نویز

نویز

در محیط های صنعتی، نویزهای الکتریکی باعث اختلال در عملکرد صحیح تجهیزات، خصوصا سیستم های مبتنی بر کامپیوتر و الکترونیک می شود. نویزهای الکتریکی با ترکیب با سیگنال های آنالوگ و دیجیتال، باعث اختلال و خطا در تصمیم گیری سیستمهای کنترلی می شوند و در نهایت نتایج حاصل، آن چیزی نیست که صاحب صنعت ، انتظار آن را دارد. این نویزها باعث تغییر در فرآیند کار و در نهایت خطا در کیفیت محصول نهایی می شوند.

هیچ یک از تاسیسات و مراکز صنعتی، عاری از نویز نبوده و هر یک بگونه ای با تاثیرات منفی نویزها، درگیر هستند. در محیط های صنعتی همواره آلودگی الکتریکی و نویز وجود دارد و نیاز است تا آنجا که امکان دارد نسبت به فیلتر نویز اقدام نماییم. زمانی که نسبت سیگنال به نویز ، از حد استاندارد خود خارج شود، مشکلات آغاز می شود.

راه حل های مختلف نرم افزاری و سخت افزاری جهت مقابله و جلوگیری از تاثیر نویز در محیط های با سطح آلودگی الکتریکی بالا، وجود دارد. حفاظت در مقابل نویز و فیلتر نویز، نیاز به بررسی های زیادی دارد ، جهت مقابله با تاثیرات نویز، نیاز به تجهیزات حفاظتی مناسب می باشد ولی قبل از آن نیاز داریم که محل مربوطه را مورد بررسی دقیق قرار دهیم، بعنوان مثال نیاز است که بررسی شود که آیا کابل کشی های داخلی بر اساس اصول و استاندارد ، انجام شده است یا خیر؟

تعریف نویز سیگنال

یک تعریف ابتدایی از نویز سیگنال را می توان بصورت زیر بیان نمود:

“هرگونه تداخل و اختلال ناخواسته ای که باعث تاثیرات منفی در سیگنال های ارتباطی و سیگنال های الکتریکی شود، بطوریکه کیفیت سیگنال نهایی کاهش یابد”

نویزها باعث تداخل در سیگنال های آنالوگ و دیجیتال می شوند، اگر بخواهیم مقایسه ای انجام دهیم ، می توان گفت که نویزی که بتواند بر سیگنال دیجیتال تاثیر بگذارد، باید به اندازه کافی قوی باشد، دلیل تاثیر کمتر نویز بر سیگنال دیجیتال این است که سیگنال های دیجیتالی بر اساس استفاده از مجموعه ای از پالس های الکتریکی مجزا برای انتقال “بیت ها”ی دیجیتالی استفاده می کنند. در شکل 1، تاثیر نویز بر دو موج آنالوگ و دیجیتال نشان داده شده است.

برعکس سیگنال های دیجیتالی، سیگنال های آنالوگ محدوده نامحدودی از مقادیر ممکن را با استفاده از یک محدوده تعیین شده، مانند 4 تا 20 میلی آمپر یا صفر تا ده ولت را نشان می دهند. در این حالت هر گونه افزایش ولتاژ یا جریان ناخواسته باعث اختلال و نوسان در سیگنال ارسالی می شود.

اگر تغییرات در سیگنال های آنالوگ جزعی باشند و بعنوان مثال در حد میلی ولت یا میکروآمپر باشد، معمولا منجر به اختلال قابل توجه نمی شوند، از سوی دیگر سطوح بالای نویز الکتریکی می توان باعث تغییرات زیادی شوند و در نهایت اختلال در دستگاه های ارتباطی را زیاد و تبادل اطلاعات کاملا غیر ممکن سازد.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، نویز ترکیب شده با سیگنال اصلی ، می تواند باعث تغییرات اساسی و اختلال در سیگنال ارسالی شود. می توان نتیجه گرفت که در یک سیستم یا دستگاه صنعتی ، نویزها چه میزان می توانند بر نتایج مورد انتظار تاثیر بگذارند و باعث کاهش کیفیت و حصول نتایج غیر قابل پیش بینی و در نهایت خسارت شوند.

مهمترین دلایل ایجاد نویز

نویز می تواند در هر نقطه ای از سیستم یا شبکه تجهیزات ایجاد شود و بر روی سیستمهای دیگر اختلال ایجاد نماید. دلیل ایجاد انواع نویزها می تواند در هر نقطه یا دستگاهی باشد. یافتن منبع نویز و عیب یابی آن می تواند کاری بسیار سخت باشد با این حال برخی از دلایل شایع وجود دارند که می تواند در ردگیری مشکل و رفع آن کمک نماید. در ادامه به برخی از موارد اشاره می نماییم:

• طراحی نامناسب محصول

استفاده از قطعات با کیفیت نامناسب و طراحی غیر استاندارد مدارهای الکترونیکی ، می تواند یکی از مهمترین دلایل در ایجاد نویز یا عدم مقابله با نویز (فیلتر نویز) باشند که در نهایت باعث اختلال در عملکرد سیستم یا دستگاه ها می شود.

• حلقه زمین و اتصال زمین نامناسب

حلقه های زمین باعث تزریق یا نشت جریان برق در مسیر های ناخواسته می شوند که معمولا از بدنه دستگاه ها عبور می کنند و نقطه رفرنس را تغییر می دهند ، این مشکل و مشکلات دیگر اتصال زمین نامناسب، می توانند باعث ایجاد سیگنال های نویز و در نهایت اختلال در تجهیزات خصوصا سیستمهای حساس الکترونیکی و کامپیوتری و در برخی موارد آسیب های سخت افزاری در آنها شود.

• اختلال از سایر تجهیزات

دستگاه ها یا کابل های برق که در مجاورت سیستم های الکتریکی و الکترونیکی قرار دارند و یا با هم در یک شبکه در حال کار هستند، می توانند منشاء نویز باشند. دستگاه هایی مانند ژنراتورها، موتورهای قدرتمند الکتریکی و یا خطوط انتقال برق و کابل های برق، می توانند باعث مشکلاتی مانند امواج الکترومغناطیسی شده و در نهایت از طریق شیلد یا بدنه وارد سیستم ها و تجهیزات حساس شوند و نویز و در نهایت اختلال را بهمراه داشته باشند. جهت جلوگیری از این نویزها بر تجهیزات حساس و جریان ضعیف الکترونیکی و کامپیوتری، می توان از دستگاه ارت الکترونیکی شرکت کنزا صنعت استفاده نمود.

• کابل کشی نامناسب

کابل کشی غیر استاندارد می تواند باعث بسیاری از نویزها شود. بعنوان مثال عدم استفاده از کابل های شیلدینگ یا عدم استفاده از مسیرهای مجزا جهت کابل های شیلدینگ یا عدم استفاده از داکت های مناسب، می تواند باعث ورود نویز به سیستمها و تجهیزات حساس و ایجاد اختلال شود.

• کابلکشی در مسیرهای طولانی

در بسیاری موارد سیم ها یا کابل های با طول زیادی که بین دو نقطه ارتباط برقرار کرده اند، مانند یک آنتن فرکانس های رادیویی را جذب می کنند، بخصوص آنهایی که فاقد شیلد و محافظ هستند. در این شرایط سیم ها می توانند دریافت کننده امواج رادیویی باشند و با تبدیل آنها به امواج الکتریکی، باعث ایجاد نویز و اختلال در سیستمهای حساس شوند.

مشکلات سیگنال های نویز

یکی از مهمترین و شایعترین مشکلاتی که به واسطه سیگنال های نویز بوجود می آید، اعوجاج در سیگنال و کاهش کیفیت آنها می باشد که در نهایت باعث تغییر در محاسبات و اختلال در نتیجه می شود. افزایش یا کاهش سطح سیگنال باعث تغییرات در نتیجه یک محاسبه شده و عملکرد سیستم را با خطا مواجه می نماید و می تواند یک فرآیند صنعتی را بطور کامل با شکست مواجه نماید.

اختلال در کنترل پردازش ها

در مثال شکل 3 هر یک از دستگاه ها و سیستم ها در حال انجام وظایفی هستند که برای آنها تعیین شده است، با این حال سیگنال نویز، باعث تبادل های نادرست بین آنها شده است ، در این شرایط امکان تغییر در نتایج وجود دارد، در مثال شکل 3 به دلیل تاثیر نویز ها، مخزن خالی مانده است.

سیستم هایی که سیگنال آلوده به نویز به آنها می رسد، در تصمیم گیری یا اندازه گیری خطا خواهند داشت و باعث تریپ رله ها و تحریک و آلارم در مواقع غیر ضروری می شوند، چراکه سیگنال های نویز باعث تحلیل اشتباه سیستم شده اند. چنین خطاهایی باعث کنترل نامناسب فرآیندهای صنعتی و در نهایت اختلال یا اشتباه در نتایج می شوند.

از دست دادن داده ها

تاثیر نویزهای سیگنال می تواند باعث از دست رفتن کامل سیگنال اصلی شود. اکثر سیستمهای الکترونیکی و کامپیوتری  با طراحی جدید، مجهز به نوعی سیستم فیلتر نویز هستند ولی در هر حال در یک محیط با سطح آلودگی بالا، نمی توان به این فیلترها اکتفا نمود چراکه نویزها باعث عدم دریافت سیگنال و یا عدم برقراری ارتباط صحیح بین تجهیزات شده و فرآیند را با تاخیر  و خطا مواجه خواهند کرد.

تداخل ارت

اتصال سیستم های حساس الکترونیکی و کامپیوتری و تجهیزات و دستگاه های الکتریکی قدرت مانند موتورهای الکتریکی به یک سیستم زمین در بسیاری موارد منشا نویز است. استفاده از یک سیستم زمین جهت حفاظت از اشخاص و تجهیزات ضروری است و جداسازی زمین ها یا به عبارتی استفاده از دو اتصال زمین مختلف جهت دو گروه تجهیزات، غیر قانونی است، البته اتصال تجهیزات حساس به زمین جداگانه و ایزوله از اتصال زمین دیگر تجهیزات، باعث کاهش نویز می شود ولی از طرفی مشکلات حفاظتی متعددی را نیز ایجاد می نماید که مهمترین آنها ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو زمین جدا از هم و در نتیجه اختلاف ولتاژ بین دو گروه تجهیزات می باشد که می تواند خطرات جانی و در پی آن خطرات مالی و خسارت را بهمراه داشته باشد.

جهت رفع این مشکل، میتوان از سیستم ارت الکترونیکی شرکت کنزا صنعت استفاده نمود، دستگاه ارت الکترونیکی سیستمی حفاظتی می باشد که با اتصال به همان ارت عمومی و ارت حفاظتی محل مربوطه، ارتینگ مناسب جهت سیستم های حساس ایجاد می نماید. ارت الکترونیکی بصورت سری با تجهیزات حساس قرار می گیرد و نویزهای بدنه و همچنین نویزهای خطوط فاز را فیلتر می نماید و از اختلال و آسیب به تجهیزات حساس جلوگیری می نماید.

مثال

هدف

با توجه به شکل 3 که مربوط به عملکرد یک سیستم تعیین سطح مایعات درون مخزن است و به اینصورت عمل می نماید که اگر مخزن خالی بود، سیگنال با جریان 4ma و اگر مخزن پر بود، سیگنال با جریان 20ma را ارسال نماید. بعنوان مثال در صورتیکه رله مکانیکی یک سیگنال 4.5ma را ارسال نماید، پمپ فعال شده و شروع به پر نمودن مخزن نماید.

مشکل

مخزن خالی شده است و فرستنده یک سیگنال 4ma را ارسال می نماید که نشان دهنده خالی بودن مخزن است، ولی بدلیل وجود نویز خارجی، رله مربوطه سیگنال 5ma را دریافت می نماید، در نتیجه دستوری جهت فعال شدن پمپ صادر نمی شود و مخزن خالی می ماند و کل فرآیند با خطا مواجه می شود.

بهترین پیشنهاد

در تمامی فرآیندهای صنعتی چنین مشکلاتی وجود دارد و نویز باعث خطا در سیگنال اصلی می شود، بهترین پیشنهاد در مواجه با اینگونه مشکلات، علاج قبل از واقعه است، به این معنی که قبل از بهره برداری و شروع فرآیند صنعتی، نسبت به طراحی و نصب صحیح سیستم اقدام نماییم و با کنترل کل فرآیند، از بروز مشکل جلوگیری نماییم. برنامه ریزی و اقدام صحیح می تواند باعث صرفه جویی در صدها ساعت کاری و جلوگیری از خسارت شود.

بطورکلی سیگنال های با قدرت کم، مستعد نویزپذیری هستند، به این معنی که نویز بر روی سیگنال های کوچک تاثیر بیشتری می گذارد، سیگنال های با سطح پایین مانند سیگنال پالس یک فلومتر مغناطیسی یا خروجی میلی ولت ترموکوپل به شدت در برابر نویز محیط، حساس هستند. در اینگونه سیستم های حساس هر نویزی که با سیگنال اصلی آنها ترکیب شود، می تواند بر روی سیگنال نهایی و ارسالی ، تاثیری بزرگ ایجاد نماید.

*در بسیاری موارد فاصله کابلی یا سیمی بین تجهیزات طولانی است، در این موراد لازم است بر اساس استاندارد جهت تقویت سیگنال اقدام نماییم تا در فاصله های طولانی، با خطا مواجه نشویم. تقویت کننده سیگنال می تواند تاثیر نویزها را تا حد بسیاری کاهش دهد.

*روش دیگر برای جلوگیری از تاثیر نویز، تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال با توجه به این نکته که سیگنال های دیجیتالی بصورت بیت به بیت ارسال می شوند و در نتیجه نویزپذیری کمتری دارند.

اگر دستگاه یا تجهیز حساسی در یک مکان مستعد نویز یا آلوده به نویز نصب شود، بهتر است قبل از نصب، نسبت به احتمال تاثیر نویز ها در آینده، برسی لازم صورت پذیرد.

*از راهنمای دستگاه مربوطه می توان به مجهز بودن آن سیستم به فیلتر نویز و نوع و میزان کیفیت آن پی برد، از طرفی بررسی کارشناس و درک کامل وی از شرایط محیط مد نظر، می تواند کمک شایانی در صرفه جویی و جلوگیری از بروز مشکل در آینده، داشته باشد.

*بسیاری از نویزها از خطوط انتقال انرژی الکتریکی وارد سیستم مصرف کننده می شوند از طرفی نویزهای بدنه و القای الکتریکی از دستگاه های دیگر بر روی سیستم های حساس ، می تواند باعث مشکل در سیگنال ها و عملکرد صحیح تجهیزات شود.

*بهتر است سیستم ها یا کابل های ارتباطی دستگاه های حساس ، از کابل های قدرت و تجهیزاتی که تولید میدان های مغناطیسی می کنند مانند موتورها، ترانسفورماتورها یا رله های بزرگ صنعتی، دور نگاه داشته شوند و یا کابل کشی بصورت کاملن محافظت شده و در مسیرهای مجزا انجام شود تا تاثیر نویز را کاهش دهیم.

*پیشنهاد می شود از سیم کشی و کابل کشی در مسیرهای عمودی در اتصال تجهیزات و دستگاه های مختلف استفاده نمود چراکه سیم های موازی باعث افزایش میدان های مغناطیسی و القایی و تاثیر آنها بر یکدیگر می شود و احتمال تولید و تاثیر نویز را افزایش می دهد. *سیم کشی از مسیرهای کوتاه تر انجام شود تا سیم ها بصورت آنتن عمل نکرده و نویز را دریافت نکنند.

* نیاز است سیم کشی ها بصورتی اجرا شود که از ایجاد حلقه های زمین جلوگیری شود. یکی از مهمترین نکات در جلوگیری از ایجاد حلقه های زمین ، استفاده از یک سیستم زمین واحد است. اگر چندین دستگاه نیاز به اتصال زمین دارند ، اطمینان حاصل نمایید که همگی به یک اتصال زمین واحد متصل هستند، همچنین اگر از چندین اتصال زمین مجزا استفاده شده است، همه آنها را در یک نقطه به یکدیگر متصل نمایید تا همبندی مناسبی بین آنها بوجود آید. از طرفی شیلد کابل ها را به همان نقطه واحد زمین متصل نمایید.

اگر از همان ابتدا در طراحی شبکه مصرف کننده این نکات را رعایت نماییم و زیرساخت های استاندارد را اجرا نماییم، می توان به این اطمینان رسید که اجازه تاثیر نویزها بر عملکرد تجهیزات را نداده ایم.

نتیجه گیری:

سیگنال های نویز در تمامی صنایع و سیستم های الکتریکی و الکترونیکی وجود دارند و اجتناب ناپذیرند، نویزها زمانی مشکل ساز می شوند که بر سیگنال اصلی و تبادلی بین دستگاه ها و سیستم ها، تداخل ایجاد نمایند. اجرا و نصب و راه اندازی صحیح زیرساخت ها ، می تواند یکی از بهترین راهکارها در مقابله با نویزها باشد.  

سیستم ارت الکترونیکی

دستگاه ارت الکترونیکی  یک سیستم حفاظت از بدنه و نشتی جریان است و کاربرد آن در حفاظت از تجهیزات حساس و جریان ضعیف در صنایع الکترونیک، مخابرات و سیستم های کامپیوتری و دیجیتالی می باشد. ارت الکترونیکی به شماره 46660 به ثبت رسیده است و در شرکت کنزا صنعت الموت تولید می شود.

سیستم ارت الکترونیکی بصورت سری با تجهیزات قرار می گیرد و بسیاری از نویزها خصوصا در محیط های صنعتی را فیلتر می نماید، بعنوان مثال یکی از کاربردهای مهم ارت الکترونیکی، حفاظت از سیستمهای حساس و ابزار دقیق در محیط های صنعتی مانند کارخانه ها می باشد، عملکرد  ارت الکترونیکی در حیطه ارت عملیاتی می باشد و با اتصال به ارت حفاظتی و عمومی محل مربوطه، حفاظت مناسبی را در مقابل انواع نویزها و مشکلات الکتریکی ، جهت سیستم های حساس ایجاد می نماید و از تداخل و اختلال در آنها جلوگیری می نماید.

ارت الکترونیکی بصورت سری با تجهیزات قرار می گیرد و به همین دلیل انواع مختلف ارت الکترونیکی در شرکت کنزا صنعت الموت طراحی و تولید می شود. ارت الکترونیکی کنزا صنعت تاکنون جهت حفاظت از بسیاری از سیستمهای حساس کامپیوتری و الکترونیکی انتخاب شده است و توانسته علاوه بر بالا بردن امنیت این سیستمهای و فیلتر نویز، از آسیب به آنها جلوگیری نماید و بهره وری و عمر مفید آنها را افزایش دهد. رزومه تصویری نصب ارت الکترونیکی کنزا صنعت