امروزه کابل‌ها طرح‌ها و اهداف متفاوتی دارند که در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. کابل‌هایی که بیش از یک هادی دارند، از ساختار جفت پیچ‌خورده بهره می‌برند. یک کابل کنترل شیلددار حاوی هادی‌های عایق معمولی است که در یک لایه رسانا استاندارد با یک لایه محافظ یا همان شیلد ویژه محصور شده است. این لایه محافظ چیزی است که این کابل‌ها را از انواع معمول جدا می‌کند. در این بررسی به اهمیت و کاربردهای کابل کنترل شیلددار می‌پردازیم.
تعریف کابل کنترل شیلددار
کابل کنترل شیلددار یک کابل الکتریکی است که در آن هادی و لایه عایق اطراف آن در یک یا چند شیلد رسانا محصور شده است. این‌ها معمولاً از فویل فلزی یا سیم بافته‌شده ساخته می‌شوند. یک ژاکت محافظ معمولاً یک لایه بیرونی را تشکیل می‌دهد. این کار برای به حداقل رساندن تداخل الکترومغناطیسی (EMI) توسط کابل کار می‌کند. کابل‌های برق می‌توانند منبع اصلی تداخل الکترومغناطیسی در یک محیط باشند. این‌ها به‌عنوان آنتن در انتقال تداخل یا به‌عنوان گیرنده در به دست آوردن و هدایت تداخل به دستگاه‌های دیگر عمل می‌کنند. سطح تداخل الکترومغناطیسی نتیجه قدرت موردنیاز هر تجهیزات الکتریکی در حال کار است. یک کارخانه معمولاً دارای سطح تداخل الکترومغناطیسی محیطی بالاتر از یک دفتر یا محل سکونت است.
اهمیت کابل کنترل شیلددار
اغلب اوقات افراد نمی‌توانند مفهوم کابل‌های شیلدار و آنچه را که در درازمدت به کاربران ارائه می‌دهد، درک کنند. بااین‌حال، شناخت دقیق کابل شیلددار ضروری است و داشتن ایده در مورد نحوه کارکرد آن، پذیرش این کابل را افزایش می‌دهد. برای تأسیساتی که در محدوده سطح صنعتی طبقه‌بندی می‌شوند، استفاده از کابل‌های شیلددار بهترین گزینه است. این مهم به دلیل مقاومت بالایی است که این کابل‌ها در محافظت از محتوا ایجاد می‌کنند که معمولاً در طولانی‌مدت از طریق آن منتقل می‌شود. امروزه، ازآنجایی‌که داده‌ها معمولاً از طریق کابل‌ها از ایستگاهی به ایستگاه دیگر منتقل می‌شوند، نمی‌توانیم بر نیاز به کابل‌های شیلددار بیش‌ازحد تأکید کنیم. اگر می‌خواهید از داده‌های خود محافظت کنید، استفاده از کابل‌های محافظ ضروری است. تأسیساتی که از تجهیزاتی استفاده می‌کنند که موجب پراکندگی امواج الکترومغناطیسی می‌شوند، باید با استفاده از کابل‌های شیلددار نصب شوند و درنتیجه محافظت از داده‌ها در برابر تجزیه الکترومغناطیسی را افزایش دهند. ازآنجایی‌که کابل‌ها منبع تداخل الکترومغناطیسی هستند، بهترین محافظت در برابر این تهدید هستند.
تداخل الکترومغناطیسی (EMI) چیست؟
تداخل الکترومغناطیسی جریان و ولتاژ الکتریکی متغیری است که به‌طور منظم در محیط رخ می‌دهد. ما آن را به‌عنوان تداخل رایجی می‌شناسیم که مواردی مانند تلفن‌های همراه، تلویزیون یا رادیو AM را مختل می‌کند. تداخل الکترومغناطیسی به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
- تداخل الکترومغناطیسی طبیعی: می‌تواند توسط رعدوبرق، طوفان‌های برفی، ذرات باران و تشعشعات خورشیدی ایجاد شود. تداخل الکترومغناطیسی طبیعی مشکلات کمتری را در تجهیزات دیجیتال مدرن نسبت به مدل‌های قدیمی و ارتباطات فرکانس رادیویی از طریق کشتی، ساحل و هوا ایجاد می‌کند.
- تداخل الکترومغناطیسی ذاتی: نویز الکتریکی تولیدشده در تجهیزات الکترونیکی است. هم زدن حرارتی الکترون‌هایی که از مقاومت مدار عبور می‌کنند، «نویز سفید» ایجاد می‌کند که اغلب با آن صدای آشنا فرکانس گیرنده رادیویی بین ایستگاه‌ها مرتبط است.
- تداخل الکترومغناطیسی ساخت انسان: توسط کلاس‌های مختلف تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی ایجاد می‌شود. احتراق خودروها، موتورها، فرستنده‌ها، ژنراتورها، خطوط برق، تلفن‌های همراه، انواع روشنایی و مواردی ازاین‌دست همگی نمونه‌هایی از دستگاه‌های دست‌ساز هستند که می‌توانند باعث تخریب تداخل الکترومغناطیسی در سیستم‌های تحویل نیرو و تجهیزات پردازش داده شوند.
کابل کنترل شیلددار چه کاری انجام می‌دهد؟
در کابل‌های سیگنال، کابل کنترل شیلددار برای اولین بار به‌عنوان تداخل فرکانس رادیویی (RFI) شناخته شد. این اثر معمولاً به‌عنوان نویز شناخته می‌شود. کابل کواکسیال یک نسخه آشنا از کابل شیلددار است که اغلب در انتقال فرکانس رادیویی، توزیع تلویزیون کابلی و شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. سیستم‌های امنیتی در مناطقی که دارای کابل کنترل شیلددار بالا هستند از کابل محافظ برای کمک به جلوگیری از هشدارهای کاذب استفاده می‌کنند. شیلد می‌تواند کابل را از دو طریق کاهش دهد. یکی اینکه تداخل را منعکس کند یا می‌تواند تداخل را به زمین هدایت کند. درجه شیلد کابل کنترل به عوامل مختلفی بستگی دارد که در درجه اول شامل محیطی است که کابل در آن قرار میگیرد. هزینه، قطر، وزن و انعطاف کابل همگی از عوامل دیگر در تعیین درجه شیلد هستند. یک کابل بدون شیلد ممکن است برای استفاده در یک محیط صنعتی قابل‌قبول باشد، اگر بتوان محیط نزدیک به کابل را به‌شدت کنترل کرد.
انواع کابل کنترل شیلددار
دو نوع شیلد که بیشتر مورداستفاده قرار میگیرد، فویل فلزی و سیم بافته‌شده است. محافظ فویل از یک لایه نازک آلومینیوم یا مس استفاده می‌کند که توسط پلی‌استر برای استحکام بیشتر به کار می‌روند. این تکنیک پوشش عالی برای هادی‌ها فراهم می‌کند، اگرچه فویل نسبتاً شکننده است. اتصال کانکتور و اتصال زمین ممکن است دشوار باشد. سیم تخلیه که یک سیم بدون عایق است، گاهی اوقات برای خاتمه و زمین کردن یک محافظ فویل استفاده می‌شود. شیلد یک سپر بافته مشبکی است که از سیم مسی ساخته شده است. این پوشش به‌اندازه فویل مؤثر نیست. رسانایی مس و بخش عمده مش سیم با هم کار می‌کنند تا کابل را به انتخابی مؤثر تبدیل کنند. همچنین اتصال یک کانکتور و اتصال آن به زمین بسیار ساده‌تر است. این نوع کابل گران‌تر از فویل است و احتمال مشکلات اندازه، وزن و انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد.
کاربردهای کابل کنترل بدون شیلد
جدای از تفاوت‌های فیزیکی بین کابل‌های شیلددار و بدون شیلد و اینکه چگونه بر نحوه اجرای آن‌ها تأثیر می‌گذارد، شرایط خاصی وجود دارند که کابل‌های شیلددار برای عملکرد صحیح دستگاه یا محصول ضروری هستند. اگرچه کابل‌های بدون شیلد دارای یک جفت سیم پیچ‌خورده هستند که باعث کاهش انتشار تداخل الکترومغناطیسی در سطح پایین می‌شوند اما برای محیط‌های صنعتی که در آن مقادیر زیادی برق مصرف می‌شود، مناسب نیستند. در عوض، معمولاً از کابل‌های بدون شیلد برای موارد زیر استفاده می‌شود:
- داخل ساختمان (عمدتاً در شبکه‌های محلی)
- شبکه‌های کابلی محلی در دفاتر با اندازه متوسط، مشاغل کوچک و خانه‌ها
- محیط‌های صنعتی کنترل‌شده که در آن کابل را می‌توان در مجراهای فلزی یا کابینت‌ها قرار داد.
کاربردهای کابل کنترل شیلددار
برخلاف کابل‌های بدون شیلد، کابل‌های شیلددار برای محافظت از مسیرهای برق در برابر تخریب ناشی از قرار گرفتن در معرض تداخل الکترومغناطیسی در طول برق و انتقال داده استفاده می‌شوند. نویز الکتریکی و تداخل الکترومغناطیسی بر مدارهای الکتریکی از طریق جفت شدن الکترواستاتیک، رسانایی یا القای الکترومغناطیسی تأثیر می‌گذارد. این مورد در عملکرد مدارها اختلال ایجاد می‌کند و در برخی موارد می‌تواند از عملکرد صحیح جلوگیری کند. هر جا که یک مسیر داده وجود دارد، این اثرات می‌تواند از افزایش نرخ خطا تا از دست دادن کامل داده متفاوت باشد. کابل شیلددار باعث کاهش حجم و شدت انواع نویزهای الکتریکی و تداخل الکترومغناطیسی می‌شود و همچنین اثرات نامطلوبی که بر سیگنال‌ها و انتقال می‌گذارد. از کاربردهای این کابل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تنظیمات صنعتی سنگین (کارخانه‌های تولیدی، مراکز داده بزرگ و غیره)
- فرودگاه‌ها
- ایستگاه رادیویی
تداخل الکترومغناطیسی می‌تواند به‌طورجدی عملکرد صحیح سایر تجهیزات را مختل کند. عایق اطراف کابل‌های بدون شیلد از آن در برابر خراشیدگی، ساییدگی، ریختن و رطوبت محیط محافظت می‌کند اما هیچ محافظتی در برابر تداخل الکترومغناطیسی ارائه نمی‌دهد. از قضا، کابل‌ها خود منبع تداخل الکترومغناطیسی هستند. سیم‌کشی نویز را هدایت می‌کند یا می‌تواند به‌عنوان آنتن عمل کند که نویز منتشر می‌کند و همچنین نویز تابش شده از منابع الکترونیکی اطراف خود را دریافت می‌کند. کابل محافظ برای کاهش و جلوگیری از تمام اثرات تداخل الکترومغناطیسی و سایر خطرات موجود در محیط‌های کاری شلوغ و صنعتی ضروری است. شیلد انرژی را منعکس می‌کند و با احاطه کردن هادی‌های حامل نیرو یا سیگنال‌های داخلی، نویز الکتریکی را پایه‌گذاری می‌کند. انرژی که از آن عبور می‌کند یا ساطع می‌شود به‌قدری ضعیف است که تداخلی ایجاد نمی‌کند.
کلام آخر
کابل شیلددار دارای یک محافظ داخلی فویل و یک لایه بیرونی از مس بافته‌شده است. کابل‌های کنترل شیلددار، انتقال داده یا توان را از نویز الکتریکی یا تداخل الکترومغناطیسی محیطی که در محیط‌های صنعتی، مهندسی یا تولیدی یافت می‌شود را کاهش می‌دهد و به عبارتی آن را عایق می‌کند. این کابل‌ها بیشتر در صنایع سنگین استفاده می‌شوند زیرا می‌توانند در برابر تداخل الکترومغناطیسی مقاومت بالایی داشته باشند.
