Литиевые батарейки Fanso в беспроводных датчиках пожарно-охранной сигнализации

Надежный элемент питания является неотъемлемой частью беспроводных пожарно-охранных систем: именно от него зависит работоспособность датчиков, а значит – и безопасность объекта. Одним из поставщиков таких элементов является компания Fanso.
2953
В избранное

Надежный элемент питания является неотъемлемой частью беспроводных пожарно-охранных систем: именно от него зависит работоспособность датчиков, а значит – и безопасность объекта. Одним из поставщиков таких элементов является компания Fanso.

Развитие современных технологий и появление новых стандартов беспроводной передачи данных позволяют с каждым годом все больше сократить количество проводов в системах автоматизации, безопасности, системах «умный дом». И хотя значительный процент устройств в подобных системах все еще имеет проводное подключение, базирующиеся на беспроводной передаче данных датчики уже плотно вошли в нашу жизнь. В частности, это относится к системам пожарно-охранной сигнализации.

Беспроводные системы пожарно-охранной сигнализации (рисунок 1) работают в диапазонах 433 МГц, 868 МГц и иногда 2,4 МГц, и имеют ряд преимуществ перед проводными аналогами:

  • Надежность. Беспроводные датчики подобных систем оснащаются защитой от помех, а отсутствие кабелей позволяет снизить до минимума возможность их физического повреждения.
  • Экономия. Благодаря беспроводной передаче данных и автономному питанию отсутствует необходимость прокладки кабелей, что позволяет сэкономить на монтаже и стоимости материала.
  • Простая установка и настройка. Данный тип систем легко подключить и настроить без обращения к специалистам или применения дополнительного оборудования.
  • Универсальность. Беспроводные системы пожарно-охранной сигнализации являются идеальным вариантом для использования на передвижных объектах, таких как крупногабаритный транспорт, поезда, «дома на колесах».

Внешний вид беспроводной системы пожарно-охранной сигнализации

Рис. 1. Внешний вид беспроводной системы пожарно-охранной сигнализации

Еще одним немаловажным преимуществом беспроводных систем является энергонезависимость. Датчики и другие узлы системы не зависят от наличия и величины напряжения в сети, так как работают от встроенных батареек или аккумуляторов. К выбору элементов питания для таких устройств следует подходить с расчетом условий и длительности эксплуатации системы, ведь именно от элемента питания в основном и зависит ее работоспособность, а значит и безопасность охраняемого объекта.

Режимы работы автономного элемента питания в пожарно-охранных системах

Один из главных вопросов, которые следует разрешить при запуске в эксплуатацию беспроводных систем – это длительность автономной работы узла системы (рисунок 2) без замены источника питания. Это время зависит от множества факторов: частотного диапазона, выходной мощности приемопередатчика, мощности звукового оповещателя, энергоемкости источника, энергопотребления контроллера и так далее.

Пример пожарного оповещателя

Рис. 2. Пример пожарного оповещателя

Согласно СП5.13130.2009 Изм.1 (Изм. 1 внесено от 01.06.2011 г), пункт 15.3, бесперебойное питание электроприемников для АПС (автоматической пожарной сигнализации) должно обеспечиваться батареями или блоками бесперебойного питания для энергоснабжения указанных электроприемников в дежурном режиме в течение 24 часов и 1 часа в тревожном режиме.

В то же время в НПБ 88-2001 (дата введения в действие 1 января 2002 г), который был принят взамен СНИП 2.04.09-84, НПБ 21-98, НПБ 22-96, НПБ 56-86, согласно пункту 14.3, бесперебойное питание электроприемников для автоматической пожарной сигнализации должно обеспечиваться в дежурном режиме в течение 24 часов и в тревожном режиме – в течение 3 часов.

Однако СП5.13130.2009 Изм. 1. считается более весомым, и при расчете систем, как правило, оперируют именно им.

Таким образом, исходя из СП5.13130.2009, можно получить простую формулу расчета необходимой емкости батареи (формула 1)

$$C=K_{ст}\times \left(\sum{I_{н1}}\times 24+\sum{I_{н2}}\times 1 \right),\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

где:

  • Iн1 – ток потребления в дежурном режиме, А;
  • Iн2 – ток потребления в режиме тревоги, А;
  • Kст – коэффициент старения (данный коэффициент определяется посредством графика зависимости емкости батареи от срока службы, в общем случае, принято считать коэффициент равным 1,25).

Потребляемые токи узла АПС, как правило, указаны в соответствующей документации на прибор.

Приведенный выше расчет прост, но недостаточно точен, так как потребляемые токи указываются производителем с некоторым запасом, который может доходить до 30%. Если стоит задача более точного расчета емкости батареи для конкретного прибора, или же расчет емкости батареи ведется для устройства, находящегося в разработке, следует в первую очередь обращать внимание на основной энергопотребитель подобных решений – приемопередатчик.

При штатной работе приемопередатчик может находиться в одном из пяти состояний (рисунок 3).

 Временная диаграмма потребления датчика

Рис. 3. Временная диаграмма потребления датчика

Режим сна – основной режим для подобных систем. В нем потребление минимально и составляет около 1 мкА.

Режим измерений. Микроконтроллер периодически просыпается и производит измерения. При этом потребление резко возрастает и зависит от частоты измерений. В данном режиме осуществляется опрос датчика микроконтроллером и последующие вычисления: усреднение, линеаризация и так далее. Средний потребляемый ток в данном режиме составляет около 1 мА.

Передача и прием сообщений – наиболее энергозатратный режим работы. При передаче сообщения потребление возрастает до ~15…20 мА (10 дБм), а при приеме – до ~5…10 мА. Очевидно, что чем чаще происходит радиообмен сообщениями, тем выше потребление и меньше срок службы. Еще одним негативным фактором может стать потеря сообщений, так как в этом случае требуется повторная передача. Для нормального качества связи уровень потерь не должен превышать 5%. Среднее распределение тока потребления во время процесса передачи сообщения отображено на рисунке 4.

Динамика изменения тока потребления во время передачи сообщения

Рис. 4. Динамика изменения тока потребления во время передачи сообщения

Звуковое оповещение. При включении сирены мощность потребления неизбежно возрастает и зависит непосредственно от мощности динамика.

Включение датчика. При переходе из спящего состояния в один из активных режимов системе требуется некоторое время на инициализацию. Потребление в данном режиме несущественно и им можно пренебречь при расчете.

При разработке беспроводного устройства стоит подбирать приемопередатчики, в которых бы сочетались высокая чувствительность и адаптированный протокол обмена данными.

Зная ток потребления основных узлов устройства, а также время, в течение которого планируется его эксплуатация, можно рассчитать емкость батарейки. Однако рассчитанной емкости недостаточно для окончательного выбора источника питания. Помимо нее, батареи имеют ряд других немаловажных характеристик:

Напряжение. Данный параметр зависит от вида элемента питания и подбирается согласно требованиям устройства, в частности, литиевые батарейки рассчитаны на 3 В, хотя встречаются модели и на 1,5 В.

Максимальный ток разряда. Помимо напряжения, также необходимо учесть требования устройства по току. Как правило, в документации производители батареек указывают значения максимального тока разряда в непрерывном и импульсном режимах работы.

Внутреннее сопротивление определяет максимальное значение токоотдачи элемента питания: чем меньше внутреннее сопротивление элемента, тем выше его токоотдача.

Саморазряд присущ всем химическим элементам питания и является неизбежным явлением. Саморазряд возрастает, когда устройство не эксплуатируется, а одними из главных факторов, влияющих на эту характеристику, являются резкие перепады температур и эксплуатация при температуре ниже 0ºС. Также влияние на саморазряд оказывает наличие примесей в питающем элементе, возникающих в процессе производства, и устойчивость к коррозии применяемых материалов, например, стеклянных изоляторов.

Диапазон рабочих температур. Температура, при которой батарея сохраняет свою оптимальную производительность, должна составлять -25…50ºС. Для теплых регионов температурный диапазон может быть 0…50ºС.

Надежность. Элементы питания, используемые для противопожарных систем, должны обладать должной степенью надежности. Она зависит от химического состава элемента, производителя, а также способности работать в предполагаемых условиях. Например, в высокотемпературной среде батарейки должны иметь защиту от перегрева.

Типы батареек

Батарейка обладает множеством параметров, совокупность которых определяет ее пригодность для использования в беспроводных пожарно-охранных системах. Большая часть этих параметров определяется химическим составом батарейки.

До недавнего времени наиболее популярным источником питания для беспроводных систем благодаря малой стоимости являлись солевые батарейки. Анод данных элементов питания изготавливается из двуокиси марганца, а катод из цинка. Однако сейчас такие их недостатки как высокий саморазряд, невозможность применения при низких температурах и малый срок работы стали вытеснять достоинства низкой цены. В связи с этим на смену солевым элементам приходят алкалиновые (щелочные) и литиевые. Именно последние являются наиболее перспективными с точки зрения применения в беспроводных системах, и хотя солевые элементы все еще присутствуют в устройствах данного типа, с каждым годом их количество сокращается, а производители пожарно-охранных систем делают упор на литиевые элементы питания.

Литиевые элементы питания доступны в различных форматах, таких как «таблетка», цилиндрические (бобинные и рулонные), призматическая форма. Существует несколько типов их электрохимической системы, где в качестве катода выступают различные химические соединения (Li/MnO2, Li/CuO, Li/SO2, Li/FeS2, Li/CFn, Li/SOCl2), прямо влияющие на конечные характеристики батарейки. Общим для всех данных батареек является то, что анод изготавливается из металлического лития, который является одним из наиболее активных элементов и имеет наивысший отрицательный потенциал относительно других металлов. Применение этого материала в качестве анода позволило достигнуть наибольшего напряжения при максимально компактных размерах и самой высокой удельной плотности энергии по сравнению с элементами питания, базирующимися на других химических соединениях. Батарейки на основе лития способны работать в течение 10…12 лет, имеют саморазряд менее 0,08% в месяц, а также сохраняют работоспособность при низких и высоких температурах.

Наиболее распространенным решением в системах беспроводной пожарно-охранной сигнализации являются литий-тионилхлоридные батарейки (Li/SOCl2). Номинальное выходное напряжение данных элементов питания составляет 3,3…3,5 В, диапазон рабочих температур варьируется от -50…85/130°С, саморазряд составляет 1,5…2% в год. Кроме того, производителями данного типа элементов предусмотрена защита от детонации в виде термовыключателя, плавких предохранителей и клапана избыточного давления. Сочетание преимуществ данного типа элементов делает их наиболее предпочтительным решением для систем, требующих длительной эксплуатации при низком потреблении тока и сохранении постоянного уровня напряжения.

Сравнение энергии систем литиевых батареек показано на рисунке 5. На диаграмме область под каждой кривой представляет плотность энергии системы. Диаграмма показывает превосходство литий-тионилхлоридных батареек, которые имеют самую большую плотность и самый высокий уровень напряжения – 3,6 В.

Сравнительные характеристики объемной удельной энергии литиевых батареек

Рис. 5. Сравнительные характеристики объемной удельной энергии литиевых батареек

Одним из надежных производителей Li/SOCl2-батареек, зарекомендовавшим себя как на мировом, так и на российском рынке, является китайская компания Fanso.

Литиевые батарейки компании Fanso

Компания Fanso (Wuhan Fanso Technology Co., Ltd) – один из наиболее конкурентоспособных китайских производителей первичных литиевых химических источников тока, в том числе – литиевых батареек для пожарно-охранных систем. Основные сферы деятельности компании – это разработка и производство литий-тионилхлоридных (LiSOCl2) и литий-диоксидмарганцевых (LiMnO2) источников питания (рисунок 6).

Продукция компании Fanso

Рис. 6. Продукция компании Fanso

С 2016 года контрольный пакет акций компании Fanso принадлежит группе EVE Energy, которая занимается производством батарей и аккумуляторов по всему миру, однако производимые компанией Fanso товары выпускаются под прежним брендом. Продукция компании изготавливается на 14 производственных линиях с выпуском до 28 миллионов изделий в год. Компания сертифицирована по стандарту менеджмента качества ISO9001. Вся она соответствует требованиям стандартов UL, CE, RoHs и UN. Продукты компании успешно зарекомендовали себя на европейском рынке (включая Россию) и внутреннем рынке Китая.

Сферы применения продукции Fanso довольно широки и включают в себя как бытовую сферу, так и специальные среды применения, такие как военная техника, нефте-газодобыча, научные исследования и так далее. Для каждой сферы применения компания предлагает источники питания, обладающие предпочтительными для данной области параметрами, и выпускает специальные линейки для областей, предъявляющих к элементам питания особые требования, например, способность работать при высоких температурах, подержание постоянного напряжения и так далее.

В качестве решений, подходящих к использованию в пожарно-охранных сигнализациях, компания предлагает следующие продукты: CP9V, ER14335M, ER14250, ER34615M и CP502440, а также ER14505H и ER14505M, ER34615H. Данные продукты широко используются в различных дымоуловителях и прочих системах безопасности как в обычных условиях применения (в жилом доме, квартире, офисе), так и в условиях повышенной жесткости (в шахтах, на кораблях, в буровых установках).

Подробные характеристики приведенных выше элементов питания отображены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики элементов питания, рекомендуемых Fanso для применения в пожарно-охранных системах

Наименование Форм-фактор (IEC) Размеры, мм Вес, г Ном. напряже-
ние, В
Ном. емкость/ток, мА⋅ч/мА Макс. непрерывный ток разряда, мА Макс. импульсный ток разряда, мА Рабочая темпера-
тура, °С
Напряжение на выходе, В
ER9V 3ER14250 IEC размер: 9V Длина: 49,1, ширина: 26,8/17,4 31 9 1200/1,0 25 100 -55…85 6
CP9V 3ER14250 IEC размер: 9V Длина: 49,5; ширина: 27,3; высота: 18,0 29 9 1200/1,0 300 200 -40…60 5,4
ER14335M 2/3AA Диаметр: 14,5; длина: 33,5 13 3,6 1350/1,0 150 1000 -55…85 2
ER14250H 1/2AA Диаметр: 14,5; длина: 25,2 9 3,6 1200/1,0 25 100 -55…85 2
ER14250M 1/2AA Диаметр: 14,5; длина: 25,2 10 3,6 750/1,0 120 250 -55…85 2
ER14250S 1/2AA Диаметр: 14,5; длина: 25,2 10 3,6 700/1,0 50 100 -20…150 2
ER34615M D Диаметр: 34,2; длина: 61,5 109 3,6 14000/15 1800 3500 -55…85 2
CP502440 Длина: 40,5 ширина: 24,5; высота: 5,2 7,8 3,0 1200/1,0 120 400 -20…60 1,8

С полным перечнем номенклатуры компании вы можете ознакомиться в нашем каталоге по ссылке. Компания Fanso постоянно расширяет перечень выпускаемой продукции и разрабатывает новые решения для всех сфер применения.

Заключение

Выбор подходящего элемента питания, способного обеспечивать требуемый уровень напряжения и выдавать необходимый ток на протяжении всего периода эксплуатации беспроводной пожарно-охранной системы является одной из первостепенных задач. Наиболее подходящим для этих целей элементом являются литий-тионилхлоридные элементы питания, а одним из наиболее конкурентоспособных производителей – компания Fanso, предлагающая своим клиентам продукты как универсальные, так и разработанные специально для решения конкретных задач.

Дополнительные материалы:

Производитель: Fanso Technology Co. Ltd
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
ER14505H/S
ER14505H/S
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2299831 ИНФО PDF
Доступно: 99929 шт. 110,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER14505H/S 110,00 от 6 шт. 104,00 от 30 шт. 92,50 от 123 шт. 87,50 от 317 шт. 85,00
98122 шт.
(на складе)
1807 шт.
(под заказ)
ER14250H/S
ER14250H/S
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2299832 ИНФО PDF
Доступно: 124231 шт. 61,50
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER14250H/S 61,50 от 10 шт. 58,50 от 53 шт. 51,50 от 219 шт. 49,10 от 565 шт. 47,60
123058 шт.
(на складе)
1173 шт.
(под заказ)
ER14250H/P
ER14250H/P
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2303802 ИНФО PDF
Доступно: 61264 шт. 71,50
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER14250H/P 71,50 от 8 шт. 67,50 от 45 шт. 60,00 от 189 шт. 57,00 от 487 шт. 55,50
60333 шт.
(на складе)
931 шт.
(под заказ)
ER14250H/2PT
ER14250H/2PT
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2303803 ИНФО PDF
Доступно: 88988 шт. 67,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER14250H/2PT 67,00 от 9 шт. 63,50 от 48 шт. 56,50 от 201 шт. 53,50 от 519 шт. 52,00
87838 шт.
(на складе)
1150 шт.
(под заказ)
ER14505M/3PF
ER14505M/3PF
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2303814 ИНФО PDF OBS
Поиск
предложений
Элемент литий-тионил хлоридный для работы с повышенными токами. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER14505M/3PF
-
Поиск
предложений
ER34615H/S
ER34615H/S
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2303906 ИНФО PDF
Доступно: 717 шт. 510,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER34615H/S 510,00 от 2 шт. 485,00 от 7 шт. 429,00 от 27 шт. 408,00 от 69 шт. 395,00
667 шт.
(на складе)
50 шт.
(под заказ)
ER34615H/P
ER34615H/P
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2303908 ИНФО PDF
Доступно: 1774 шт. 520,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER34615H/P 520,00 от 2 шт. 494,00 от 7 шт. 438,00 от 26 шт. 416,00 от 67 шт. 403,00
774 шт.
(на складе)
1000 шт.
(под заказ)
ER34615M/T
ER34615M/T
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2304068 ИНФО PDF OBS
Доступно: 489 шт. 547,00
Элемент литий-тионил хлоридный для работы с повышенными токами. Хранение до 10 лет, саморазряд
ER34615M/T 547,00 от 6 шт. 485,00 от 24 шт. 461,00 от 61 шт. 446,00 от 124 шт. 437,00
477 шт.
(на складе)
12 шт.
(под заказ)
ER14505H/3PT
ER14505H/3PT
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2536650 ИНФО
Доступно: 64871 шт. 115,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Ном. напряжение 3.6 В, ёмкость 2.6 Ач на плату выводы Траб: -55...85 °CХранение до 10 лет, саморазряд
ER14505H/3PT 115,00 от 5 шт. 109,00 от 28 шт. 97,00 от 117 шт. 92,00 от 302 шт. 89,50
64271 шт.
(на складе)
600 шт.
(под заказ)
ER14250H/T
ER14250H/T
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2537533 ИНФО PDF
Доступно: 822 шт. 67,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Хранение до 10 лет. Разработана для долговременной работы. Типоразмер 1/2AA c пластинчатыми выводами.
ER14250H/T 67,00 от 9 шт. 63,50 от 48 шт. 56,50 от 201 шт. 53,50 от 519 шт. 52,00
780 шт.
(на складе)
42 шт.
(под заказ)
ER34615M/P
ER34615M/P
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2559463 ИНФО OBS
Доступно: 1151 шт. 551,00
Элемент литий-тионил хлоридный. Типоразмер D, аксиальные выводы Рабочая температура (гр. С): -55+85. Номинальное напряжение(В): 3,6. Номинальноя емкость(мАч): 14000. Стандартный разрядный ток(мА): 2,0 (мах 1800, pulse 3500)
ER34615M/P 551,00 от 6 шт. 488,00 от 24 шт. 464,00 от 60 шт. 450,00 от 123 шт. 440,00
1151 шт.
(на складе)
CP9V
CP9V
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2606854 ИНФО PDF
Доступно: 1000 шт. 294,00
Элемент диоксид марганцевый. (Li-MnO2) Типоразмер Крона Рабочая температура (гр. С): -40+60. Номинальное напряжение(В): 9,0. Номинальноя емкость(мАч): 1200. Стандартный разрядный ток(мА): 1 (мах 120 pulse 400)
CP9V 294,00 от 2 шт. 279,00 от 11 шт. 247,00 от 46 шт. 235,00 от 119 шт. 228,00
1000 шт.
(на складе)
ER14505M/3PT
ER14505M/3PT
Fanso Technology Co. Ltd
Арт.: 2643453 ИНФО PDF OBS
Поиск
предложений
Элемент литий-тионил хлоридный. Типоразмер AA c тремя выводами под пайку (один на плюсе) Рабочая температура (гр. С): -55+85. Номинальное напряжение(В): 3,6. Номинальноя емкость(мАч): 2200. Стандартный разрядный ток(мА): 3,0 (мах 400)
ER14505M/3PT
-
Поиск
предложений

Сравнение позиций

  • ()