فواصل جداکننده

در شرایطی که تعداد زیادی از کابل ها، با ولتاژ و سطوح متفاوتی از جریان وجود دارند، استاندارد  IEEE 518-1982 مجموعه ای مفید از جداول را ایجاد کرده است که فاصله جدایی را برای کلاس های مختلف کابل ها نشان می دهد.

نویز مشکل بزرگی است که معمولا مهندسین اتوماسیون با آن دست و پنجه نرم میکنند و در مقاله چگونه می توان از شر هارمونیک ها خلاص شد؟به آن پرداخته شد.

چهار سطح برای طبقه بندی حساسیت کابل ها وجود دارد.

حساسیت، در این زمینه، بصورت یک نشانه قابل درک است،

نشانه ای از اینکه چگونه مدار سیگنال می تواند میان نویز نامطلوب و سیگنال مورد نیاز تفاوت قائل شود.

این موضوع با این شرح دنبال می شود که یک استاندارد فیزیکی از ارتباط داده ها، مانند RS-232E، می تواند دارای حساسیت بالا و یک کابل1000-V، 200-A AC می تواند دارای حساسیت کمی باشد.

استاندارد   IEEE 518-1982

چهار سطح از حساسیت که توسط استاندارد   IEEE 518-1982 تعریف شده است، بطور خلاصه عبارتند از:

سطح 1 (بالا) – این سطح از حساسیت، بعنوان سطحی با سیگنال های آنالوگ کمتر از 50 ولت و سیگنال های دیجیتالی کمتر از 15 ولت تعریف می شود. این شامل مدارهای منطقی باس های دیجیتال و مدارهای تلفن می باشد. کابل های ارتباطی داده ها در این دسته قرار می گیرند.

سطح 2 (متوسط) – این رده شامل سیگنال های آنالوگ بزرگتر از 50 ولت و مدارهای  سوئیچینگ است.

سطح 3 (پایین) – این رده شامل سیگنال های سوئیچینگ بزرگتر از 50 ولت و سیگنال های آنالوگ بزرگتر از 50 ولت است. جریان های پایین تر از 20 آمپر نیز در این دسته قرار دارند.

سطح 4 (توان) – این رده شامل ولتاژهایی در محدوده  1000-0 ولت و جریان هایی در محدوده  800-20 آمپر می باشد. این شرایط درهر دو مدار AC و DC ، قابلیت استفاده و اعمال شدن دارد. استاندارد IEEE 518، سه موقعیت مختلف را  در هنگام محاسبه فاصله جداکننده (تفکیک کننده) مورد نیاز بین سطوح مختلف حساسیت،  تدارک می بیند. با در نظر گرفتن این مورد خاص که در آن یک کابل، یک اتصال با حساسیت بالا بوده  و کابل دیگر دارای حساسیتی متفاوت است، فاصله جداکننده ی مورد نیاز، بشرح زیر متفاوت خواهد بود:

هر دو کابل در سینی های جداگانه ای قرار داده شوند:

سطح 1 به سطح 2 -30 میلی متر

سطح 1 به سطح 3 -160 میلی متر

سطح 1 به سطح 4 -670 میلی متر

یک کابل در سینی و کابل دیگر در یک مجرا قرار داده شود:

سطح 1 به سطح 2 -30 میلی متر

سطح 1 به سطح 3 -110 میلی متر

سطح 1 به سطح 4 -460 میلی متر

هر دو کابل در مجرا های جداگانه ای قرار داده شوند:

سطح 1 به سطح 2 -30 میلی متر

سطح 1 به سطح 3 -80 میلی متر

سطح 1 به سطح 4 -310 میلی متر.

این ارقام تقریبی هستند و در استاندارد اصلی  بر حسب اینچ بیان شده اند.

سینی ها و مجراها ( لوله ها)

لازم است چند کلمه ای در مورد تولید و ساخت سینی ها و لوله ها گفته شود. انتظار می رود که سینی ها از فلز تولید شوند و با پیوستگی کامل در سراسر طول سینی بصورتی پایدار و محکم ارت شوند. همچنین، سینی ها باید به طور کامل پوشش دار باشند و باید از بروز این امکان که نقاطی از آن، فاقد لایه محافظ (پوشش) باشد، جلوگیری شود.

با اجتناب از بکارگیری یک رسانای مرجع مشترک برای سیگنال ها، به راحتی از ایجاد نویز ناشی از عملیات آبکاری (گالوانیزه کردن فلزات) جلوگیری نمود.

وقتی دو کانال سیگنال از نظر گالوانیکی جداگانه نگه داشته شود هیچ تداخلی بین آنها ایجاد نمی شود.

القای الکترومغناطیسی می تواند از طرق مختلفی به حداقل برسد. یکی از راه ها این است که منبع شار الکترومغناطیسی را در یک محفظه فلزی قرار بدهیم، که یک صفحه مغناطیسی است. چنین صفحه ای، جریان شار مغناطیسی را محدود می کند تا از حدود خود فراتر نرود، بطوری که نتواند با رساناهای خارجی تداخل پیدا کند. صفحه ای مشابه در پیرامون گیرنده EMI ، می تواند با جلوگیری از حرکت خطوط شار به داخل محفظه خود، باعث کاهش شدت نویز شود، و خطوط شار باید مسیری را در امتداد سطح صفحه طی کنند.

جداسازی فیزیکی بین منبع نویز و گیرنده میتواند کوپلینگ مغناطیسی را کاهش دهد و در نتیجه باعث کاهش تداخل شود.

پیچاندن یا تاب دادن رساناهای سیگنال

پیچاندن رساناهای سیگنال، راه حل دیگری برای کاهش EMI است. قطبش (تمایل قطبی) ولتاژ ایجاد شده، در امتداد طول کابل سیگنال، در هر پیچ خوردگی، معکوس خواهد شد و نویز ولتاژ را از بین خواهد برد. این کابل ها با نام جفت کابل های به هم تابیده شناخته می شوند.

می توان با استفاده از پوشش محافظ، از تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری نمود یا آن را به حداقل رسانید.

یک لایه محافظ از موادی با  رسانایی بالا ساخته میشود، مانند مس که در مسیر کوپلینگ قرار داده میشود.

استفاده از یک لایه محافظ که پیرامون یک رسانای سیگنال را پوشانده، می تواند مثالی برای این موضوع باشد.

هنگامی که یک ولتاژ نویز سعی کند، از طریق عایق نمودن رساناها، در سراسر ظرفیت خازنی که جداکننده دو رسانا از هم است، جاری شود،(که در آن، ظرفیت خازنی بعنوان یک توان و رساناها بعنوان یک رسانای سیگنال می باشند)، با صفحه رسانا مواجه می شود که به زمین متصل است. در نتیجه، نویز، بجای اینکه در مسیری با امپدانس بیشتر به رسانای دیگر جریان یابد، از طریق لایه محافظ به زمین منتقل می شود.

اگر جنس لایه محافظ از موادی با میزان رسانایی بالا نباشد، جریان جاری شده در پوشش محافظ، می تواند باعث افزایش موضعی ولتاژ در لایه محافظ شود، که می تواند باعث ایجاد بخشی از جریان نویز جاری شده ای باشد که از طریق ظرفیت خازنی، بین لایه محافظ و رسانای دوم  جاری می شود.

رفرنس: Practical Grounding, Bonding, Shielding and Surge Protection – G. Vijayaraghavan, Mark Brown