Protezione contro i fulmini integrata o aggiuntiva per i gateway LoRaWAN® per esterni: quale scegliere?

Non tutti i gateway offrono lo stesso livello di protezione dai fulmini. Due gateway LoRaWAN® per esterni potrebbero entrambi dichiarare di essere "protetti dai fulmini" nelle loro schede tecniche, ma comportarsi in modo molto diverso durante un forte temporale. Uno potrebbe continuare a funzionare, mentre l'altro potrebbe smettere di funzionare, causando interruzioni del servizio e la necessità di riparazioni.

La differenza principale risiede nella progettazione del sistema di protezione, in particolare nel numero di connessioni di terra separate necessarie.

Principali takeaways 

• La protezione contro i fulmini deve coprire ogni interfaccia esterna.

• La protezione integrata collega tutte le interfacce a un'unica massa comune, riducendo il rischio di anelli di massa e scariche laterali.

• La protezione imbullonata aumenta i requisiti hardware, la manodopera per l'installazione, le perforazioni dell'involucro e la dipendenza dall'esperienza dell'installatore.

• Per i siti esposti o difficilmente accessibili, la protezione integrata offre generalmente una maggiore affidabilità e un costo totale di proprietà inferiore.

Perché fulmine and ESD importanza Scopri di più di maggior parte le squadre attenderti 

Per le apparecchiature installate su tetti o torri, fulmini, scariche elettrostatiche (ESD) e disturbi elettrici provenienti da cavi di alimentazione e di rete sono condizioni operative di routine. 

L'esposizione può essere maggiore nelle regioni soggette a fulmini e nei siti aperti o sopraelevati dove antenne e strutture di supporto sono particolarmente esposte. 

Un'antenna gateway installata nel punto più alto di un sito diventa uno dei percorsi elettrici verso terra più interessanti della zona. 

Non è necessario un fulmine diretto per danneggiare le apparecchiature. Un fulmine nelle vicinanze può indurre tensioni e correnti significative nei cavi e nei conduttori collegati. 

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Come funziona la protezione contro le sovratensioni 

La protezione contro i fulmini offre un percorso a bassa resistenza verso terra per l'energia di sovratensione, deviandola lontano dai dispositivi elettronici sensibili. Sebbene non sia possibile impedire completamente una scarica, la progettazione del sistema determina dove l'energia viene scaricata. 

Perché ciò funzioni, devono essere vere due condizioni: 

1. Il percorso verso terra deve essere facile da seguire per la corrente 
2. Ogni connessione esterna deve offrire lo stesso percorso 

La maggior parte dei progetti non soddisfa la seconda condizione. 

Una sovratensione può penetrare attraverso il cavo dell'antenna, il cavo di alimentazione o il cavo di backhaul, a seconda del percorso di minor resistenza. Una protezione inadeguata su qualsiasi interfaccia sposta il rischio verso il punto più debole. 

Un modo utile per comprendere l'importanza del collegamento equipotenziale è quello di esaminare i sistemi di protezione contro i fulmini negli edifici. 

Se un parafulmine è collegato a terra a un proprio picchetto di terra separato, anziché essere connesso al sistema di messa a terra principale dell'edificio, una scarica nelle vicinanze può portare i due punti di terra a tensioni molto diverse per una frazione di secondo. L'elettricità cercherà sempre di compensare questa differenza, quindi salta lo spazio tra i due punti di terra, attraversando qualsiasi ostacolo si trovi sul suo cammino. 

Gli elettricisti lo chiamano scarica laterale. È il motivo per cui le normative di protezione contro i fulmini richiedono che ogni punto di messa a terra di una struttura sia collegato a un unico punto di riferimento comune. 

Due punti di terra scollegati creano un intervallo che permette alla corrente di scarica di agire tra di essi, rendendo il secondo punto di terra un potenziale bersaglio. 

Ora ridimensionate quest'idea alla scala di un gateway. Un dispositivo di protezione da sovratensione esterno sul cavo dell'antenna. Un altro sulla linea elettrica. Forse un terzo sul backhaul. Ognuno era messo a terra separatamente, da chiunque lo avesse installato quel giorno. 

Gli stessi principi fisici si applicano su scala ridotta, spesso con conseguente guasto silenzioso. Il guasto si verifica in genere nell'interfaccia meno protetta. 

Due approcci Potrai vedere in di rose implementazioni 

imbullonato (esterno) protezione 

La maggior parte dei produttori di gateway omette la protezione contro i fulmini e le scariche elettrostatiche (ESD) dall'unità. La scheda tecnica raccomanda di aggiungere dispositivi di protezione contro le sovratensioni esterni all'alimentazione dell'antenna, alla linea elettrica e talvolta al backhaul, che vengono acquistati separatamente e messi a terra in loco. 

Built-in (integrato) protezione 

La protezione è integrata in ogni interfaccia esterna già in fase di progettazione, e tutte sono collegate a un unico piano di massa metallico condiviso all'interno dell'unità. Nei progetti di livello carrier, tale piano di massa coincide spesso con lo chassis che funge da dissipatore di calore. 

Entrambi gli approcci consentono ai fornitori di dichiarare la "protezione contro i fulmini" nelle schede tecniche, ma le loro prestazioni sul campo a lungo termine differiscono in modo significativo. 

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Why imbullonato protezione sguardi attraente at prima di tutto

I team spesso scelgono questo approccio per ragioni pratiche: 

• Prezzo base del gateway inferiore  

• Flessibilità  

• Approvazione iniziale semplificata  

Inoltre, i dispositivi di protezione contro le sovratensioni esterni sono ampiamente riconosciuti e accettati negli standard di settore. In ambienti a basso rischio, questo approccio può essere sufficiente . Tuttavia, con il tempo, spesso emergono dei compromessi.

Migliori pieno costo of imbullonato protezione 

L'installazione sul campo delle protezioni imbullonate è l'aspetto più impegnativo della progettazione. Proteggere i componenti elettronici da eventi che durano microsecondi è un'operazione complessa, e questa responsabilità passa dagli ingegneri di fabbrica agli installatori che operano in condizioni variabili. 

Ecco come ciò si manifesta nella pratica. 

I costi hardware si accumulano per ogni interfaccia. Un dispositivo di protezione da sovratensioni esterno di qualità costa in genere tra i 25 e i 50 dollari , e ogni gateway ha diverse interfacce esposte. Questa spesa viene sostenuta per ogni interfaccia, su ogni gateway, in ogni sito.

È necessario ulteriore lavoro in loco , poiché ogni dispositivo di protezione deve essere montato, cablato e messo a terra singolarmente. I design integrati eliminano questa fase di installazione. Ogni dispositivo di protezione aggiuntivo richiede solitamente un'ulteriore perforazione del cavo in prossimità dell'involucro, creando un'ulteriore apertura attraverso la quale l'umidità può penetrare nel corso degli anni.

Una protezione efficace dipende dall'abilità dell'installatore. Ottenere connessioni di terra di alta qualità in modo costante su diversi siti e con installatori di diversa esperienza è una sfida.

Quando ogni dispositivo di protezione è collegato a terra separatamente, la presenza di più punti di messa a terra a tensioni diverse può creare anelli di massa . In caso di fulmine nelle vicinanze, la corrente può circolare tra di essi, bypassando la protezione e raggiungendo i componenti elettronici.

Non esiste un modo semplice per verificare la protezione in corso. I collegamenti sul campo possono corrodersi o allentarsi nel tempo e il degrado della messa a terra viene spesso scoperto solo durante un temporale. Poiché il punto debole è solitamente un singolo collegamento di terra degradato, questi sistemi tendono a non degradarsi gradualmente. Ciò significa che il degrado potrebbe non essere sempre evidente prima che si verifichi un guasto. 

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Migliori matematica dietro it 

Consideriamo un tipico gateway per esterni con quattro percorsi esposti: l'antenna LoRa®, l'alimentazione, un backhaul Ethernet e un'antenna di backhaul cellulare. 

Nel preventivo iniziale compare solo il costo dell'hardware; le spese rimanenti incideranno sul budget operativo. 

Le pratiche di messa a terra nel settore delle telecomunicazioni generalmente mirano a una resistenza di terra inferiore a 5 ohm, il che, in parole semplici, significa che il percorso verso terra deve essere molto agevole per il flusso di corrente. Raggiungere questo obiettivo in modo affidabile su tre o quattro diverse linee di messa a terra installate sul campo è un problema molto più complesso che convalidarlo una sola volta in fabbrica su un singolo telaio con messa a terra. 

Come incassato protezione i cambiamenti , il immagine 

Quando la protezione è parte integrante del progetto originale, diversi aspetti migliorano contemporaneamente. 

Sono coperte tutte le interfacce: RF, alimentazione e backhaul, non solo la porta dell'antenna. 

Un solo terreno, non quattro.  

Tutto si lega a un unico piano di riferimento condiviso, quindi le condizioni di scarica laterale e di anello di massa descritte sopra non hanno modo di formarsi. 

Il sistema viene validato come unità completa. I test in fabbrica garantiscono che l'intero percorso di protezione soddisfi o superi gli standard di settore, fornendo spesso una protezione da due a tre volte superiore al minimo richiesto, senza costi aggiuntivi per unità. 

L'installazione è semplificata, con un minor numero di componenti e connessioni, riducendo la probabilità di errori costosi. 

Meno aperture nell'involucro. La presenza di un minor numero di aperture nell'involucro è importante perché l'infiltrazione d'acqua è una causa comune di guasti a lungo termine nelle apparecchiature per esterni. Per le torri e i siti sui tetti, la messa a terra a punto singolo e con collegamento comune è progettata proprio per questo motivo. I report sul campo provenienti da regioni soggette a fulmini mostrano costantemente lo stesso schema: i guasti si concentrano laddove la messa a terra è stata realizzata a partire da più punti separati, indipendentemente da quanto sia stato speso per i singoli dispositivi di protezione.

Migliori costo lato of , il decisione 

La protezione aggiuntiva comporta costi doppi. Laddove siano necessari componenti di protezione esterni, questi aggiungono costi di hardware e installazione oltre al gateway stesso. Se la protezione o la messa a terra si degradano, il ripristino può comportare la sostituzione delle apparecchiature, l'accesso al sito e la diagnostica tecnica.

Questi costi aggiuntivi non sono riportati nella scheda tecnica , il che potrebbe far apparire l'opzione di protezione esterna inizialmente meno costosa.

Per le reti che si prevede funzioneranno per un decennio con interventi minimi, la protezione integrata si traduce in un minor numero di visite sul campo , minori costi di manutenzione, una maggiore durata dei gateway e un costo totale di proprietà in linea con le proiezioni iniziali.

 Gateway Valutazione Lista di controllo 

Utilizzate questa lista di controllo quando confrontate i gateway per esterni. Qualsiasi risposta vaga, incompleta o non supportata da prove dovrebbe indurre a ulteriori verifiche. 

1. Quali interfacce esterne includono la protezione contro le sovratensioni e a quale livello?
Verificate che le connessioni RF, di alimentazione e di backhaul siano tutte protette. Chiedete al fornitore di intervenire su ciascuna interfaccia separatamente. 

2. Quanti collegamenti di messa a terra deve effettuare l'installatore?
Un singolo collegamento ben definito indica un'architettura di messa a terra progettata in modo ottimale. Collegamenti multipli installati in loco aumentano la complessità dell'installazione e il rischio di una messa a terra non uniforme. 

3. Ogni circuito di protezione è collegato a un unico punto di massa comune?
Tutte le interfacce protette devono condividere lo stesso riferimento di massa a bassa impedenza. Idealmente, lo chassis del gateway funge da punto di collegamento comune e facilita la dissipazione del calore. L'utilizzo di cavi di messa a terra separati per ciascuna interfaccia dovrebbe essere considerato un segnale di allarme. 

4. Qual è il livello di protezione nominale?
Non accontentatevi della dicitura "protezione da sovratensione" come risposta completa. Richiedete il grado di protezione per ciascuna interfaccia, lo standard di prova utilizzato e le condizioni in cui tale grado è stato convalidato. 

5. L'intero sistema gateway è stato testato?
Verificare se il gateway completamente assemblato è stato testato in fabbrica come sistema completo o se le prestazioni dipendono dal corretto collegamento sul campo dei componenti installati separatamente. 

6. Qual è il costo totale di installazione, inclusa la protezione?
Quando si confrontano i prezzi dei gateway, è importante includere nel calcolo anche i costi relativi a protezioni esterne contro le sovratensioni, custodie, hardware di montaggio, componenti di messa a terra, manodopera per l'installazione e manutenzione periodica. Una volta aggiunti questi costi, un gateway apparentemente più economico potrebbe non offrire alcun risparmio reale, o addirittura uno minimo. 

7. Il progetto richiede ulteriori aperture nell'involucro?
Ogni ulteriore punto di ingresso per cavi, pressacavo, connettore o dispositivo di protezione esterno crea un altro potenziale punto di infiltrazione d'acqua, corrosione e guasto a lungo termine. 

8. Come farete a sapere quando la protezione si sarà degradata?
Informatevi se il gateway fornisce indicatori di stato, allarmi, monitoraggio remoto o intervalli definiti per l'ispezione e la sostituzione. Senza un metodo di rilevamento chiaro, il primo segnale di un deterioramento della protezione potrebbe essere un guasto durante la prossima tempesta. 

Che a chiedere per prima approvazione a porta 

La checklist aiuta a strutturare la discussione tecnica. Prima dell'acquisto, chiedete al produttore di supportare le vostre risposte con la documentazione. 

Un'affermazione tecnica è valida solo se supportata da prove, quindi prima di finalizzare la scelta di un gateway, si consiglia di richiedere le seguenti informazioni: 

• Schema di collegamento che mostra come la protezione RF, l'alimentazione e il backhaul si connettono alla terra.

• I valori nominali di sovratensione e gli standard di prova applicabili per ogni interfaccia esterna sono elencati uno per uno 

• Istruzioni di installazione che elencano ogni collegamento di messa a terra che l'installatore deve effettuare

• Risultati dei test relativi al gateway completamente assemblato, anziché ai singoli componenti.

• Una distinta completa dei materiali, inclusi tutti i dispositivi di protezione esterna che il progetto prevede che tu acquisti

• Un metodo documentato per ispezionare, monitorare o sostituire la protezione man mano che si degrada

Quando ogni approccio fa senso 

La protezione con bulloni può essere una scelta ragionevole per installazioni di piccole dimensioni e a bassa esposizione: installazioni interne o riparate, regioni con scarsa incidenza di fulmini, progetti di breve durata o siti in cui un team interno esperto controlla ogni installazione. 

La protezione integrata è la scelta migliore quando il gateway è effettivamente esposto. Ciò include unità installate su torri e tetti, regioni soggette a fulmini, reti distribuite installate da squadre di terzi e qualsiasi implementazione in cui un sopralluogo risulterebbe costoso o richiederebbe tempi lunghi per essere organizzato. 

Più alto è il costo delle visite in loco, più cruciale diventa la progettazione della messa a terra. 

fine pensiero 

La dicitura "protezione da sovratensione" può descrivere architetture di gateway e di installazione molto diverse. La protezione integrata viene validata in fabbrica come sistema completo, mentre la protezione aggiuntiva dipende dalla qualità di ogni singola installazione durante l'intero ciclo di vita della rete. Confronta i gateway LoRaWAN® per esterni e chiedi quanti punti di messa a terra separati sono necessari per garantire una protezione efficace. 

Verificate la presenza di un'architettura di messa a terra e di collegamento equipotenziale chiaramente documentata, livelli di protezione definiti e prove che il gateway sia stato testato per l'ambiente di utilizzo previsto. 

Se desiderate discutere di come questo si applichi ai vostri siti, soprattutto in luoghi ad alta esposizione o difficilmente accessibili, il nostro team è a vostra disposizione per fornirvi assistenza all'indirizzo info@tektelic.com.