностей и требует практически постоянной актуализации.

В принципе, могут выявляться бреши самой разной природы: наличие вредоносного ПО (в частности, вирусов), слабые пароли пользователей, неудачно сконфигурированные операционные системы, небезопасные сетевые сервисы, неустановленные заплаты, уязвимости в приложениях и т.д. Однако наиболее эффективными являются сетевые сканеры (очевидно, в силу доминирования семейства протоколов TCP/IP), а также антивирусные средства. Антивирусную защиту мы причисляем к средствам анализа защищенности, не считая ее отдельным сервисом безопасности.

Сканеры могут выявлять уязвимые места как путем пассивного анализа, то есть изучения конфигурационных файлов, задействованных портов и т.п., так и путем имитации действий атакующего. Некоторые найденные уязвимые места могут устраняться автоматически (например, лечение зараженных файлов), о других сообщается администратору.

Системы анализа защищенности снабжены традиционным "технологическим сахаром": автообнаружением компонентов анализируемой ИС и графическим интерфейсом (помогающим, в частности, эффективно работать с протоколом сканирования).

С возможностями свободно распространяемого сканера Nessus можно ознакомиться, прочитав статью "Сканер защищенности Nessus: уникальное предложение на российском рынке" (Jet Info,).

Контроль, обеспечиваемый системами анализа защищенности, носит реактивный, запаздывающий характер, он не защищает от новых атак, однако следует помнить, что оборона должна быть эшелонированной, и в качестве одного из рубежей контроль защищенности вполне адекватен. Отметим также, что подавляющее большинство атак носит рутинный характер; они возможны только потому, что известные бреши в защите годами остаются неустраненными.

Виды экранирования. Принципы действия экранов.

Под экранированием в общем случае понимается как защита приборов от воздействия внешних полей, так и локализация излучения каких-либо средств, препятствующая проявлению этих излучений в окружающей среде.

Электромагнитными экранами называют конструкции, предназначенные для ослабления электромагнитных полей, создаваемых какими-либо источниками в некоторой области пространства, не содержащей этих источников.

Если экран обеспечивает требуемое ослабление электростатического (или квазиэлектростатического) поля, но практически не ослабляет магнитостатического (или квазимагнитостатического) поля, то его называют электростатическим.

Если экран должен существенно ослаблять магнитостатическое (или квазимагнитостатическое) поле, то его называют магнитостатическим.

Если же экран должен ослаблять переменное электромагнитное поле, то экран называется электромагнитным.

Принципы действия всех видов экранов приведены в таблице.

в

Только в простейших случаях эффективность экрана определяется однозначно. К таким случаям относятся:

Экранирование полупространства от плоской электромагнитной волны бесконечным плоским однородным экраном;

Экранирование однородным шаровым экраном точечного источника, расположенного в его центре;

Экранирование однородным бесконечно протяженным цилиндрическим экраном линейного источника, лежащего на его оси.

В теории электромагнитного экранирования рассматриваются в первую очередь именно такие случаи, а реальные случаи сводятся к ним путем большей или меньшей идеализации. Естественно, что при этом в соответствующей степени страдает точность оценки.

В особо сложных случаях приходится прибегать к ряду условностей, например, определять ее для области защищаемого пространства, лежащей на достаточно большом расстоянии от экрана, для худшей точки этой области, для худшего из возможных расположений источника поля. В таких случаях точность оценки еще более снижается и можно с уверенностью судить на основании расчетов лишь о порядке наименьшей возможной эффективности.

Толщина экрана, необходимая для обеспечения заданного значения его эффективности, легко определяется из зависимости глубины проникновения от частоты для различных материалов, часто используемых при изготовлении экранов, приведены на рис. 1.

Защитное экранирование предназначено для ослабления электрических, магнитных и электромагнитных полей. Защитные экраны позволяют значительно уменьшить проникновение или полностью исключить воздействие электромагнитных полей на конструктивные элементы оборудования, электронную аппаратуру, измерительные приборы, кабели, помещения и здания энергетических объектов. Также, благодаря эффективному экранированию электрических и электронных технических средств можно подавить любые электромагнитные помехи, исходящие из них в сеть или в окружающее пространство.

Принцип действия защитных экранов

По классической схеме защитный экран размещается между источником помехи и объектом, предназначенным для экранирования.

Благодаря экранированию снижаются значения напряженности электромагнитного поля: от Е0 и Н0 непосредственно перед экраном до E1 и H1 за ним (См. Рис.1). Физическая сущность защитного экранирования объясняется созданием на поверхности экрана заряда или индуцированного тока, которые являются источниками полей, противодействующих существующим электромагнитным полям. Это равнозначно увеличению пути между приёмником и источником возникающей помехи. Эффективность защитного экранирования зависти от ряда факторов:

• Частота поля.
• Электропроводимость материала, из которого изготовлен экран.
• Магнитная проницаемость материала защитного экрана.
• Месторасположение и размеры экрана.

В дальнейшем при проведении расчётов будем исходить из положения, что экранирование осуществляется за счёт следующих факторов:

• Поглощение материалом экрана энергии электрического и магнитного поля (коэффициент затухания aSА).
• Отражение падающей электромагнитной волны материалом экрана (aSR - коэффициент затухания).

Рис. 1. Защита от воздействия электрических и магнитных полей экранированием токовых контуров, расположенных вне контура:

а – принципиальная схема расположения токовых контуров и защитного экрана S;
б – условная граница между условиями для ближнего и дальнего поля.

Результатирующий коэффициент затухания (дБ) можно вычислить по формулам:

Общий коэффициент затухания состоит из двух компонентов :

В вышеприведённых расчётах не учитываются многочисленные отражения от экрана и стен помещения. Для определения существенных взаимосвязей между расчётными коэффициентами затухания, свойствами магнитного поля, геометрическими размерами и характеристиками материала экрана следует использовать полное сопротивление. В зависимости от расстояния Х между приёмником помехи и её источником (Рис. 1 а) и частоты f в каждой из областей (Рис. 1 б), для нахождения коэффициентов затухания aSА иaSR можно применять следующие выражения:

для электрического поля в ближней зоне

коэффициент поглощения для каждой зоны равен

где и – относительная магнитная проницаемость материала и его электропроводность, тождественная коэффициенту электропроводности меди (= 5,8 107 См/м);
fб = 1 Гц – базовая частота;
d – толщина защитного экрана, отнесенная к d6 = 1 мм; хб = 1 м.

Выражения, находящиеся в квадратных скобках формул (1.4) ...(1.7), связывают между собой свойства материала и толщину экрана с коэффициентом затухания. При f = 1 Гц ординаты функций (1.4) ...(1.7) можно определить по выражениям для нахождения аSR и аSA. Зависимость между общим коэффициентом aS и частотой, при воздействии магнитного поля в ближней зоне, продемонстрирована на Рис.2. Данную зависимость можно найти при помощи суммирования значений aSR и aSА в соответствии с формулой (1.3). Зависимости aSА, aSR и aS от частоты для дальней зоны и для ближней зоны, определяемые по выражениям (1.6) и (1.7), представлены на Рис. 3. Необходимо отметить, что снижение коэффициента aSR для ближней зоны составляет 30 дБ (при увеличении частоты в 10 раз).

Ориентировочная эффективность защитных экранов может оцениваться в следующем порядке:

• Если aS < 10 дБ – экранирование недостаточно эффективно.
• Если 10 < aS < 30 дБ – обеспечиваются минимальные требования по экранированию.
• Если 30 < aS < 60 дБ – требования по экранированию обеспечены для большинства случаев.
• Если 60 < aS < 90 дБ – хороший уровень экранирования.
• Если 90 Следует помнить, что эффективность экранирования энергообъектов связана с состоянием стенки экрана.

Наличие различных дефектов (трещины, раковины, неоднородности и пр.) или технологических отверстий (проёмы для ввода кабелей и проводов, отверстия для вентиляции и обслуживания) снижает защитные свойства экрана. Кроме того, внутри экранированных устройств и помещений могут возникать резонансные эффекты (практически любой корпус прибора с токопроводящими стенками в первом приближении можно рассматривать в качестве объёмного резонатора).

Рис. 2. Принципиальная схема, отражающая зависимости коэффициентов (1), (2) и (3) от частоты магнитного поля (f) в пределах ближней зоны

Рис. 3. Принципиальная схема, отражающая зависимости между коэффициентами затухания и частотой электромагнитного поля в пределах дальней зоны и для электрического поля в пределах ближней зоны:

Материалы для изготовления защитных экранов

Для качественного экранирования применяются ферромагнитные (сплавы железа) и немагнитные металлы (медь). Защитные экраны, изготовленные на основе ферромагнитных материалов , по эффективности ослабления электрического поля при низких частотах уступают экранам из немагнитных металлов, однако позволяют уменьшать постоянные магнитные поля. При увеличении частоты воздействующего поля показатели демпфирования в отношении электрических и магнитных полей улучшаются [см. (1.7) и Рис. 2 и 3].

Например, обычные здания и другие крупные строительные сооружения даже без применения специальной защиты уменьшают внешние поля на 6 ...10 дБ, а железобетонные конструкции с приваренной стальной арматурой обеспечивают снижение воздействия внешних электромагнитных полей до 25 ...30 дБ. Немагнитные материалы создают экранирующий эффект за счет магнитных полей, образуемых вихревыми токами. Постоянное магнитное поле практически не экранируется, а низкочастотное переменное поле ослабляется в незначительной степени [см. (1.4) и Рис. 2.]. Между тем подобные экраны отлично демпфируют электрические поля [см. (1.5), (1.6) и Рис. 3].

В настоящее время применяются различные материалы и устройства для экранирования, поставляемые в виде пластин, лент, оплёток и в других формах :

• Стальные и медные пластины для изготовления экранированных корпусов, для покрытия потолков и стен помещений. Крепятся болтами или привариваются к конструктивным строительным элементам.
• Тонкая металлическая фольга из мягкомагнитных сплавов, обладающих повышенной магнитной проницаемостью. Испорльзуется для изготовления опытных образцов и серийной аппаратуры.
• Экранирование кабелей металлической лентой и металлической оплёткой.
• Плетёные металлические шланги для эффективного экранирования кабельных жгутов и кабелей.
• Сотовые металлические структуры для создания экранирующих элементов с высоким пропусканием воздушных потоков.
• Сетки из тонкой проволоки, прозрачная проводящая фольга и стёкла с металлическим напылением для комплексного высокочастотного экранирования окон.
• Тонкослойные серебряные, медные и никелевые покрытия, наносимые на корпусные детали из пластика и пластмасс.
• Пластмассовые материалы с включением проводящих элементов (нити из углерода) или добавок (металлические порошки), предназначенные для производства экранированных корпусов.
• Материалы для высокочастотной экранирующей спецодежды, содержащие вплетенные волокна из нержавеющих сталей (в частотном диапазоне 100 кГц... 40 ГГЦ коэффициент затухания может доходить до 30 дБ).

Чтобы обеспечить высокие экранирующие свойства корпусов оборудования и технологических помещений выполняется уплотнение стыков, проёмов, щелей и других мест, через которые может пройти высокочастотное излучение. Качественные уплотнения гарантируют непрерывность вихревых токов от электромагнитных полей. Для изготовления уплотняющих элементов применяются высокотехнологичные материалы, которые обладают такими свойствами, как:

• Отличная проводимость.
• Хорошая формуемость.
• Устойчивость к воздействию магнитных и электрических полей.
• Низкое контактное сопротивление с металлическими частями конструкций.

Чаще всего используются следующие виды уплотняющих изделий:

• Электропроводимые эластомеры на основе силанового каучука, поставляемые в виде пластин, трубок и кольцевых шнуров. В качестве материала для наполнителей применяется технический углерод, никелевый или серебряный порошок, посеребренная алюминиевая мелкодисперсная пудра.
• Металлические плетёные прокладки круглой и прямоугольной формы.
• Пластины на основе силиконового каучука, внутри которых находятся металлические нити с перпендикулярным расположением к поверхности.
• Проволочные оплётки, армированные эластомером.
• Токопроводящие технологические добавки, изготовленные из переработанной пластмассы и клея.
• Уплотнительные пружинящие устройства (бериллиевая бронза) для надёжного уплотнения дверей и входных групп.

Экранирование приборов, аппаратуры и помещений

Микропроцессорная аппаратура и электронные приборы размещаются как правило в металлических корпусах, которые являются своеобразным экраном от внешних электромагнитных полей. В то же время корпуса имеют окна, прорези, отверстия, которые снижают экранирующий эффект. Для соблюдения требований электромагнитной совместимости необходимо устранить указанные неоднородности. Для этих целей променяют гальваническое соединение всех стенок шкафов с применением уплотнений в виде металлических прокладок.

По всей длине соединений обеспечивается равномерная сила прижатия стенок. Для лучшего теплоотвода в шкафах предусмотрены отверстия и прорези в стенках. Электрические соединения с другими техническими устройствами и приборами выполняются только с помощью разъёмов. При правильном экранировании коэффициент затухания должен находиться в пределах 40-100 дБ. В приборах, где корпуса выполняются из пластиковых материалов, например, персональные компьютера, мониторы, контрольно-измерительные приборы, экранирование обеспечивается металлизацией поверхности частей корпуса или вкраплением металлических нитей материал корпуса.

При проведении испытаний приборов и электронных средств, при реализации надежной передачи данных по каналам связи или их хранения, во всех этих случаях требуется надежное экранирование помещений и зданий. Для следующих случаев необходимы мероприятия по комплексному экранированию помещений:

• проверка технических средств устройств для автоматизации, измерений и связи, оборудования с высоким рабочим напряжением,
• научные исследования для метрологических служб.
• реализация центров обработки данных.
• диагностическое оборудование в медицинских учреждениях.

При выполнении экранирования в ценрах обработки данных обеспечивается вместе с защитой от воздействия электромагнитных помех вычислительной техники, защита от утечек секретной информации, а также от промышленного шпионажа.
Комплексное экранирование помещений заключается в создании вокруг аппаратуры проводящей оболочки, эффективно отражающей электромагнитные поля. На современном этапе развития средства экранирования имеют модульную структуру.

Для создания полноценной защиты предназначены следующие элементы :

• Стеновые и потолковые модули (стальная или медная фольга, стальные листы).
• Электронные фильтры, предназначенные для предотвращения передачи в сети электромагнитных помех.
• Остекление из специальных светопрозрачных материалов с хорошими сглаживающими свойствами.
• Уплотнение дверей, окон проемов специализированным высокочастотным материалом.

Применяя комплексный подход к экранированию помещений можно достич хороших показателей затухания электромагнитных помех с коэффициентом от 80 до 100 дБ.

Для уменьшения воздействий высокочастотных помех на кабели и провода, для снижения электромагнитных излучений от кабелей и проводов, а также для обеспечения развязки проводов с высокой чувствительностью к помехам и содержащих помехи (при близком расположении) используются экраны для кабелей.

Экраны для кабелей

Для изготовления кабельных экранов используются конструкционные материалы с высокими проводящими свойствами (металлические оплётки из медных и алюминиевых сплавов), позволяющие существенно снизить напряжения

Однако главная роль отводится заземлению экрана. При одностороннем заземлении экрана, благодаря байпасному эффекту уменьшается поперечное напряжение, связанное с воздействием поля Е.

При 2-х стороннем заземлении экрана (Рис.4в) образуется замкнутый контур; при изменении магнитного поля Н индуктируется ток I. При этом происходит уменьшение продольного напряжения

где Zk – полное сопротивление связи для экранированного кабеля.

Если для затухания недостаточно одного защитного экрана, используют два экрана, совмещённые друг с другом и полностью изолированные между собой. Однако снова возникает проблема, каким образом обеспечить заземление внутреннего экрана.

При 2-х стороннем заземлении (Рис. 4г) продольное напряжение рассчитывает по формуле:

Техника заземления в системах промышленной автоматизации сильно различается для гальванически связанных и гальванически развязанных цепей. Большинство методов, описанных в литературе, относится к гальванически связанным цепям, доля которых в последнее время существенно уменьшилась в связи с резким падением цен на изолирующие DC-DC преобразователи.

3.5.1. Гальванически связанные цепи

Примером гальванически связанной цепи является соединение источника и приемника стандартного сигнала 0…5 В (рис. 3.95 , рис. 3.96). Чтобы пояснить, как правильно выполнить заземление, рассмотрим вариант неправильного (рис. 3.95) и правильного (рис. 3.96 , монтажа. На рис. 3.95 допущены следующие ошибки:

Перечисленные ошибки приводят к тому, что напряжение на входе приемника равно сумме напряжения сигала и напряжения помехи . Для устранения этого недостатка в качестве проводника заземления можно использовать медную шину большого сечения, однако лучше выполнить заземление так, как показано на рис. 3.96 , а именно:

Общим правилом ослабления связи через общий провод заземления является деление земель на аналоговую, цифровую, силовую и защитную с последующим их соединением только в одной точке. При разделении заземлений гальванически связанных цепей используется общий принцип: цепи заземления с большим уровнем помех должны выполняться отдельно от цепей с малым уровнем помех, а соединяться они должны только в одной общей точке. Точек заземления может быть несколько, если топология такой цепи не приводит к появлению участков "грязной" земли в контуре, включающем источник и приемник сигнала, а также если в цепи заземления не образуются замкнутые контуры, по которым циркулирует ток, наведенный электромагнитной помехой.

Недостатком метода разделения проводников заземления является низкая эффективность на высоких частотах, когда большую роль играет взаимная индуктивность между рядом идущими проводниками заземления, которая только заменяет гальванические связи на индуктивные, не решая проблемы в целом.

Большая длина проводников приводит также к увеличению сопротивления заземления, что важно на высоких частотах. Поэтому заземление в одной точке используется на частотах до 1 МГц, свыше 10 МГц заземлять лучше в нескольких точках, в промежуточном диапазоне от 1 до 10 МГц следует использовать одноточечную схему, если наиболее длинный проводник в цепи заземления меньше 1/20 от длины волны помехи. В противном случае используется многоточечная схема [Барнс ].

Заземление в одной точке часто используется в военных и космических устройствах [Барнс ].

3.5.2. Экранирование сигнальных кабелей

Рассмотрим заземление экранов при передаче сигнала по витой экранированной паре, поскольку этот случай наиболее типичен для систем промышленной автоматизации.

Если частота помехи не превышает 1 МГц, то кабель нужно заземлять с одной стороны. Если его заземлить с двух сторон (рис. 3.97), то образуется замкнутый контур, который будет работать как антенна, принимая электромагнитную помеху (на рис. 3.97 путь тока помехи показан штриховой линией). Ток, протекающий по экрану, является источником индуктивных наводок на соседних проводах и проводах, находящихся внутри экрана. Хотя магнитное поле тока оплетки внутри экрана теоретически равно нулю, но вследствие технологического разброса при изготовлении кабеля, а также ненулевого сопротивления оплетки наводка на провода внутри экрана может быть значительной. Поэтому экран нужно заземлять только с одной стороны, причем со стороны источника сигнала.

Оплетку кабеля надо заземлять со стороны источника сигнала. Если заземление сделать со стороны приемника (рис. 3.98), то ток помехи будет протекать по пути, показанному на рис. 3.98 штриховой линией, т.е. через емкость между жилами кабеля, создавая на ней и, следовательно, между дифференциальными входами, напряжение помехи. Поэтому заземлять оплетку надо со стороны источника сигнала (рис. 3.99). В этом случае путь для прохождения тока помехи отсутствует.

Если источник сигнала не заземлен (например, термопара), то заземлять экран можно с любой стороны, т.к. в этом случае замкнутый контур для тока помехи не образуется.

На частотах более 1 МГц увеличивается индуктивное сопротивление экрана и токи емкостной наводки создают на нем большое падение напряжения, которое может передаваться на внутренние жилы через емкость между оплеткой и жилами. Кроме того, при длине кабеля, сравнимом с длиной волны помехи (длина волны помехи при частоте 1 МГц равна 300 м, на частоте 10 МГц - 30 м) возрастает сопротивление оплетки (см. раздел Модель «земли»), что резко повышает напряжение помехи на оплетке. Поэтому на высоких частотах оплетку кабеля надо заземлять не только с обеих сторон, но и в нескольких точках между ними (рис. 3.100). Эти точки выбирают на расстоянии 1/10 длины волны помехи одна от другой. При этом по оплетке кабеля будет протекать часть тока , передающего помеху в центральную жилу через взаимную индуктивность. Емкостной ток также будет протекать по пути, показанному на рис. 3.98 , однако высокочастотная компонента помехи будет ослаблена. Выбор количества точек заземления кабеля зависит от разницы напряжений помехи на концах экрана, частоты помехи, требований к защите от ударов молнии или от величины токов, протекающих через экран в случае его заземления.

В качестве промежуточного варианта можно использовать второе заземление экрана через емкость (рис. 3.99). При этом по высокой частоте экран получается заземленным с двух сторон, по низкой частоте - с одной. Это имеет смысл в том случае, когда частота помехи превышает 1 МГц, а длина кабеля в 10…20 раз меньше длины волны помехи, т.е. когда еще не нужно выполнять заземление в нескольких промежуточных точках. Величину емкости можно рассчитать по формуле , где - верхняя частота границы спектра помехи, - емкостное сопротивление заземляющего конденсатора (доли Ома). Например, на частоте 1 МГц конденсатор емкостью 0,1 мкФ имеет сопротивление 1,6 Ом. Конденсатор должен быть высокочастотным, с малой собственной индуктивностью.

Для качественного экранирования в широком спектре частот используют двойной экран (рис. 3.101) [Zipse ]. Внутренний экран заземляют с одной стороны, со стороны источника сигнала, чтобы исключить прохождение емкостной помехи по механизму, показанному на рис. 3.98 , а внешний экран уменьшает высокочастотный наводки.

Во всех случаях экран должен быть изолирован, чтобы предотвратить случайные его контакты с металлическими предметами и землей.

Напомним, что частота помехи - это частота, которую могут воспринимать чувствительные входы средств автоматизации. В частности, если на входе аналогового модуля имеется фильтр, то максимальная частота помехи, которую надо учитывать при экранировании и заземлении, определяется верхней граничной частотой полосы пропускания фильтра.

Поскольку даже при правильном заземлении, но длинном кабеле помеха все равно проходит через экран, то для передачи сигнала на большое расстояние или при повышенных требованиях к точности измерений сигнал лучше передавать в цифровой форме или через оптический кабель. Для этого можно использовать, например, модули аналогового ввода RealLab! серии с цифровым интерфейсом RS-485 или оптоволоконные преобразователи интерфейса RS-485, например типа SN-OFC-ST-62.5/125 фирмы RealLab! .

Нами было проведено экспериментальное сравнение различных способов подключения источника сигнала (терморезистора сопротивлением 20 КОм) через экранированную витую пару (0,5 витка на сантиметр) длиной 3,5м. Был использован инструментальный усилитель RL-4DA200 с системой сбора данных RL-40AI фирмы RealLab!. Коэффициент усиления канала усиления был равен 390, полоса пропускания 1 КГц. Вид помехи для схемы рис. 3.102 -а представлен на рис. 3.103 .

3.5.4. Экраны кабелей на электрических подстанциях

На электрических подстанциях на оплетке (экране) сигнального кабеля автоматики, проложенного под высоковольтными проводами на уровне земли и заземленного с одной стороны, может наводиться напряжение величиной в сотни Вольт во время коммутации тока выключателем. Поэтому с целью электробезопасности оплетку кабеля заземляют с двух сторон.

Для защиты от электромагнитных полей с частотой 50 Гц экран кабеля также заземляют с обеих сторон. Это оправдано в случаях, когда известно, что электромагнитная наводка с частотой 50 Гц больше, чем наводка, вызванная протеканием выравнивающего тока через оплетку.

3.5.5. Экраны кабелей для защиты от молнии

Для защиты от магнитного поля молнии сигнальные кабели систем автоматизации, проходящие по открытой местности, должны быть проложены в металлических трубах из ферромагнитного материала, например, стали. Трубы играют роль магнитного экрана [Vijayaraghavan ]. Нержавеющую сталь использовать нельзя, поскольку этот материал не является ферромагнитным. Трубы прокладывают под землей, а при наземном расположении они должны быть заземлены примерно через каждые 3 метра [Zipse ]. Кабель должен быть экранирован и экран заземлен. Заземление экрана должно быть произведено очень качественно с минимальным сопротивлением на землю.

Внутри здания магнитное поле ослабляется в железобетонных зданиях и не ослабляется в кирпичных.

Радикальным решением проблем защиты от молнии является применение оптоволоконного кабеля, который стоит уже достаточно дешево и легко подключается к интерфейсу RS-485, например, через преобразователи типа SN-OFC-ST-62.5/125 .

3.5.6. Заземление при дифференциальных измерениях

Если источник сигнала не имеет сопротивления на землю, то при дифференциальном измерении образуется "плавающий вход" (рис. 3.105). На плавающем входе может наводиться статический заряд от атмосферного электричества (см. также раздел "Виды заземлений") или входного тока утечки операционного усилителя. Для отведения заряда и тока на землю потенциальные входы модулей аналогового ввода обычно содержат внутри себя резисторы сопротивлением от 1 МОм до 20 МОм, соединяющие аналоговые входы с землей. Однако при большом уровне помех или большом сопротивлении источника сигнала сопротивление 20 МОм может оказаться недостаточным и тогда необходимо дополнительно использовать внешние резисторы сопротивлением от десятков кОм до 1 МОм или конденсаторы с таким же сопротивлением на частоте помехи (рис. 3.105).

3.5.7. Интеллектуальные датчики

В последнее время получили быстрое распространение и развитие так называемые интеллектуальные датчики, содержащие микроконтроллер для линеаризации характеристики преобразования датчика (см., например, "Датчики температуры, давления, влажности"). Интеллектуальные датчики выдают сигнал в цифровой или аналоговой форме [Caruso ]. Вследствие того, что цифровая часть датчика совмещена с аналоговой, при неправильном заземлении выходной сигнал имеет повышенный уровень шума.

Некоторые датчики, например, фирмы Honeywell, имеют ЦАП с токовым выходом и поэтому требуют подключения внешнего сопротивления нагрузки (порядка 20 кОм [Caruso ]), поэтому полезный сигнал в них получается в форме напряжения, падающего на нагрузочном резисторе при протекании выходного тока датчика.

шкафы соединены между собой, что создает замкнутый контур в цепи заземления, см. рис. 3.69 , раздел "Защитное заземление зданий" , "Заземляющие проводники" , "Электромагнитные помехи" ;

проводники аналоговой и цифровой земли в левом шкафу на большом участке идут параллельно, поэтому на аналоговой земле могут появиться индуктивные и емкостные наводки от цифровой земли;

блок питания (точнее, его отрицательный вывод) соединен с корпусом шкафа в ближайшей точке, а не на клемме заземления, поэтому по корпусу шкафа течет ток помехи, проникающий через трансформатор блока питания (см. рис. 3.62 , );

используется один блок питания на два шкафа, что увеличивает длину и индуктивность проводника заземления;

в правом шкафу выводы земли подсоединены не к клемме заземления, а непосредственно к корпусу шкафа. При этом корпус шкафа становится источником индуктивной наводки на все провода, проходящие вдоль его стен;

в правом шкафу, в среднем ряду, аналоговая и цифровая земли соединены прямо на выходе блоков, что неправильно, см. рис. 3.95 , рис. 3.104 .

Перечисленные недостатки устранены на рис. 3.108 . Дополнительным улучшением разводки в этом примере было бы применение отдельного проводника заземления для наиболее чувствительных аналоговых модулей ввода.

В пределах шкафа (стойки) желательно группировать аналоговые модули отдельно, цифровые - отдельно, чтобы при прокладке проводов в кабельном канале уменьшить длину участков параллельного прохождения цепей цифровой и аналоговой земли.

3.5.9. Распределенные системы управления

В системах управления, распределенных по некоторой территории с характерными размерами в десятки и сотни метров, нельзя использовать модули ввода без гальванической развязки. Только гальваническая развязка позволяет соединять цепи, заземленные в точках с разными потенциалами.

Кабели, проходящие по открытой местности, должны быть защищены от магнитных импульсов во время грозы (см. раздел "Молния и атмосферное электричество" , "Экраны кабелей для защиты от молнии") и магнитных полей при коммутации мощных нагрузок (см. раздел "Экраны кабелей на электрических подстанциях"). Особое внимание надо уделить заземлению экрана кабеля (см. раздел "Экранирование сигнальных кабелей"). Радикальным решением для территориально распределенной системы управления является передача информации по оптическому волокну или радиоканалу.

Неплохие результаты можно получить, отказавшись от передачи информации по аналоговым стандартам в пользу цифровых. Для этого можно использовать модули распределенной системы управления RealLab! серии NL фирмы Reallab! . Суть этого подхода заключается в том, что модуль ввода располагают возле датчика, уменьшая тем самым длину проводов с аналоговыми сигналами, а в ПЛК передается сигнал по цифровому каналу. Разновидностью этого подхода является применение датчиков со встроенными в них АЦП и цифровым интерфейсом (например, датчиков серии NL-1S).

3.5.10. Чувствительные измерительные цепи

Для измерительных цепей с высокой чувствительностью в плохой электромагнитной обстановке лучшие результаты дает применение "плавающей" земли (см. раздел "Виды заземлений") совместно с батарейным питанием [Floating ] и передачей информации по оптоволокну.

3.5.11. Исполнительное оборудование и приводы

Цепи питания двигателей с импульсным управлением, двигателей сервоприводов, исполнительных устройств с ШИМ-управлением должны быть выполнены витой парой для уменьшения магнитного поля, а также экранированы для снижения электрической компоненты излучаемой помехи. Экран кабеля должен быть заземлен с одной стороны. Цепи подключения датчиков таких систем должны быть помещены в отдельный экран и по возможности пространственно отдалены от исполнительных устройств.

Заземление в промышленных сетях

Промышленная сеть на основе интерфейса RS-485 выполняется экранированной витой парой с обязательным применением модулей гальванической развязки рис. 3.110). Для небольших расстояний (порядка 10 м) при отсутствии поблизости источников помех экран можно не использовать. При больших расстояниях (стандарт допускает длину кабеля до 1,2 км) разница потенциалов земли в удаленных друг от друга точках может достигать несколько единиц и даже десятков вольт (см. раздел "Экранирование сигнальных кабелей"). Поэтому, чтобы предотвратить протекание по экрану тока, выравнивающего эти потенциалы, экран кабеля нужно заземлять только в одной точке (безразлично, в какой). Это также предотвратит появление замкнутого контура большой площади в цепи заземления, в котором за счет электромагнитной индукции может наводится ток большой величины при ударах молнии или коммутации мощных нагрузок. Этот ток через взаимную индуктивность наводит на центральной паре проводов э. д. с., которая может вывести из строя микросхемы драйверов порта.

При использовании неэкранированного кабеля на нем может наводиться большой статический заряд (несколько киловольт) за счет атмосферного электричества, который может вывести из строя элементы гальванической развязки. Для предотвращения этого эффекта изолированную часть устройства гальванической развязки следует заземлить через сопротивление, например, 0,1...1 МОм (на рис. 3.110 показано штриховой линией).

Особенно сильно проявляются описанные выше эффекты в сетях Ethernet с коаксиальным кабелем, когда при заземлении в нескольких точках (или отсутствии заземления) во время грозы выходят из строя сразу несколько сетевых Ethernet-плат.

В сетях Ethernet с малой пропускной способностью (10 Mбит/с) заземление экрана следует выполнять только в одной точке. В Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1 Гбит/с) заземление экрана следует выполнять в нескольких точках, пользуясь рекомендациями раздел "Экранирование сигнальных кабелей"

При прокладке кабеля на открытой местности нужно использовать все правила, описанные в разделе "Экранирование сигнальных кабелей"

3.5.12. Заземление на взрывоопасных объектах

На взрывоопасных промышленных объектах (см. раздел "Автоматизация опасных объектов") при монтаже цепей заземления многожильным проводом не допускается применение пайки для спаивания жил между собой, поскольку вследствие хладотекучести припоя возможно ослабление мест контактного давления в винтовых зажимах.

Экран кабеля интерфейса RS-485 заземляется в одной точке, вне взрывоопасной зоны. В пределах взрывоопасной зоны он должен быть защищен от случайного соприкосновения с заземленными проводниками. Искробезопасные цепи не должны заземляться, если этого не требуют условия работы электрооборудования (ГОСТ Р 51330.10, раздел "Экранирование сигнальных кабелей").

3.6. Гальваническая развязка

Гальваническая развязка (изоляция) цепей является радикальным решением большинства проблем, связанных с заземлением, и ее применение фактически стало стандартом в системах промышленной автоматизации.

Для осуществления гальванической развязки необходимо выполнить подачу энергии в изолированную часть цепи и обмен с ней сигналами. Подача энергии выполняется с помощью развязывающего трансформатора (в DC-DC или AC-DC преобразователях) или с помощью автономных источником питания: гальванических батарей и аккумуляторов. Передача сигнала осуществляется через оптроны и трансформаторы, элементы с магнитной связью, конденсаторы или оптоволокно.

Основная идея гальванической развязки заключается в том, что в электрической цепи полностью устраняется путь, по которому возможна передача кондуктивной помехи.

Гальваническая изоляция позволяет решить следующие проблемы:

уменьшает практически до нуля напряжение синфазной помехи на входе дифференциального приемника аналогового сигнала (например, на рис. 3.73 синфазное напряжение на термопаре относительно Земли не влияет на дифференциальный сигнал на входе модуля ввода);

защищает входные и выходные цепи модулей ввода и вывода от пробоя большим синфазным напряжением (например, на рис. 3.73 синфазное напряжение на термопаре относительно Земли может быть как угодно большим, если оно не превышает напряжение пробоя изоляции).

Для применения гальванической развязки система автоматизации делится на автономные изолированные подсистемы, обмен информацией между которыми выполняется с помощью элементов гальванической развязки. Каждая подсистема имеет свою локальную землю и локальный источник питания. Подсистемы заземляют только для обеспечения электробезопасности и локальной защиты от помех.

Основным недостатком цепей с гальванической развязкой является повышенный уровень помех от DC- DC преобразователя, который, однако, для низкочастотных схем можно сделать достаточно малым с помощью цифровой и аналоговой фильтрации. На высоких частотах емкость подсистемы на землю, а также проходная емкость элементов гальванической изоляции являются фактором, ограничивающим достоинства гальванически изолированных систем. Емкость на землю можно уменьшить, применяя оптический кабель и уменьшая геометрические размеры изолированной системы.

При использовании гальванически развязанных цепей понятие "напряжение изоляции " часто трактуется неправильно. В частности, если напряжение изоляции модуля ввода составляет 3 кВ, это не означает, что его входы могут находиться под таким высоким напряжением в рабочих условиях. В зарубежной литературе для описания характеристик изоляции используют три стандарта: UL1577, VDE0884 и IEC61010-01, но в описаниях устройств гальванической развязки не всегда даются на них ссылки. Поэтому понятие "напряжение изоляции" трактуется в отечественных описаниях зарубежных приборов неоднозначно. Главное различие состоит в том, что в одних случаях речь идет о напряжении, которое может быть приложено к изоляции неограниченно долго (рабочее напряжение изоляции) , в других случаях речь идет об испытательном напряжении (напряжение изоляции ), которое прикладывается к образцу в течение от 1 мин. до нескольких микросекунд. Испытательное напряжение может в 10 раз превышать рабочее и предназначено для ускоренных испытаний в процессе производства, поскольку напряжение, при котором наступает пробой, зависит от длительности тестового импульса.

табл. 3.26 показывает связь между рабочим и испытательным (тестовым) напряжением по стандарту IEC61010-01. Как видно из таблицы, такие понятия, как рабочее напряжение, постоянное, среднеквадратическое или пиковое значение тестового напряжения могут отличаться очень сильно.

Электрическая прочность изоляции отечественных средств автоматизации испытывается по ГОСТ 51350 или ГОСТ Р МЭК 60950-2002 синусоидальным напряжением с частотой 50 Гц в течение 60 сек при напряжении, указываемом в руководстве по эксплуатации как "напряжение изоляции". Например, при испытательном напряжении изоляции 2300 В рабочее напряжение изоляции составляет всего 300 В (табл. 3.26 Действующее значение, 50/60 Гц,

1 мин.

Экранированный кабель используется в случаях, когда необходима качественная защита от электромагнитных полей, которые возникают из-за проходящих по кабелю токов; также экранирование образует симметричное электрическое поле вокруг токопроводящей жилы. Бывает и обратная ситуация, когда экранирование используется для защиты передаваемого сигнала от внешних помех. Чаще всего экранирующая оболочка изготавливается из металлических лент, фольги или электропроводящей кабельной бумаги.

Плюсы экранирования

Целесообразность экранирования кабеля и тип экрана определяется исходя из будущих условий эксплуатации, а также технических характеристик кабеля. Экранирующая оболочка улучшает прочность и надежность изоляции, защищает от негативных воздействий внешней среды, а при использовании в муфте минимизирует вероятность образования электрических разрядов на оболочке кабеля.

Особенности использования экранированных кабелей

Экранирующая оболочка из тонкой металлической ленты (алюминиевой или медной) используется, как правило, для работы с током силой до 50А. Если есть необходимость в силовом экранированном кабеле, то в этом случае экран должен изготавливаться из медной проволоки увеличенного диаметра. Для кабелей, рассчитанных на среднее напряжение, иногда используется комбинированная оболочка из медной проволоки и металлической ленты. Для выравнивания напряженности электрического поля в силовых кабелях класса 6-10 кВ используются электропроводящие экраны.

Виды экранированных кабелей:

1. Силовые кабели

Экранированный силовой кабель является, пожалуй, одним из наиболее распространенных видов кабелей. Он может использоваться для работы с напряжением 6-10 кВ. Экранирующая оболочка такого кабеля создается с таким расчетом, чтобы защитить внешнюю среду от возникающих внутри кабеля электромагнитных полей. Популярные марки силовых кабелей – ПвП (медная кабельная жила) и АПвП (алюминиевая кабельная жила). В данном случае экранирующей оболочкой служит слой из токопроводящей пероксидносшиваемой пленки, а также оболочка из медной ленты и проволоки. При этом сечение экранирующего слоя определяется исходя из планируемой токовой нагрузки.

2. Комбинированные кабели (кабель управления и силовой кабель в единой оболочке)

Распространенными марками комбинированного кабеля являются КГПЭУ и КГЭУ. Используются в системах промышленной автоматизации, а также для подключения передвижных машин (экскаваторов, самоходных вагонов) к электросети. Экраном служит электропроводящая резина (КГЭУ) или алюмолавсановая лента вместе с оплеткой из медной проволоки (КГПЭУ).

3. Контрольные кабели

Контрольные экранированные кабели используются для передачи информации о состоянии и работе контролируемых объектов, приборов и установок, доступ к которым ограничен. Марки: КВВГ , КГВЭВ, КВВГЭ, АКВВГЭ и др. Экранирующий слой – обмотка из тонкой медной фольги или проволоки.

4. Кабели сигнально-блокировочные

Кабели этого типа используются в кабельных системах со строгими требованиями к защите сигнала: измерительные приборы, сигнализация, охранные и противопожарные системы и др. Марки сигнально-блокировочных кабелей: СБВГ, СБПБГ, СББбШв. Для экранирования сигнально-блокировочных кабелей применяется алюмополиэтиленовая лента .

5. Кабели связи , LAN и пр.

Что касается кабелей связи, а также кабелей, используемых в компьютерных сетях, то наибольшее распространение получили различные марки кабеля UTP («витая пара»). В зависимости от конкретного типа они бывают экранированы медной оплеткой, фольгой или комбинированное экранирование.