انواع سيستم هاي الكترونيكي حساس (System configuration)
سيستم هاي الكترونيكي كه بايستي سيستم گراند را براي آنها طراحي نمود از يك مدار الكترونيكي با محفظه و كابينت مجزا تا يك مجموعه‌ي وسيع و پيچيده از تجهيزات و كنسول‌هاي توزيع شده در يك محدوده‌ي فيزيكي وسيع را شامل مي شود كه بر اين اساس نيازمنديهاي گراندينگ و روشهاي زمين كردن اين سيستم ها متقاوت خواهند بود.
معيار تفكيك و تمييز دادن انواع مختلــف سيستم هاي الكترونيكي به منظور طراحي سيستم گراند، بررسي دو موضوع است، يكي وضعيت تغذيه و انرژي ورودي اين سيستم ها و ديگري چگونگي اتصال آنها به يكديگر.
بر اساس اين دو موضوع، سيستم هاي الكترونيكي به 5 زيرگروه زير تقسيم مي شوند :
1- سيستم ايزوله ) Isolated)
2- سيستم گروهي ) Clustered)
۳- سيستم توزيعي Distributed
4- Multiple-distribute) سيستم چندگانه توزيعي
5- سيستم مركزي قابل توسعه (Central with extensions
1- سيستم ايزوله : سيستمي است كه همه‌ي تجهيزات فرعي به‌صورت متمركز داخل يك محفظه (Enclosure) جمع شده‌اند و تنها يك منبع تغذيه‌ي منفرد به اين سيستم انرژي مي دهد.
اين سيستم هيچ‌گونه تبادل سيگنال و قدرتي با ساير تجهيزات زمين شده ندارد و تنها يك اتصال گراند براي محافظت پرسنل يا صاعقه در اين سيستم تعبيه مي گردد. ماشين حساب روميزي برقي، كامپيوتر شخصي (بدون مودم)، راديو و تلويزيون، نمونه هايي از سيستم ايزوله‌ي الكترونيكي مي باشند.
نيازمنديهاي گراند سيستم هاي ايزوله در شكل هاي ۱و ۲مشخص گرديده است.
شكل(۱)
همانطور كه مشاهده مي شود تنها يك سيم يا كابل مجزا، جهت اين كار استفاده شده است و اگر تغذيه‌ي اين سيستم به‌جاي شبكه‌ي برق از باتري باشد، نياز به اين سيم ارت نيز ندارد به شرط اين‌كه كاملاً به‌صورت فيزيكي و الكتريكي از ساير سيستم ها ايزوله باشد.
نكته‌ي مهم در سيستم هاي ايزوله اين است كه آنها نزديك هادي‌هاي نزولي Down conductors)) سيستم صاعقه گير يا نزديك ديگر تجهيزات فلزي زمين شده يا جاهايي كه ولتاژ با فركانس هاي بالاي راديويي روي آنها ظاهر مي شود، قرار نگيرند.
2- سيستم گروهي :
سيستم گروهي مانند شكل 1و 2 داراي چند جزء از جمله رك هاي تجهيزات (Equipment racks)يا كنسول‌هاي قرار گرفته در يك محدوده مي باشد.
شكل ۱
سيستم‌هاي گروهي معمولي شامل ميني‌كامپيوترها، سيستم هاي استريوي صوتي، داده پردازهاي متوسط و نيز پردازنده‌هاي چندجزئي مي باشند.
روش تشخيص سيستم گروهي اين است كه همه‌ي آنها از يك منبع مشترك تغذيه شوند. اين منبع تغذيه مي تواند يك باتري يا يك فيدر مجزاي برق AC باشد.
بين اجزاي يك سيستم گروهي، اتصالات سيمي و كابلي چندگانه از جمله كابل‌هاي سيگنال، كنترل و قدرت وجود دارد ولي با سيستم‌هاي ديگر هيچ‌گونه ارتباطي ندارند.
جهت گراندينگ يك سيستم گروهي بايستي تمامي اجزا به يكديگر متصل شده و به گراند ساختمان (Safety ground)متصل شوند. اگر منبع تغذيه تك‌فاز باشد با سيم سوم كه همان سيم ارت است اين كار انجام مي شود و اگر منبع تغذيه سه فاز باشد يك هادي مكمل گراند، بايد در سيستم كشيده شود.
سيستم هاي گروهي كه از طريق باتري تغذيه مي شوند نبايد با گراند ساختمان اتصال داشته باشند و صرفاً اجزاي خود سيستم به هم متصل مي شوند.
مبحث مهم در گراندينگ سيستم گروهي، بحث گراند سيگنال بين اجزاي اين سيستم مي باشد كه بايستي به نحوي انجام گردد كه مشخصه‌هاي مجزاي سيگنال مثل فركانس، دامنه و غيره را تخريب نكند. اين‌كار ممكن است به دو روش تك نقطه‌اي (Single point)و يا چند نقطه‌اي (Multiple point) انجام گيرد.
اگر روش چند نقطه اي استفاده شود گراندينگ سيگنال ممكن است با استفاده از شيلد كابل‌ها، هادي‌هاي كمكي، يك شبكه‌ي سيمي يا صفحه فلزي نصب شده در پايين يا بالاي تجهيزات تحقق يابد.
در يك محيط Quiet كه داراي EMIكمي مي باشد؛ گراندينگ سيگنال بوسيله شيلد كابل‌ها و هادي‌هاي كمكي كارساز خواهد بود اما در محيط هاي داراي سطح آلودگي EMIبالا، اين روش گراندينگ (شيلد كابل ها) ممكن است بعنوان يك آنتن عمل كرده و از محيط آلوده، سيگنال‌هاي ناخواسته‌اي برداشت نمايد.
القا و كوپل سيگنال‌هاي ناخواسته روي هادي‌هاي زمين، موجب توليد ولتاژهاي حالت مشترك Common mode voltages) يا CMVبين اجزا گرديده و تداخل سيگنال‌ها را افزايش خواهد داد.
روش بهتر گراندينگ در اين حالت، استفاده از مسيرهاي عريض فلزي (بجاي شيلدها) بين قطعات تجهيزات سيستم گروهي است. سيني هاي كابل، باس داكت ها و كانالهاي هادي در اين حالت مي توانند به‌عنوان گراندينگ سيگنال استفاده شوند.
بهترين حالت و يكي از راه‌هاي توصيه شده براي استفاده در محيط هاي داراي سطح RF بالا، استفاده از مش هاي ريز يا يك صفحه فلزي يك پارچه در زير تمامي اجزاي سيستم گروهي مي‌باشد.
در محيط‌هاي بسيار نامطلوب از لحاظ وجود نويزهاي EM ، نظير جاهايي‌كه مبدل ها و سنسورهاي زيادي وجود دارد علاوه بر مش‌هاي ريز، تعبيه صفحه‌هاي فلزي يك‌پارچه روي مش‌ها نيز توصيه مي‌گردد.
در اين‌حالت هر كابينت با دقت به شبكه يا صفحه‌ي زمين متصل مي‌گردد. تمام كابل‌هاي سيگنال و قدرت نيز بهتر است از طريق لوله‌هاي فلزي يا Raceway عبور داده شوند.
اين روش در محيط‌هاي داراي سيگنال‌هاي راديويي VHF, HF و UHF مثل استوديوها، مراكز مخابره سيگنال و غيره استفاده مي‌شود.
سيستم هاي الكترونيكي كه بايستي سيستم گراند را براي آنها طراحي نمود از يك مدار الكترونيكي با محفظه و كابينت مجزا تا يك مجموعه‌ي وسيع و پيچيده از تجهيزات و كنسول‌هاي توزيع شده در يك محدوده‌ي فيزيكي وسيع را شامل مي شود كه بر اين اساس نيازمنديهاي گراندينگ و روشهاي زمين كردن اين سيستم ها متقاوت خواهند بود.
معيار تفكيك و تمييز دادن انواع مختلــف سيستم هاي الكترونيكي به منظور طراحي سيستم گراند، بررسي دو موضوع است، يكي وضعيت تغذيه و انرژي ورودي اين سيستم ها و ديگري چگونگي اتصال آنها به يكديگر.
بر اساس اين دو موضوع، سيستم هاي الكترونيكي به 5 زيرگروه زير تقسيم مي شوند :
1- سيستم ايزوله ) Isolated)
2- سيستم گروهي ) Clustered)
۳- سيستم توزيعي Distributed
4- Multiple-distribute) سيستم چندگانه توزيعي
5- سيستم مركزي قابل توسعه (Central with extensions
1- سيستم ايزوله : سيستمي است كه همه‌ي تجهيزات فرعي به‌صورت متمركز داخل يك محفظه (Enclosure) جمع شده‌اند و تنها يك منبع تغذيه‌ي منفرد به اين سيستم انرژي مي دهد.
اين سيستم هيچ‌گونه تبادل سيگنال و قدرتي با ساير تجهيزات زمين شده ندارد و تنها يك اتصال گراند براي محافظت پرسنل يا صاعقه در اين سيستم تعبيه مي گردد. ماشين حساب روميزي برقي، كامپيوتر شخصي (بدون مودم)، راديو و تلويزيون، نمونه هايي از سيستم ايزوله‌ي الكترونيكي مي باشند.
نيازمنديهاي گراند سيستم هاي ايزوله در شكل هاي ۱و ۲مشخص گرديده است.
شكل(۱)
همانطور كه مشاهده مي شود تنها يك سيم يا كابل مجزا، جهت اين كار استفاده شده است و اگر تغذيه‌ي اين سيستم به‌جاي شبكه‌ي برق از باتري باشد، نياز به اين سيم ارت نيز ندارد به شرط اين‌كه كاملاً به‌صورت فيزيكي و الكتريكي از ساير سيستم ها ايزوله باشد.
نكته‌ي مهم در سيستم هاي ايزوله اين است كه آنها نزديك هادي‌هاي نزولي Down conductors)) سيستم صاعقه گير يا نزديك ديگر تجهيزات فلزي زمين شده يا جاهايي كه ولتاژ با فركانس هاي بالاي راديويي روي آنها ظاهر مي شود، قرار نگيرند.
2- سيستم گروهي :
سيستم گروهي مانند شكل 1و 2 داراي چند جزء از جمله رك هاي تجهيزات (Equipment racks)يا كنسول‌هاي قرار گرفته در يك محدوده مي باشد.
شكل ۱
سيستم‌هاي گروهي معمولي شامل ميني‌كامپيوترها، سيستم هاي استريوي صوتي، داده پردازهاي متوسط و نيز پردازنده‌هاي چندجزئي مي باشند.
روش تشخيص سيستم گروهي اين است كه همه‌ي آنها از يك منبع مشترك تغذيه شوند. اين منبع تغذيه مي تواند يك باتري يا يك فيدر مجزاي برق AC باشد.
بين اجزاي يك سيستم گروهي، اتصالات سيمي و كابلي چندگانه از جمله كابل‌هاي سيگنال، كنترل و قدرت وجود دارد ولي با سيستم‌هاي ديگر هيچ‌گونه ارتباطي ندارند.
جهت گراندينگ يك سيستم گروهي بايستي تمامي اجزا به يكديگر متصل شده و به گراند ساختمان (Safety ground)متصل شوند. اگر منبع تغذيه تك‌فاز باشد با سيم سوم كه همان سيم ارت است اين كار انجام مي شود و اگر منبع تغذيه سه فاز باشد يك هادي مكمل گراند، بايد در سيستم كشيده شود.
سيستم هاي گروهي كه از طريق باتري تغذيه مي شوند نبايد با گراند ساختمان اتصال داشته باشند و صرفاً اجزاي خود سيستم به هم متصل مي شوند.
مبحث مهم در گراندينگ سيستم گروهي، بحث گراند سيگنال بين اجزاي اين سيستم مي باشد كه بايستي به نحوي انجام گردد كه مشخصه‌هاي مجزاي سيگنال مثل فركانس، دامنه و غيره را تخريب نكند. اين‌كار ممكن است به دو روش تك نقطه‌اي (Single point)و يا چند نقطه‌اي (Multiple point) انجام گيرد.
اگر روش چند نقطه اي استفاده شود گراندينگ سيگنال ممكن است با استفاده از شيلد كابل‌ها، هادي‌هاي كمكي، يك شبكه‌ي سيمي يا صفحه فلزي نصب شده در پايين يا بالاي تجهيزات تحقق يابد.
در يك محيط Quiet كه داراي EMIكمي مي باشد؛ گراندينگ سيگنال بوسيله شيلد كابل‌ها و هادي‌هاي كمكي كارساز خواهد بود اما در محيط هاي داراي سطح آلودگي EMIبالا، اين روش گراندينگ (شيلد كابل ها) ممكن است بعنوان يك آنتن عمل كرده و از محيط آلوده، سيگنال‌هاي ناخواسته‌اي برداشت نمايد.
القا و كوپل سيگنال‌هاي ناخواسته روي هادي‌هاي زمين، موجب توليد ولتاژهاي حالت مشترك Common mode voltages) يا CMVبين اجزا گرديده و تداخل سيگنال‌ها را افزايش خواهد داد.
روش بهتر گراندينگ در اين حالت، استفاده از مسيرهاي عريض فلزي (بجاي شيلدها) بين قطعات تجهيزات سيستم گروهي است. سيني هاي كابل، باس داكت ها و كانالهاي هادي در اين حالت مي توانند به‌عنوان گراندينگ سيگنال استفاده شوند.
بهترين حالت و يكي از راه‌هاي توصيه شده براي استفاده در محيط هاي داراي سطح RF بالا، استفاده از مش هاي ريز يا يك صفحه فلزي يك پارچه در زير تمامي اجزاي سيستم گروهي مي‌باشد.
در محيط‌هاي بسيار نامطلوب از لحاظ وجود نويزهاي EM ، نظير جاهايي‌كه مبدل ها و سنسورهاي زيادي وجود دارد علاوه بر مش‌هاي ريز، تعبيه صفحه‌هاي فلزي يك‌پارچه روي مش‌ها نيز توصيه مي‌گردد.
در اين‌حالت هر كابينت با دقت به شبكه يا صفحه‌ي زمين متصل مي‌گردد. تمام كابل‌هاي سيگنال و قدرت نيز بهتر است از طريق لوله‌هاي فلزي يا Raceway عبور داده شوند.
اين روش در محيط‌هاي داراي سيگنال‌هاي راديويي VHF, HF و UHF مثل استوديوها، مراكز مخابره سيگنال و غيره استفاده مي‌شود.
