[dmitry_s 0]

Здравствуйте!

Задача - разработать взрывозащищенное исполнение для имеющегося GSM-модема.

Требуемая маркировка взрывозащиты: 1Ex IIB ib T3 (искробезопасная электрическая цепь).

Питание модема – одна литиевая батарея 3,6 В (SAFT LSH 20).

Решаю вопрос защиты от искрового зажигания (планирую использовать быстродействующую токоограничительную схему на полупроводниках).

В ГОСТ 31610.11-2014 есть таблица А.1, где указан предельно допустимый ток короткого замыкания в зависимости от напряжения, но в этой таблице не указан ток для напряжений ниже 13,5 В (для группы IIB).

Первый вопрос:

Каким следует принимать предельно допустимый ток короткого замыкания для напряжения 3,6 В?

[Kiwi 0]

Если смотреть по IEC 60079 то такой же, что и для 13.5В - 5А, а с учетом коэффициента 1.5 примерно 3.3А.

Интересно будет узнать, как Вы будете изолировать антенну?

Посмотрите на NBIoT, CATM1 модули, у них пиковый ток меньше, чем у 3G/4G. Возможно, модем придеться заливать компаундом. Видел, у Ublox 3G модемы сертивицированы по ATEX.

[dmitry_s 0]

Только что, Kiwi сказал:

Если смотреть по IEC 60079 то такой же, что и для 13.5В - 5А, а с учетом коэффициента 1.5 примерно 3.3А.

Большое спасибо за ответ!

Еще вопрос: у меня после батареи установлен повышающий DC/DC-преобразователь TPS63020 (до 3,8 В), и возможна следующая ситуация: температура -40 С, напряжение батареи сильно просело, и, с учетом КПД DC/DC-преобразователя, требуется пропускать пиковый ток больше 3,3 А.

Можно ли установить предельный ток срабатывания токоограничительной схемы больше 3,3 А (скажем, 4 А), при условии, что энергия переходного процесса при коротком замыкании не превысит разрешенные 80 мкДж?

Или как-то по-другому законно превысить 3,3 А (не превышая 5 А)?

 

Только что, Kiwi сказал:

Интересно будет узнать, как Вы будете изолировать антенну?

Модем находится внутри прибора учета газа, который уже сертифицирован как взрывозащищенный.

Антенну предполагаю выводить из корпуса прибора учета через один из установленных гермовводов - по крайней мере, видел, что так сделано у одного из конкурентов.

Или так делать нельзя?

Изменено 18 февраля, 2019 пользователем dmitry_s

[dmitry_s 0]

Только что, Kiwi сказал:

Посмотрите на NBIoT, CATM1 модули, у них пиковый ток меньше, чем у 3G/4G.

Знаю, что одна из западных фирм решила аналогичную задачу еще несколько лет назад (использовали одну батарею 3,6 В, GSM/3G-модуль Cinterion и тот же уровень взрывозащиты 1Ex IIB ib T3).

Сертификацию они проходили в Европе, так что, вероятно, испытания были честными.

К сожалению, подсмотреть их схему нет возможности...

[Kiwi 0]

22 hours ago, dmitry_s said:

Или так делать нельзя?

А если на антенну 220В упадет? Похоже, что не зря они продают вот такие штуки https://www.extronics.com/product/isolate501-rf-isolator/

Лучше избегать повышающих цепей, так как после них надо ставить защиту от перенапряжения в 2-3 стабилитрона или crowbar. Лучше может быть модем найти с меньшим током потребления , например как Ublox SARA-R4,и по возможности с минимальным допустимым напряжением работы  в 3.1В-3.2В.

Ток должен быть намного меньшим, иначе при токах в 4А у Вас в барьере резисторы будут под 25-30W.

[dmitry_s 0]

26 минут назад, Kiwi сказал:

Ток должен быть намного меньшим, иначе при токах в 4А у Вас в барьере резисторы будут под 25-30W.

У меня появилась идея использовать два барьера последовательно:

Первый - для защиты от искрового зажигания, который должен за сотни наносекунд ограничить ток до уровня 3.3 - 4 А (см. ГОСТ 31610.11-2014, приложение Е).

Второй - для защиты от теплового зажигания, который должен полностью отключить батарею, если ток потребления превышает 2 А непрерывно в течение, скажем, 30 мс (и это отключение может снять только пользователь, нажав на кнопку), потому что GSM-модуль потребляет большой ток только в коротких импульсах.

В цепи питания будет только один (токочувствительный) резистор номиналом несколько десятков мОм.

[k155la3 26]

On 2/19/2019 at 1:45 PM, Kiwi said:

А если на антенну 220В упадет? . . . 

Посмотрите тематику по "металлическому изолятору", пассивный ретранслятор, щелевая антенна.

Для таких антенн, теоретически, не страшен даже грозовой разряд, потомукак они могут быть заземлены наглухо по пост.току и НЧ.

Есть еще пассивный ретранслятор в качестве изолятора.

[Aner 3]

30 минут назад, k155la3 сказал:

Посмотрите тематику по "металлическому изолятору", пассивный ретранслятор, щелевая антенна.

Для таких антенн, теоретически, не страшен даже грозовой разряд, потомукак они могут быть заземлены наглухо по пост.току и НЧ.

Есть еще пассивный ретранслятор в качестве изолятора.

... страшен, точно также как и с обычной антенной, выбивает входящие цепи в пикосекунды. 

[Kiwi 0]

Вот полностью 3G модем из сертифицированного устройства. Наряду со встроенной  внутренней PIFA антенной,  внешняя антенна также подключатся через UFl напрямую. Значит, что-то спрятано и залито компаундом. Может быть это какой нибудь блокирующий конденсатор с резистором последовательно? 

[k155la3 26]

8 hours ago, Kiwi said:

. . . . Может быть это какой нибудь блокирующий конденсатор с резистором последовательно? 

Юмор оценен :) , насчет блокирующего конденсатора для антенны. Хотя может быть я "отстал от жизни".

Если есть встроенная антенна, то внешней быть не должно, или д.б. коммутация их (разве что электронная). Разъем (IMHO) технологический.

[Herz 4]

1 hour ago, k155la3 said:

Если есть встроенная антенна, то внешней быть не должно, или д.б. коммутация их (разве что электронная). Разъем (IMHO) технологический.

Не думаю. Полно модемов, работающих как с внутренней, так и с внешними антеннами. Ничего коммутировать не надо.

[Kiwi 0]

3 hours ago, k155la3 said:

Если есть встроенная антенна, то внешней быть не должно, или д.б. коммутация их (разве что электронная). Разъем (IMHO) технологический.

 Тот UFL разъем соединен кабелем к SMB разъему к которому , по всей вероятности и подключается внешняя антенна. Так что, или используется специальная внешняя антенна, или что-то залито под компаундом.

[Kiwi 0]

On 2/24/2019 at 7:04 PM, k155la3 said:

Юмор оценен :) , насчет блокирующего конденсатора для антенны. Хотя может быть я "отстал от жизни".

На счет блокирующих конденсаторов: вот в этом документе "SARA-R4_SysIntegrManual_(UBX-16029218).pdf" на стр 55 в RF цепь антенны последовательно добавлены пФ конденсаторы. Здесь они используются для того, чтобы модем мог определить, подключена внешняя антенна или нет. В этом случае, в антенне должна быть еще дополнительно одна диагностическая цепь.

Теперь по аналогии, если рассмотрим для взрывоопасных цепей такой же похожий случай, только скажем  с высоковольтным блокировочным конденсатором, который залит компаундом и на него падает 220В. Нашел вот такой документ; Если рассмотреть реактивное сопротивление конденсатора на 50 Гц , то оно будет достаточно большим, ток мальньким. Энергия, запасенная конденсатором, тоже в пределах микроджоулей меньше чем 50μJ. Все как бы сходиться, если не считать гармоники. Остается один вопрос, имеет ли на жизнь такой подход?

ExTAG-DS-2006-008.doc

[Herz 4]

Есть организации, осуществляющие проверку на соответствие нормам взрывозащиты, испытания. Выдают сертификат, не просто консультируют. Почему бы не обратиться туда? На мнения участников форума в таких вещах полагаться нельзя.

[dmitry_s 0]

1 час назад, Herz сказал:

Есть организации, осуществляющие проверку на соответствие нормам взрывозащиты, испытания. Выдают сертификат, не просто консультируют. Почему бы не обратиться туда? На мнения участников форума в таких вещах полагаться нельзя.

Согласен, просто для того, чтобы заказать консультацию у такой организации, сначала необходимо хотя бы первоначальную схему разработать.

Консультация (экспертиза) стоит немаленьких денег.

А на испытание сразу соваться рискованно - при первом же несоответствии оно прекращается и нужно оплачивать следующую попытку по новой.