ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ एक ही विद्युत वास्तुकला के भीतर उच्च-वोल्टेज बैटरी स्टैक, बैटरी प्रबंधन इलेक्ट्रॉनिक्स, बिजली रूपांतरण उपकरण और निम्न-वोल्टेज नियंत्रण प्रणालियों को जोड़ती हैं। ये भाग हमेशा समान विद्युत क्षमता पर काम नहीं करते हैं, और वे अक्सर उच्च-वर्तमान स्विचिंग सर्किट के करीब स्थित होते हैं जो महत्वपूर्ण विद्युत चुम्बकीय शोर उत्पन्न करते हैं।
इस कारण से, बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली के भीतर संचार केवल डेटा दर या प्रोटोकॉल का प्रश्न नहीं है। कई स्थानों पर, इंजीनियरों को यह भी तय करना होता है कि विद्युत रूप से अलग किए गए क्षेत्रों के बीच जानकारी कैसे पार हो सकती है, बिना अवांछित वर्तमान पथ, ग्राउंड लूप या सामान्य-मोड हस्तक्षेप बनाए।
फाइबर ऑप्टिक संचार इन सीमाओं को पार करने का एक तरीका प्रदान करता है क्योंकि संकेत एक प्रवाहकीय केबल के माध्यम से विद्युत प्रवाह के बजाय प्रकाश के रूप में यात्रा करता है। यह फाइबर को विशेष रूप से उपयोगी बनाता है जहां गैल्वेनिक अलगाव, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति संचार पथ की कम संवेदनशीलता, या उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज नियंत्रण डोमेन के बीच अलगाव महत्वपूर्ण है।
इसलिए इंजीनियरिंग प्रश्न केवल यह नहीं है, "क्या बीएमएस को फाइबर का उपयोग करना चाहिए?"
एक बेहतर प्रश्न है: सिस्टम में अलगाव सीमा कहाँ है, और उस सीमा के पार किस प्रकार का संचार लिंक सबसे उपयुक्त है?
बीएमएस विद्युत अलगाव संचार या नियंत्रण सर्किट को अलग करने को संदर्भित करता है जो विभिन्न विद्युत क्षमता पर काम करते हैं, फिर भी उनके बीच जानकारी को पास करने की अनुमति देते हैं। उद्देश्य संचार पथ के माध्यम से अवांछित वर्तमान प्रवाह को रोकना है, जबकि विद्युत डोमेन के बीच जानकारी को उनके स्थानीय विद्युत संदर्भों को सीधे एक साथ बांधे बिना पार करने की अनुमति देना है।
यह आवश्यकता सीधे उच्च-वोल्टेज बैटरी पैक की विद्युत संरचना से आती है।
एक उच्च-वोल्टेज बैटरी को सामान्यतः श्रृंखला में कई सेल या मॉड्यूल को जोड़कर बनाया जाता है। हालांकि यह आवश्यक पैक वोल्टेज बनाता है, इसका मतलब यह भी है कि स्टैक के विभिन्न भाग सिस्टम ग्राउंड के सापेक्ष विभिन्न विद्युत क्षमता पर बैठे हैं।
स्टैक के निचले भाग के पास कोशिकाओं के एक समूह से जुड़ा एक निगरानी सर्किट निम्न पैक क्षमता के करीब काम कर सकता है। श्रृंखला श्रृंखला में बहुत ऊपर स्थित एक और निगरानी सर्किट काफी उच्च क्षमता पर तैर सकता है।
माप के दृष्टिकोण से, दोनों सर्किट समान कार्य कर सकते हैं, जैसे सेल वोल्टेज, तापमान, या नैदानिक जानकारी पढ़ना। विद्युत रूप से, हालांकि, वे समान क्षमता पर संदर्भित नहीं हैं।
उच्च-वोल्टेज बैटरी स्टैक के भीतर कई विद्युत क्षमता डोमेन
यह एक मौलिक बीएमएस डिजाइन समस्या पैदा करता है। जानकारी को बैटरी स्टैक के माध्यम से स्थानांतरित करने और अंततः एक केंद्रीय नियंत्रक तक पहुंचने की आवश्यकता है, लेकिन इसमें शामिल इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न वोल्टेज डोमेन से संबंधित हो सकते हैं।
कई बीएमएस आर्किटेक्चर इसलिए डोमेन के बीच डेटा को सुरक्षित रूप से स्थानांतरित करने के लिए स्टैक्ड निगरानी उपकरणों, अलग सीरियल इंटरफेस, ट्रांसफार्मर-युग्मित लिंक, अलग कैन, या अन्य विधियों का उपयोग करते हैं।
जब संचार पथ स्वयं विद्युत रूप से गैर-प्रवाहकीय रहना चाहिए तो फाइबर एक और विकल्प है।
सबसे महत्वपूर्ण बात यह नहीं है कि बैटरी सामान्य अर्थों में "उच्च-वोल्टेज" है। महत्वपूर्ण बात यह है कि एक विद्युत डोमेन को दूसरे के साथ संवाद करने की आवश्यकता है।
उदाहरण के लिए, एक बैटरी निगरानी अनुभाग बैटरी स्टैक के साथ तैर सकता है जबकि केंद्रीय बीएमएस नियंत्रक चेसिस या नियंत्रण ग्राउंड के संदर्भ में निम्न-वोल्टेज आपूर्ति से संचालित होता है।
इसी तरह, एक बैटरी रैक, बिजली रूपांतरण प्रणाली, और पर्यवेक्षी नियंत्रक में प्रत्येक के अपने ग्राउंडिंग और बिजली डोमेन हो सकते हैं।
जब भी कोई संचार लिंक इन सीमाओं में से किसी एक को पार करता है, तो इंटरफ़ेस को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि सामान्य संचार अनजाने में सामान्य-मोड वर्तमान या दोष ऊर्जा के लिए एक पथ न बन जाए।
यही गैल्वेनिक अलगाव की भूमिका है।
ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में बैटरी सेल और निगरानी इलेक्ट्रॉनिक्स से अधिक शामिल हैं। उनमें संपर्ककर्ता, डीसी बस, डीसी/डीसी चरण, पीसीस उपकरण, इन्वर्टर, गेट ड्राइवर, सहायक बिजली आपूर्ति, शीतलन प्रणाली और बाहरी नियंत्रण नेटवर्क भी शामिल हैं।
इनमें से कई सर्किट उच्च गति पर पर्याप्त वोल्टेज और करंट को स्विच करते हैं।
यह संचार के लिए एक विद्युत रूप से मांग वाला वातावरण बनाता है।
पीसीस स्विचिंग शोर, ग्राउंड क्षमता अंतर और संचार हस्तक्षेप
एक पीसीस या इन्वर्टर आईजीबीटी या एसआई सी मॉसफेट जैसे अर्धचालक उपकरणों को तेजी से स्विच करके काम करता है। ये स्विचिंग संक्रमण वोल्टेज और करंट में बड़े और तेज परिवर्तन पैदा करते हैं।
वास्तविक हार्डवेयर में, परजीवी कैपेसिटेंस और इंडक्टेंस हमेशा मौजूद होते हैं।
जब वोल्टेज तेजी से बदलता है, तो विस्थापन वर्तमान परजीवी कैपेसिटेंस के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है। जब करंट तेजी से बदलता है, तो अवांछित इंडक्टेंस अतिरिक्त वोल्टेज गड़बड़ी उत्पन्न कर सकता है। एक साथ, ये प्रभाव सामान्य-मोड और अंतर-मोड शोर में योगदान करते हैं।
परिणाम यह नहीं है कि हर विद्युत संचार लिंक विफल हो जाएगा। ठीक से डिज़ाइन किए गए कैन, आरएस-485, एसपीआई, और अन्य विद्युत इंटरफेस कठोर औद्योगिक वातावरण में मज़बूती से काम कर सकते हैं।
हालांकि, संचार डिजाइनर को एक साथ कई कारकों का प्रबंधन करना चाहिए:
सामान्य-मोड वोल्टेज,
ग्राउंडिंग,
शील्डिंग,
केबल रूटिंग,
समापन,
अलगाव रेटिंग,
क्षणिक प्रतिरक्षा,
और बिजली कंडक्टरों से भौतिक अलगाव।
ये प्रभाव विशेष रूप से तेज वोल्टेज और वर्तमान संक्रमण वाले बिजली-इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में प्रासंगिक हैं।
दो उपकरणों में जरूरी नहीं कि बिल्कुल समान ग्राउंड क्षमता हो।
एक बैटरी रैक, पीसीस कैबिनेट, नियंत्रण पैनल, या रिमोट कंट्रोलर को विभिन्न ग्राउंडिंग पथों के माध्यम से जोड़ा जा सकता है। बड़े करंट, केबल प्रतिबाधा, स्विचिंग क्षण, या भौतिक अलगाव नाममात्र ग्राउंड बिंदुओं के बीच वोल्टेज अंतर उत्पन्न कर सकते हैं।
यदि संचार माध्यम में इन स्थानों के बीच एक प्रवाहकीय पथ शामिल है, तो उस वोल्टेज अंतर का एक हिस्सा संचार इंटरफ़ेस पर दिखाई दे सकता है।
यही कारण है कि ग्राउंड लूप होते हैं।
एक तांबे के संचार प्रणाली को अभी भी अलग ट्रांससीवर या अन्य गैल्वेनिक अलगाव उपकरणों का उपयोग करके अलग किया जा सकता है। इसलिए मुद्दा केवल "तांबा बनाम फाइबर" नहीं है।
अंतर यह है कि एक फाइबर केबल पहली जगह में दो एंडपॉइंट्स के बीच एक विद्युत कंडक्टर प्रदान नहीं करता है।
फाइबर ऑप्टिक अलगाव का मुख्य मूल्य सरल है: संचार माध्यम दो एंडपॉइंट्स के बीच विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करता है।
विद्युत डेटा को ट्रांसमीटर पर प्रकाश में परिवर्तित किया जाता है। ऑप्टिकल संकेत फाइबर के माध्यम से यात्रा करता है। प्राप्त करने वाले छोर पर, प्रकाश को वापस विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है।
चूंकि केबल स्वयं गैर-प्रवाहकीय है, ट्रांसमीटर और रिसीवर उनके बीच एक धातु संकेत पथ स्थापित किए बिना विभिन्न विद्युत डोमेन में काम कर सकते हैं।
तांबा संचार बनाम फाइबर ऑप्टिक अलगाव
एक तांबे के लिंक में, विद्युत संकेत कंडक्टरों के बीच वोल्टेज या वर्तमान संबंधों पर निर्भर करते हैं।
एक फाइबर लिंक में, जानकारी को फाइबर कोर के माध्यम से ऑप्टिकली ले जाया जाता है।
यह भौतिक अंतर कई उपयोगी परिणाम उत्पन्न करता है।
पहला, फाइबर दो विद्युत डोमेन के बीच एक गैल्वेनिक कनेक्शन नहीं बनाता है।
दूसरा, केबल-मध्यस्थ ग्राउंड-लूप करंट ऑप्टिकल पथ के माध्यम से प्रवाहित नहीं हो सकता है।
तीसरा, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र धातु कंडक्टरों में कर सकते हैं उसी तरह फाइबर में संकेत वोल्टेज प्रेरित नहीं करते हैं।
यह ऑप्टिकल लिंक को उच्च-वोल्टेज स्विचिंग सिस्टम, मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों और विद्युत रूप से अलग किए गए नियंत्रण क्षेत्रों के आसपास विशेष रूप से आकर्षक बनाता है।
सामान्य-मोड समस्याएं अक्सर तब मुश्किल हो जाती हैं जब एक संचार रिसीवर को अपने स्थानीय विद्युत संदर्भ और ट्रांसमीटर-साइड संदर्भ के बीच वोल्टेज अंतर को सहन करने की आवश्यकता होती है।
फाइबर इस स्थिति को बदलता है क्योंकि ऑप्टिकल केबल दो विद्युत संदर्भों को जोड़ने की आवश्यकता के बिना जानकारी ले जाता है।
केबल इंटरफ़ेस को बड़े सामान्य-मोड वोल्टेज को सहन करने के लिए डिज़ाइन करने के बजाय, डिजाइनर विद्युत डोमेन को अलग कर सकता है और केवल जानकारी को ऑप्टिकली स्थानांतरित कर सकता है।
यह भौतिक रूप से अलग किए गए उपकरणों में अलगाव को सरल बना सकता है, खासकर जब केबल रन विद्युत रूप से शोर वाले क्षेत्रों से गुजरता है।
हालांकि, ऑप्टिकल लिंक केवल संचार पथ को अलग करता है।
ट्रांसमीटर इलेक्ट्रॉनिक्स, रिसीवर इलेक्ट्रॉनिक्स, बिजली की आपूर्ति, पीसीबी लेआउट, क्रीपेज और क्लीयरेंस, ग्राउंडिंग, सर्ज सुरक्षा, और ईएमसी डिजाइन को अभी भी सही ढंग से इंजीनियर किया जाना चाहिए।
इसलिए फाइबर पूरे बीएमएस या पीसीस को ईएमआई प्रतिरक्षित नहीं बनाता है। यह एक महत्वपूर्ण प्रवाहकीय युग्मन पथ को हटा देता है।
डिजिटल आइसोलेटर, अलग कैन ट्रांससीवर, अलग आरएस-485 इंटरफेस, ट्रांसफार्मर-युग्मित संचार, ऑप्टोकपलर, और कैपेसिटिव या चुंबकीय अलगाव मान्य इंजीनियरिंग विकल्प बने हुए हैं।
छोटे पीसीबी-स्तरीय अलगाव के लिए, ये दृष्टिकोण एक ऑप्टिकल ट्रांससीवर और फाइबर केबल स्थापित करने की तुलना में सरल और अधिक किफायती हो सकते हैं।
फाइबर तब अधिक आकर्षक हो जाता है जब अलगाव सीमा एक भौतिक केबल रन तक फैली होती है, जब दो डोमेन भौतिक रूप से अलग होते हैं, या जब संचार मार्ग एक मजबूत ईएमआई वातावरण से गुजरता है।
सही तकनीक अलगाव बाधा के भौतिक स्थान और संचार पथ की आवश्यकताओं पर निर्भर करती है।
फाइबर को ऊर्जा भंडारण प्रणाली के भीतर हर संचार लिंक को बदलने की आवश्यकता नहीं है।
इसकी सबसे मजबूत भूमिका आमतौर पर उन स्थानों पर होती है जहां विद्युत अलगाव स्पष्ट सिस्टम-स्तरीय मूल्य प्रदान करता है।
बीएमएस और ऊर्जा भंडारण वास्तुकला में फाइबर लिंक कहाँ फिट होते हैं
एक बैटरी रैक या कैबिनेट के भीतर, जब सिस्टम के अनुभागों के बीच विद्युत अलगाव की आवश्यकता होती है तो नियंत्रकों या निगरानी इकाइयों के बीच छोटे ऑप्टिकल लिंक का उपयोग किया जा सकता है।
यह विशेष रूप से प्रासंगिक है जब इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न वोल्टेज डोमेन में वितरित होते हैं।
आवश्यक दूरी केवल कुछ मीटर या कई दसियों मीटर हो सकती है, लेकिन लिंक को अभी भी पूर्ण विद्युत अलगाव से लाभ हो सकता है।
इन अनुप्रयोगों के लिए, कॉम्पैक्ट औद्योगिक ऑप्टिकल लिंक दूरसंचार-शैली के लंबी दूरी के फाइबर नेटवर्क की तुलना में अधिक प्रासंगिक हो सकते हैं।
एक और महत्वपूर्ण स्थान बैटरी सिस्टम और पीसीस या पर्यवेक्षी नियंत्रक के बीच संचार सीमा है।
बैटरी साइड में फ्लोटिंग हाई-वोल्टेज मॉनिटरिंग इलेक्ट्रॉनिक्स हो सकते हैं, जबकि पीसीस में हाई-पावर स्विचिंग स्टेज होते हैं। एक केंद्रीय नियंत्रक एक अलग निम्न-वोल्टेज वातावरण में संचालित हो सकता है।
यदि संचार पथ इन क्षेत्रों को पार करता है, तो फाइबर सिग्नल केबल को ही उनके बीच एक विद्युत कनेक्शन बनने से रोक सकता है।
इसलिए लाभ केवल बेहतर शोर प्रदर्शन नहीं है।
अधिक मौलिक लाभ विद्युत डोमेन का अलगाव है।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर, विशेष रूप से औद्योगिक दृश्य-प्रकाश ट्रांससीवर के साथ उपयोग किया जाने वाला बड़ा-कोर पीओएफ, कई छोटी आंतरिक ऑप्टिकल लिंक के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।
इसकी भूमिका लंबी दूरी के दूरसंचार फाइबर से अलग है।
औद्योगिक पीओएफ सिस्टम आमतौर पर मीटर या दसियों मीटर में मापी जाने वाली दूरी पर उपयोग किए जाते हैं।
वह सीमा कई आंतरिक मशीन, कैबिनेट, रैक और उपकरण-स्तरीय संचार पथों से मेल खाती है।
एक ऊर्जा भंडारण प्रणाली में, इसमें संचार शामिल हो सकता है:
अलग नियंत्रक बोर्ड,
बैटरी रैक,
स्थानीय निगरानी इकाइयाँ,
नियंत्रण कैबिनेट,
या उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज वर्गों के बीच अलग इंटरफेस।
पीओएफ के लिए कोई एकल सार्वभौमिक अधिकतम दूरी नहीं है।
वास्तविक प्राप्त करने योग्य दूरी पूर्ण ऑप्टिकल लिंक पर निर्भर करती है, जिसमें ट्रांसमीटर आउटपुट, रिसीवर संवेदनशीलता, डेटा दर, फाइबर क्षीणन, कनेक्टर हानि, ऑपरेटिंग तापमान, स्थापना गुणवत्ता और आवश्यक डिजाइन मार्जिन शामिल हैं।
औद्योगिक पीओएफ की एक व्यावहारिक विशेषता इसका अपेक्षाकृत बड़ा ऑप्टिकल कोर है।
बड़ा कोर उपयुक्त कनेक्टर सिस्टम में संरेखण और टर्मिनेशन को सरल बना सकता है, जो उपकरण-स्तरीय ऑप्टिकल लिंक के लिए उपयोगी है जहां व्यावहारिक असेंबली और सेवाक्षमता मायने रखती है।
यह औद्योगिक उपकरणों में मूल्यवान हो सकता है जहां ऑप्टिकल लिंक को जटिल फाइबर-हैंडलिंग प्रक्रियाओं के बिना इकट्ठा, बदला या बनाए रखा जाना चाहिए।
अंतिम केबल निर्माण अभी भी मायने रखता है।
जैकेट सामग्री, तापमान रेटिंग, झुकने का प्रदर्शन, तन्यता ताकत, कनेक्टर डिजाइन, लौ प्रदर्शन, और दीर्घकालिक यांत्रिक स्थिरता सभी विश्वसनीयता को प्रभावित कर सकते हैं।
फाइबर स्वयं तैयार संचार लिंक का केवल एक हिस्सा है।
पीओएफ उपयोगी है, लेकिन यह हर ऑप्टिकल लिंक के लिए सही विकल्प नहीं है।
जैसे-जैसे दूरी, तापमान, बैंडविड्थ, या पर्यावरणीय आवश्यकताएं बढ़ती हैं, अन्य फाइबर प्रकार अधिक मार्जिन प्रदान कर सकते हैं।
हार्ड-क्लैड सिलिका, या एचसीएस, एक सिलिका ऑप्टिकल कोर का उपयोग करता है जिसमें एक बहुलक क्लैडिंग संरचना होती है।
विशिष्ट बड़े-कोर पीओएफ की तुलना में, एचसीएस आम तौर पर कम ऑप्टिकल क्षीणन प्रदान करता है और संगत ट्रांससीवर के साथ लंबे औद्योगिक लिंक का समर्थन कर सकता है।
यह एचसीएस को तब उपयोगी बनाता है जब एप्लिकेशन को अभी भी एक मजबूत औद्योगिक ऑप्टिकल आर्किटेक्चर से लाभ होता है लेकिन अधिक ट्रांसमिशन दूरी या अतिरिक्त ऑप्टिकल मार्जिन की आवश्यकता होती है।
कुछ औद्योगिक ट्रांससीवर परिवारों में, एक ही सामान्य संचार मंच छोटी पीओएफ लिंक और काफी लंबी एचसीएस लिंक का समर्थन कर सकता है।
सटीक दूरी ट्रांससीवर-विशिष्ट बनी हुई है।
तापमान क्षमता भी महत्वपूर्ण है। कुछ एचसीएस निर्माण विशिष्ट पीओएफ केबल निर्माणों की तुलना में व्यापक ऑपरेटिंग रेंज का समर्थन कर सकते हैं, जिससे वे अधिक मांग वाले उपकरण वातावरण के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।
विशिष्ट कारण हैं:
लंबी ट्रांसमिशन दूरी,
उच्च बैंडविड्थ,
मानकीकृत ईथरनेट या नेटवर्क इंटरफेस,
मौजूदा एलसी, एससी, एसटी, या समान बुनियादी ढांचे के साथ एकीकरण,
या एक उपकरण के भीतर के बजाय कैबिनेट, कमरों या सुविधाओं के बीच संचार।
यह एक उपयोगी इंजीनियरिंग अंतर बनाता है।
पीओएफ अक्सर छोटी आंतरिक औद्योगिक लिंक के लिए आकर्षक होता है।
एचसीएस एक मध्य मैदान प्रदान करता है जहां लंबी पहुंच या अतिरिक्त पर्यावरणीय मार्जिन की आवश्यकता होती है।
पारंपरिक ग्लास फाइबर तब अधिक उपयुक्त हो जाता है जब सिस्टम एक आंतरिक अलग नियंत्रण लिंक के बजाय एक औद्योगिक नेटवर्क जैसा दिखने लगता है।
फाइबर चयन को केवल फाइबर सामग्री के बजाय पूर्ण संचार आवश्यकता से शुरू होना चाहिए।
फाइबर अलगाव लिंक का चयन करने के लिए इंजीनियरिंग कारक
| चयन कारक | इंजीनियरिंग प्रश्न |
|---|---|
| दूरी | वास्तविक रूटेड ऑप्टिकल पथ कितना लंबा है, जिसमें सेवा लूप और कैबिनेट रूटिंग शामिल है? |
| डेटा दर | लिंक को किस बैंडविड्थ और प्रोटोकॉल टाइमिंग का समर्थन करना चाहिए? |
| ऑप्टिकल बजट | क्या ट्रांसमीटर, फाइबर, कनेक्टर और रिसीवर संयोजन पर्याप्त मार्जिन प्रदान करता है? |
| तापमान | क्या लिंक में प्रत्येक घटक आवश्यक तापमान सीमा पर काम कर सकता है? |
| कनेक्टर प्रकार | फाइबर को कैसे समाप्त, स्थापित, बदला और बनाए रखा जाएगा? |
| यांत्रिक वातावरण | क्या केबल कंपन, झुकने, तन्यता भार, घर्षण, या बार-बार आंदोलन का अनुभव करेगा? |
| अलगाव आवश्यकता | किन विद्युत डोमेन को गैल्वेनिक रूप से अलग रहना चाहिए? |
| विश्वसनीयता मार्जिन | तापमान, उम्र बढ़ने, कनेक्टर हानि, संदूषण, और स्थापना सहनशीलता पर विचार करने के बाद कितना मार्जिन शेष है? |
दूरी का मूल्यांकन केवल फाइबर क्षीणन से कभी नहीं किया जाना चाहिए।
एक कार्यशील ऑप्टिकल लिंक ट्रांसमीटर शक्ति, रिसीवर संवेदनशीलता, कनेक्टर नुकसान, स्प्लिस या इंटरफेस, तापमान प्रभाव, उम्र बढ़ने और इंजीनियरिंग मार्जिन पर निर्भर करता है।
कम क्षीणन वाला फाइबर एक लंबा लिंक का समर्थन कर सकता है, लेकिन केवल तभी जब ट्रांससीवर जोड़ी उस फाइबर के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन की गई हो।
आवश्यक संचार गति को ऑप्टिकल ट्रांसमीटर और रिसीवर से मेल खाना चाहिए।
एक छोटा फाइबर स्वचालित रूप से इसका मतलब यह नहीं है कि कोई भी ट्रांससीवर संयोजन काम करेगा।
ट्रांसमीटर तरंग दैर्ध्य, रिसीवर संवेदनशीलता, फाइबर प्रकार, कनेक्टर ज्यामिति, और डेटा दर एक संगत प्रणाली का निर्माण करना चाहिए।
फाइबर के ऑपरेटिंग तापमान पर स्वतंत्र रूप से विचार नहीं किया जाना चाहिए।
पूर्ण लिंक में फाइबर, केबल जैकेट, कनेक्टर, ट्रांसमीटर, रिसीवर और आसपास के इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं।
यदि एक घटक में दूसरों की तुलना में कम स्वीकार्य तापमान सीमा है, तो वह घटक पूरे लिंक के लिए सीमित कारक बन सकता है।
कनेक्टर विकल्प सम्मिलन हानि से अधिक को प्रभावित करता है।
यह स्थापना गति, रखरखाव प्रक्रियाओं, सेवाक्षमता, यांत्रिक प्रतिधारण, पुनरावृत्ति, और संदूषण संवेदनशीलता को भी प्रभावित करता है।
उन उपकरणों के लिए जिन्हें क्षेत्र में सेवा दी जा सकती है, ये व्यावहारिक कारक नाममात्र ऑप्टिकल प्रदर्शन के रूप में महत्वपूर्ण हो सकते हैं।
एक लिंक जो कमरे के तापमान प्रोटोटाइप में काम करता है, वह स्वचालित रूप से एक विश्वसनीय उत्पादन डिजाइन नहीं है।
ऑप्टिकल बजट में पर्याप्त मार्जिन शामिल होना चाहिए:
घटक भिन्नता,
तापमान परिवर्तन,
कनेक्टर हानि,
उम्र बढ़ने,
झुकना,
संदूषण,
और स्थापना सहनशीलता।
यह विशेष रूप से ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में महत्वपूर्ण है जो लंबे ऑपरेटिंग जीवन के लिए अभिप्रेत हैं।
औद्योगिक अलगाव लिंक के लिए पीओएफ बनाम एचसीएस बनाम पारंपरिक ग्लास फाइबर
| फाइबर प्रकार | विशिष्ट इंजीनियरिंग भूमिका | दूरी स्थिति | व्यावहारिक शक्ति | कब विचार करें |
|---|---|---|---|---|
| पीओएफ | छोटी आंतरिक नियंत्रण और अलगाव लिंक | छोटी, आमतौर पर लिंक के आधार पर मीटर से दसियों मीटर तक | बड़ा कोर, व्यावहारिक औद्योगिक टर्मिनेशन, मजबूत गैल्वेनिक अलगाव | रैक-स्तरीय, कैबिनेट-स्तरीय, छोटी बीएमएस नियंत्रण लिंक |
| एचसीएस | अधिक मार्जिन की आवश्यकता वाले औद्योगिक ऑप्टिकल लिंक | संगत ट्रांससीवर के साथ विशिष्ट पीओएफ से लंबा | कम क्षीणन और उपयुक्त निर्माणों में मजबूत पर्यावरणीय क्षमता | लंबी आंतरिक लिंक, कठोर स्थितियाँ, अतिरिक्त लिंक मार्जिन |
| पारंपरिक ग्लास फाइबर | औद्योगिक नेटवर्किंग और लंबी इंटरकनेक्ट्स | लंबी दूरी के लिंक, ऑप्टिकल सिस्टम और नेटवर्क मानक के आधार पर | उच्च बैंडविड्थ, कम क्षीणन, मानकीकृत कनेक्टर/नेटवर्क पारिस्थितिकी तंत्र | कैबिनेट-से-कैबिनेट, सुविधा-स्तरीय, ईथरनेट, लंबी दूरी का संचार |
इन श्रेणियों को कठोर सीमाओं के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
सही विकल्प पूर्ण ऑप्टिकल आर्किटेक्चर पर निर्भर करता है न कि केवल फाइबर सामग्री पर।
ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ फाइबर का उपयोग केवल इसलिए नहीं करती हैं क्योंकि फाइबर तेज है या क्योंकि बैटरी उच्च-वोल्टेज हैं।
वास्तविक कारण अधिक मौलिक है।
एक बीएमएस, उच्च-वोल्टेज बैटरी सिस्टम, पीसीस, और पर्यवेक्षी नियंत्रक में कई विद्युत क्षमता डोमेन हो सकते हैं। जब जानकारी को उन डोमेन के बीच पार करने की आवश्यकता होती है, तो संचार पथ को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि वह अनजाने में एक प्रवाहकीय कनेक्शन, ग्राउंड-लूप पथ, या सामान्य-मोड हस्तक्षेप समस्या न बनाए।
फाइबर इस विशेष भौतिक-परत समस्या को जानकारी को विद्युत रूप से ले जाने के बजाय ऑप्टिकली ले जाकर हल करता है।
छोटी आंतरिक अलगाव लिंक के लिए, पीओएफ एक व्यावहारिक समाधान हो सकता है क्योंकि यह गैल्वेनिक अलगाव को बड़े-कोर औद्योगिक ऑप्टिकल इंटरफ़ेस के साथ जोड़ता है।
जहां दूरी, तापमान, ऑप्टिकल मार्जिन, या बैंडविड्थ की आवश्यकताएं बढ़ती हैं, एचसीएस या पारंपरिक ग्लास फाइबर अधिक उपयुक्त हो सकते हैं।
इसलिए सही चयन चार प्रश्नों से शुरू होता है:
अलगाव सीमा कहाँ है? संकेत को कितनी दूर यात्रा करनी चाहिए? लिंक को किस वातावरण में जीवित रहना चाहिए? और सिस्टम के जीवनकाल में कितना विश्वसनीयता मार्जिन आवश्यक है?
वे प्रश्न निर्धारित करते हैं कि फाइबर की आवश्यकता है या नहीं और, यदि है, तो किस प्रकार का फाइबर इंजीनियरिंग समझ में आता है।
बीएमएस में विभिन्न विद्युत क्षमता पर काम करने वाले सर्किट शामिल हो सकते हैं, विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज बैटरी स्टैक में। अलगाव निगरानी और नियंत्रण जानकारी को इन डोमेन के बीच पार करने की अनुमति देता है, बिना उनके बीच अवांछित प्रवाहकीय पथ बनाए।
फाइबर ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच एक धातु विद्युत पथ प्रदान नहीं करता है। यह केबल-मध्यस्थ ग्राउंड लूप को समाप्त कर सकता है और सामान्य-मोड हस्तक्षेप के प्रति संचार पथ के जोखिम को कम कर सकता है। तांबे के लिंक को भी अलग किया जा सकता है, लेकिन उन्हें इंटरफ़ेस पर विद्युत अलगाव विधि की आवश्यकता होती है।
हाँ। पीओएफ छोटी आंतरिक बीएमएस या ऊर्जा-भंडारण संचार लिंक के लिए उपयुक्त हो सकता है जहां गैल्वेनिक अलगाव और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति कम संवेदनशीलता महत्वपूर्ण है। इसकी व्यावहारिक दूरी ट्रांसमीटर, रिसीवर, डेटा दर, तापमान, फाइबर क्षीणन, कनेक्टर और ऑप्टिकल लिंक बजट पर निर्भर करती है।
एचसीएस को तब पसंद किया जा सकता है जब आवश्यक दूरी या ऑप्टिकल मार्जिन उस चीज़ से अधिक हो जो पीओएफ लिंक आराम से प्रदान कर सकता है, या जब ऑपरेटिंग वातावरण को व्यापक तापमान या यांत्रिक क्षमता वाले फाइबर निर्माण की आवश्यकता होती है।
नहीं। फाइबर संचार केबल से प्रवाहकीय वर्तमान पथों को हटा देता है और ऑप्टिकल माध्यम को स्वयं विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को उसी तरह से चुनने से रोकता है जैसे धातु कंडक्टर कर सकते हैं। दोनों सिरों पर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट अभी भी ईएमआई से प्रभावित हो सकते हैं, इसलिए पीसीबी लेआउट, ग्राउंडिंग, शील्डिंग, पावर अलगाव, और सुरक्षा डिजाइन अभी भी आवश्यक हैं।
मुख्य कारक संचार दूरी, डेटा दर, ऑप्टिकल लिंक बजट, ऑपरेटिंग तापमान, कनेक्टर और टर्मिनेशन विधि, यांत्रिक वातावरण, अलगाव सीमा, और दीर्घकालिक विश्वसनीयता मार्जिन हैं। पूर्ण लिंक का मूल्यांकन एक प्रणाली के रूप में किया जाना चाहिए न कि फाइबर को स्वतंत्र रूप से चुनकर।
ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ एक ही विद्युत वास्तुकला के भीतर उच्च-वोल्टेज बैटरी स्टैक, बैटरी प्रबंधन इलेक्ट्रॉनिक्स, बिजली रूपांतरण उपकरण और निम्न-वोल्टेज नियंत्रण प्रणालियों को जोड़ती हैं। ये भाग हमेशा समान विद्युत क्षमता पर काम नहीं करते हैं, और वे अक्सर उच्च-वर्तमान स्विचिंग सर्किट के करीब स्थित होते हैं जो महत्वपूर्ण विद्युत चुम्बकीय शोर उत्पन्न करते हैं।
इस कारण से, बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली के भीतर संचार केवल डेटा दर या प्रोटोकॉल का प्रश्न नहीं है। कई स्थानों पर, इंजीनियरों को यह भी तय करना होता है कि विद्युत रूप से अलग किए गए क्षेत्रों के बीच जानकारी कैसे पार हो सकती है, बिना अवांछित वर्तमान पथ, ग्राउंड लूप या सामान्य-मोड हस्तक्षेप बनाए।
फाइबर ऑप्टिक संचार इन सीमाओं को पार करने का एक तरीका प्रदान करता है क्योंकि संकेत एक प्रवाहकीय केबल के माध्यम से विद्युत प्रवाह के बजाय प्रकाश के रूप में यात्रा करता है। यह फाइबर को विशेष रूप से उपयोगी बनाता है जहां गैल्वेनिक अलगाव, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति संचार पथ की कम संवेदनशीलता, या उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज नियंत्रण डोमेन के बीच अलगाव महत्वपूर्ण है।
इसलिए इंजीनियरिंग प्रश्न केवल यह नहीं है, "क्या बीएमएस को फाइबर का उपयोग करना चाहिए?"
एक बेहतर प्रश्न है: सिस्टम में अलगाव सीमा कहाँ है, और उस सीमा के पार किस प्रकार का संचार लिंक सबसे उपयुक्त है?
बीएमएस विद्युत अलगाव संचार या नियंत्रण सर्किट को अलग करने को संदर्भित करता है जो विभिन्न विद्युत क्षमता पर काम करते हैं, फिर भी उनके बीच जानकारी को पास करने की अनुमति देते हैं। उद्देश्य संचार पथ के माध्यम से अवांछित वर्तमान प्रवाह को रोकना है, जबकि विद्युत डोमेन के बीच जानकारी को उनके स्थानीय विद्युत संदर्भों को सीधे एक साथ बांधे बिना पार करने की अनुमति देना है।
यह आवश्यकता सीधे उच्च-वोल्टेज बैटरी पैक की विद्युत संरचना से आती है।
एक उच्च-वोल्टेज बैटरी को सामान्यतः श्रृंखला में कई सेल या मॉड्यूल को जोड़कर बनाया जाता है। हालांकि यह आवश्यक पैक वोल्टेज बनाता है, इसका मतलब यह भी है कि स्टैक के विभिन्न भाग सिस्टम ग्राउंड के सापेक्ष विभिन्न विद्युत क्षमता पर बैठे हैं।
स्टैक के निचले भाग के पास कोशिकाओं के एक समूह से जुड़ा एक निगरानी सर्किट निम्न पैक क्षमता के करीब काम कर सकता है। श्रृंखला श्रृंखला में बहुत ऊपर स्थित एक और निगरानी सर्किट काफी उच्च क्षमता पर तैर सकता है।
माप के दृष्टिकोण से, दोनों सर्किट समान कार्य कर सकते हैं, जैसे सेल वोल्टेज, तापमान, या नैदानिक जानकारी पढ़ना। विद्युत रूप से, हालांकि, वे समान क्षमता पर संदर्भित नहीं हैं।
उच्च-वोल्टेज बैटरी स्टैक के भीतर कई विद्युत क्षमता डोमेन
यह एक मौलिक बीएमएस डिजाइन समस्या पैदा करता है। जानकारी को बैटरी स्टैक के माध्यम से स्थानांतरित करने और अंततः एक केंद्रीय नियंत्रक तक पहुंचने की आवश्यकता है, लेकिन इसमें शामिल इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न वोल्टेज डोमेन से संबंधित हो सकते हैं।
कई बीएमएस आर्किटेक्चर इसलिए डोमेन के बीच डेटा को सुरक्षित रूप से स्थानांतरित करने के लिए स्टैक्ड निगरानी उपकरणों, अलग सीरियल इंटरफेस, ट्रांसफार्मर-युग्मित लिंक, अलग कैन, या अन्य विधियों का उपयोग करते हैं।
जब संचार पथ स्वयं विद्युत रूप से गैर-प्रवाहकीय रहना चाहिए तो फाइबर एक और विकल्प है।
सबसे महत्वपूर्ण बात यह नहीं है कि बैटरी सामान्य अर्थों में "उच्च-वोल्टेज" है। महत्वपूर्ण बात यह है कि एक विद्युत डोमेन को दूसरे के साथ संवाद करने की आवश्यकता है।
उदाहरण के लिए, एक बैटरी निगरानी अनुभाग बैटरी स्टैक के साथ तैर सकता है जबकि केंद्रीय बीएमएस नियंत्रक चेसिस या नियंत्रण ग्राउंड के संदर्भ में निम्न-वोल्टेज आपूर्ति से संचालित होता है।
इसी तरह, एक बैटरी रैक, बिजली रूपांतरण प्रणाली, और पर्यवेक्षी नियंत्रक में प्रत्येक के अपने ग्राउंडिंग और बिजली डोमेन हो सकते हैं।
जब भी कोई संचार लिंक इन सीमाओं में से किसी एक को पार करता है, तो इंटरफ़ेस को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि सामान्य संचार अनजाने में सामान्य-मोड वर्तमान या दोष ऊर्जा के लिए एक पथ न बन जाए।
यही गैल्वेनिक अलगाव की भूमिका है।
ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में बैटरी सेल और निगरानी इलेक्ट्रॉनिक्स से अधिक शामिल हैं। उनमें संपर्ककर्ता, डीसी बस, डीसी/डीसी चरण, पीसीस उपकरण, इन्वर्टर, गेट ड्राइवर, सहायक बिजली आपूर्ति, शीतलन प्रणाली और बाहरी नियंत्रण नेटवर्क भी शामिल हैं।
इनमें से कई सर्किट उच्च गति पर पर्याप्त वोल्टेज और करंट को स्विच करते हैं।
यह संचार के लिए एक विद्युत रूप से मांग वाला वातावरण बनाता है।
पीसीस स्विचिंग शोर, ग्राउंड क्षमता अंतर और संचार हस्तक्षेप
एक पीसीस या इन्वर्टर आईजीबीटी या एसआई सी मॉसफेट जैसे अर्धचालक उपकरणों को तेजी से स्विच करके काम करता है। ये स्विचिंग संक्रमण वोल्टेज और करंट में बड़े और तेज परिवर्तन पैदा करते हैं।
वास्तविक हार्डवेयर में, परजीवी कैपेसिटेंस और इंडक्टेंस हमेशा मौजूद होते हैं।
जब वोल्टेज तेजी से बदलता है, तो विस्थापन वर्तमान परजीवी कैपेसिटेंस के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है। जब करंट तेजी से बदलता है, तो अवांछित इंडक्टेंस अतिरिक्त वोल्टेज गड़बड़ी उत्पन्न कर सकता है। एक साथ, ये प्रभाव सामान्य-मोड और अंतर-मोड शोर में योगदान करते हैं।
परिणाम यह नहीं है कि हर विद्युत संचार लिंक विफल हो जाएगा। ठीक से डिज़ाइन किए गए कैन, आरएस-485, एसपीआई, और अन्य विद्युत इंटरफेस कठोर औद्योगिक वातावरण में मज़बूती से काम कर सकते हैं।
हालांकि, संचार डिजाइनर को एक साथ कई कारकों का प्रबंधन करना चाहिए:
सामान्य-मोड वोल्टेज,
ग्राउंडिंग,
शील्डिंग,
केबल रूटिंग,
समापन,
अलगाव रेटिंग,
क्षणिक प्रतिरक्षा,
और बिजली कंडक्टरों से भौतिक अलगाव।
ये प्रभाव विशेष रूप से तेज वोल्टेज और वर्तमान संक्रमण वाले बिजली-इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में प्रासंगिक हैं।
दो उपकरणों में जरूरी नहीं कि बिल्कुल समान ग्राउंड क्षमता हो।
एक बैटरी रैक, पीसीस कैबिनेट, नियंत्रण पैनल, या रिमोट कंट्रोलर को विभिन्न ग्राउंडिंग पथों के माध्यम से जोड़ा जा सकता है। बड़े करंट, केबल प्रतिबाधा, स्विचिंग क्षण, या भौतिक अलगाव नाममात्र ग्राउंड बिंदुओं के बीच वोल्टेज अंतर उत्पन्न कर सकते हैं।
यदि संचार माध्यम में इन स्थानों के बीच एक प्रवाहकीय पथ शामिल है, तो उस वोल्टेज अंतर का एक हिस्सा संचार इंटरफ़ेस पर दिखाई दे सकता है।
यही कारण है कि ग्राउंड लूप होते हैं।
एक तांबे के संचार प्रणाली को अभी भी अलग ट्रांससीवर या अन्य गैल्वेनिक अलगाव उपकरणों का उपयोग करके अलग किया जा सकता है। इसलिए मुद्दा केवल "तांबा बनाम फाइबर" नहीं है।
अंतर यह है कि एक फाइबर केबल पहली जगह में दो एंडपॉइंट्स के बीच एक विद्युत कंडक्टर प्रदान नहीं करता है।
फाइबर ऑप्टिक अलगाव का मुख्य मूल्य सरल है: संचार माध्यम दो एंडपॉइंट्स के बीच विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करता है।
विद्युत डेटा को ट्रांसमीटर पर प्रकाश में परिवर्तित किया जाता है। ऑप्टिकल संकेत फाइबर के माध्यम से यात्रा करता है। प्राप्त करने वाले छोर पर, प्रकाश को वापस विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है।
चूंकि केबल स्वयं गैर-प्रवाहकीय है, ट्रांसमीटर और रिसीवर उनके बीच एक धातु संकेत पथ स्थापित किए बिना विभिन्न विद्युत डोमेन में काम कर सकते हैं।
तांबा संचार बनाम फाइबर ऑप्टिक अलगाव
एक तांबे के लिंक में, विद्युत संकेत कंडक्टरों के बीच वोल्टेज या वर्तमान संबंधों पर निर्भर करते हैं।
एक फाइबर लिंक में, जानकारी को फाइबर कोर के माध्यम से ऑप्टिकली ले जाया जाता है।
यह भौतिक अंतर कई उपयोगी परिणाम उत्पन्न करता है।
पहला, फाइबर दो विद्युत डोमेन के बीच एक गैल्वेनिक कनेक्शन नहीं बनाता है।
दूसरा, केबल-मध्यस्थ ग्राउंड-लूप करंट ऑप्टिकल पथ के माध्यम से प्रवाहित नहीं हो सकता है।
तीसरा, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र धातु कंडक्टरों में कर सकते हैं उसी तरह फाइबर में संकेत वोल्टेज प्रेरित नहीं करते हैं।
यह ऑप्टिकल लिंक को उच्च-वोल्टेज स्विचिंग सिस्टम, मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों और विद्युत रूप से अलग किए गए नियंत्रण क्षेत्रों के आसपास विशेष रूप से आकर्षक बनाता है।
सामान्य-मोड समस्याएं अक्सर तब मुश्किल हो जाती हैं जब एक संचार रिसीवर को अपने स्थानीय विद्युत संदर्भ और ट्रांसमीटर-साइड संदर्भ के बीच वोल्टेज अंतर को सहन करने की आवश्यकता होती है।
फाइबर इस स्थिति को बदलता है क्योंकि ऑप्टिकल केबल दो विद्युत संदर्भों को जोड़ने की आवश्यकता के बिना जानकारी ले जाता है।
केबल इंटरफ़ेस को बड़े सामान्य-मोड वोल्टेज को सहन करने के लिए डिज़ाइन करने के बजाय, डिजाइनर विद्युत डोमेन को अलग कर सकता है और केवल जानकारी को ऑप्टिकली स्थानांतरित कर सकता है।
यह भौतिक रूप से अलग किए गए उपकरणों में अलगाव को सरल बना सकता है, खासकर जब केबल रन विद्युत रूप से शोर वाले क्षेत्रों से गुजरता है।
हालांकि, ऑप्टिकल लिंक केवल संचार पथ को अलग करता है।
ट्रांसमीटर इलेक्ट्रॉनिक्स, रिसीवर इलेक्ट्रॉनिक्स, बिजली की आपूर्ति, पीसीबी लेआउट, क्रीपेज और क्लीयरेंस, ग्राउंडिंग, सर्ज सुरक्षा, और ईएमसी डिजाइन को अभी भी सही ढंग से इंजीनियर किया जाना चाहिए।
इसलिए फाइबर पूरे बीएमएस या पीसीस को ईएमआई प्रतिरक्षित नहीं बनाता है। यह एक महत्वपूर्ण प्रवाहकीय युग्मन पथ को हटा देता है।
डिजिटल आइसोलेटर, अलग कैन ट्रांससीवर, अलग आरएस-485 इंटरफेस, ट्रांसफार्मर-युग्मित संचार, ऑप्टोकपलर, और कैपेसिटिव या चुंबकीय अलगाव मान्य इंजीनियरिंग विकल्प बने हुए हैं।
छोटे पीसीबी-स्तरीय अलगाव के लिए, ये दृष्टिकोण एक ऑप्टिकल ट्रांससीवर और फाइबर केबल स्थापित करने की तुलना में सरल और अधिक किफायती हो सकते हैं।
फाइबर तब अधिक आकर्षक हो जाता है जब अलगाव सीमा एक भौतिक केबल रन तक फैली होती है, जब दो डोमेन भौतिक रूप से अलग होते हैं, या जब संचार मार्ग एक मजबूत ईएमआई वातावरण से गुजरता है।
सही तकनीक अलगाव बाधा के भौतिक स्थान और संचार पथ की आवश्यकताओं पर निर्भर करती है।
फाइबर को ऊर्जा भंडारण प्रणाली के भीतर हर संचार लिंक को बदलने की आवश्यकता नहीं है।
इसकी सबसे मजबूत भूमिका आमतौर पर उन स्थानों पर होती है जहां विद्युत अलगाव स्पष्ट सिस्टम-स्तरीय मूल्य प्रदान करता है।
बीएमएस और ऊर्जा भंडारण वास्तुकला में फाइबर लिंक कहाँ फिट होते हैं
एक बैटरी रैक या कैबिनेट के भीतर, जब सिस्टम के अनुभागों के बीच विद्युत अलगाव की आवश्यकता होती है तो नियंत्रकों या निगरानी इकाइयों के बीच छोटे ऑप्टिकल लिंक का उपयोग किया जा सकता है।
यह विशेष रूप से प्रासंगिक है जब इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न वोल्टेज डोमेन में वितरित होते हैं।
आवश्यक दूरी केवल कुछ मीटर या कई दसियों मीटर हो सकती है, लेकिन लिंक को अभी भी पूर्ण विद्युत अलगाव से लाभ हो सकता है।
इन अनुप्रयोगों के लिए, कॉम्पैक्ट औद्योगिक ऑप्टिकल लिंक दूरसंचार-शैली के लंबी दूरी के फाइबर नेटवर्क की तुलना में अधिक प्रासंगिक हो सकते हैं।
एक और महत्वपूर्ण स्थान बैटरी सिस्टम और पीसीस या पर्यवेक्षी नियंत्रक के बीच संचार सीमा है।
बैटरी साइड में फ्लोटिंग हाई-वोल्टेज मॉनिटरिंग इलेक्ट्रॉनिक्स हो सकते हैं, जबकि पीसीस में हाई-पावर स्विचिंग स्टेज होते हैं। एक केंद्रीय नियंत्रक एक अलग निम्न-वोल्टेज वातावरण में संचालित हो सकता है।
यदि संचार पथ इन क्षेत्रों को पार करता है, तो फाइबर सिग्नल केबल को ही उनके बीच एक विद्युत कनेक्शन बनने से रोक सकता है।
इसलिए लाभ केवल बेहतर शोर प्रदर्शन नहीं है।
अधिक मौलिक लाभ विद्युत डोमेन का अलगाव है।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर, विशेष रूप से औद्योगिक दृश्य-प्रकाश ट्रांससीवर के साथ उपयोग किया जाने वाला बड़ा-कोर पीओएफ, कई छोटी आंतरिक ऑप्टिकल लिंक के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।
इसकी भूमिका लंबी दूरी के दूरसंचार फाइबर से अलग है।
औद्योगिक पीओएफ सिस्टम आमतौर पर मीटर या दसियों मीटर में मापी जाने वाली दूरी पर उपयोग किए जाते हैं।
वह सीमा कई आंतरिक मशीन, कैबिनेट, रैक और उपकरण-स्तरीय संचार पथों से मेल खाती है।
एक ऊर्जा भंडारण प्रणाली में, इसमें संचार शामिल हो सकता है:
अलग नियंत्रक बोर्ड,
बैटरी रैक,
स्थानीय निगरानी इकाइयाँ,
नियंत्रण कैबिनेट,
या उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज वर्गों के बीच अलग इंटरफेस।
पीओएफ के लिए कोई एकल सार्वभौमिक अधिकतम दूरी नहीं है।
वास्तविक प्राप्त करने योग्य दूरी पूर्ण ऑप्टिकल लिंक पर निर्भर करती है, जिसमें ट्रांसमीटर आउटपुट, रिसीवर संवेदनशीलता, डेटा दर, फाइबर क्षीणन, कनेक्टर हानि, ऑपरेटिंग तापमान, स्थापना गुणवत्ता और आवश्यक डिजाइन मार्जिन शामिल हैं।
औद्योगिक पीओएफ की एक व्यावहारिक विशेषता इसका अपेक्षाकृत बड़ा ऑप्टिकल कोर है।
बड़ा कोर उपयुक्त कनेक्टर सिस्टम में संरेखण और टर्मिनेशन को सरल बना सकता है, जो उपकरण-स्तरीय ऑप्टिकल लिंक के लिए उपयोगी है जहां व्यावहारिक असेंबली और सेवाक्षमता मायने रखती है।
यह औद्योगिक उपकरणों में मूल्यवान हो सकता है जहां ऑप्टिकल लिंक को जटिल फाइबर-हैंडलिंग प्रक्रियाओं के बिना इकट्ठा, बदला या बनाए रखा जाना चाहिए।
अंतिम केबल निर्माण अभी भी मायने रखता है।
जैकेट सामग्री, तापमान रेटिंग, झुकने का प्रदर्शन, तन्यता ताकत, कनेक्टर डिजाइन, लौ प्रदर्शन, और दीर्घकालिक यांत्रिक स्थिरता सभी विश्वसनीयता को प्रभावित कर सकते हैं।
फाइबर स्वयं तैयार संचार लिंक का केवल एक हिस्सा है।
पीओएफ उपयोगी है, लेकिन यह हर ऑप्टिकल लिंक के लिए सही विकल्प नहीं है।
जैसे-जैसे दूरी, तापमान, बैंडविड्थ, या पर्यावरणीय आवश्यकताएं बढ़ती हैं, अन्य फाइबर प्रकार अधिक मार्जिन प्रदान कर सकते हैं।
हार्ड-क्लैड सिलिका, या एचसीएस, एक सिलिका ऑप्टिकल कोर का उपयोग करता है जिसमें एक बहुलक क्लैडिंग संरचना होती है।
विशिष्ट बड़े-कोर पीओएफ की तुलना में, एचसीएस आम तौर पर कम ऑप्टिकल क्षीणन प्रदान करता है और संगत ट्रांससीवर के साथ लंबे औद्योगिक लिंक का समर्थन कर सकता है।
यह एचसीएस को तब उपयोगी बनाता है जब एप्लिकेशन को अभी भी एक मजबूत औद्योगिक ऑप्टिकल आर्किटेक्चर से लाभ होता है लेकिन अधिक ट्रांसमिशन दूरी या अतिरिक्त ऑप्टिकल मार्जिन की आवश्यकता होती है।
कुछ औद्योगिक ट्रांससीवर परिवारों में, एक ही सामान्य संचार मंच छोटी पीओएफ लिंक और काफी लंबी एचसीएस लिंक का समर्थन कर सकता है।
सटीक दूरी ट्रांससीवर-विशिष्ट बनी हुई है।
तापमान क्षमता भी महत्वपूर्ण है। कुछ एचसीएस निर्माण विशिष्ट पीओएफ केबल निर्माणों की तुलना में व्यापक ऑपरेटिंग रेंज का समर्थन कर सकते हैं, जिससे वे अधिक मांग वाले उपकरण वातावरण के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।
विशिष्ट कारण हैं:
लंबी ट्रांसमिशन दूरी,
उच्च बैंडविड्थ,
मानकीकृत ईथरनेट या नेटवर्क इंटरफेस,
मौजूदा एलसी, एससी, एसटी, या समान बुनियादी ढांचे के साथ एकीकरण,
या एक उपकरण के भीतर के बजाय कैबिनेट, कमरों या सुविधाओं के बीच संचार।
यह एक उपयोगी इंजीनियरिंग अंतर बनाता है।
पीओएफ अक्सर छोटी आंतरिक औद्योगिक लिंक के लिए आकर्षक होता है।
एचसीएस एक मध्य मैदान प्रदान करता है जहां लंबी पहुंच या अतिरिक्त पर्यावरणीय मार्जिन की आवश्यकता होती है।
पारंपरिक ग्लास फाइबर तब अधिक उपयुक्त हो जाता है जब सिस्टम एक आंतरिक अलग नियंत्रण लिंक के बजाय एक औद्योगिक नेटवर्क जैसा दिखने लगता है।
फाइबर चयन को केवल फाइबर सामग्री के बजाय पूर्ण संचार आवश्यकता से शुरू होना चाहिए।
फाइबर अलगाव लिंक का चयन करने के लिए इंजीनियरिंग कारक
| चयन कारक | इंजीनियरिंग प्रश्न |
|---|---|
| दूरी | वास्तविक रूटेड ऑप्टिकल पथ कितना लंबा है, जिसमें सेवा लूप और कैबिनेट रूटिंग शामिल है? |
| डेटा दर | लिंक को किस बैंडविड्थ और प्रोटोकॉल टाइमिंग का समर्थन करना चाहिए? |
| ऑप्टिकल बजट | क्या ट्रांसमीटर, फाइबर, कनेक्टर और रिसीवर संयोजन पर्याप्त मार्जिन प्रदान करता है? |
| तापमान | क्या लिंक में प्रत्येक घटक आवश्यक तापमान सीमा पर काम कर सकता है? |
| कनेक्टर प्रकार | फाइबर को कैसे समाप्त, स्थापित, बदला और बनाए रखा जाएगा? |
| यांत्रिक वातावरण | क्या केबल कंपन, झुकने, तन्यता भार, घर्षण, या बार-बार आंदोलन का अनुभव करेगा? |
| अलगाव आवश्यकता | किन विद्युत डोमेन को गैल्वेनिक रूप से अलग रहना चाहिए? |
| विश्वसनीयता मार्जिन | तापमान, उम्र बढ़ने, कनेक्टर हानि, संदूषण, और स्थापना सहनशीलता पर विचार करने के बाद कितना मार्जिन शेष है? |
दूरी का मूल्यांकन केवल फाइबर क्षीणन से कभी नहीं किया जाना चाहिए।
एक कार्यशील ऑप्टिकल लिंक ट्रांसमीटर शक्ति, रिसीवर संवेदनशीलता, कनेक्टर नुकसान, स्प्लिस या इंटरफेस, तापमान प्रभाव, उम्र बढ़ने और इंजीनियरिंग मार्जिन पर निर्भर करता है।
कम क्षीणन वाला फाइबर एक लंबा लिंक का समर्थन कर सकता है, लेकिन केवल तभी जब ट्रांससीवर जोड़ी उस फाइबर के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन की गई हो।
आवश्यक संचार गति को ऑप्टिकल ट्रांसमीटर और रिसीवर से मेल खाना चाहिए।
एक छोटा फाइबर स्वचालित रूप से इसका मतलब यह नहीं है कि कोई भी ट्रांससीवर संयोजन काम करेगा।
ट्रांसमीटर तरंग दैर्ध्य, रिसीवर संवेदनशीलता, फाइबर प्रकार, कनेक्टर ज्यामिति, और डेटा दर एक संगत प्रणाली का निर्माण करना चाहिए।
फाइबर के ऑपरेटिंग तापमान पर स्वतंत्र रूप से विचार नहीं किया जाना चाहिए।
पूर्ण लिंक में फाइबर, केबल जैकेट, कनेक्टर, ट्रांसमीटर, रिसीवर और आसपास के इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं।
यदि एक घटक में दूसरों की तुलना में कम स्वीकार्य तापमान सीमा है, तो वह घटक पूरे लिंक के लिए सीमित कारक बन सकता है।
कनेक्टर विकल्प सम्मिलन हानि से अधिक को प्रभावित करता है।
यह स्थापना गति, रखरखाव प्रक्रियाओं, सेवाक्षमता, यांत्रिक प्रतिधारण, पुनरावृत्ति, और संदूषण संवेदनशीलता को भी प्रभावित करता है।
उन उपकरणों के लिए जिन्हें क्षेत्र में सेवा दी जा सकती है, ये व्यावहारिक कारक नाममात्र ऑप्टिकल प्रदर्शन के रूप में महत्वपूर्ण हो सकते हैं।
एक लिंक जो कमरे के तापमान प्रोटोटाइप में काम करता है, वह स्वचालित रूप से एक विश्वसनीय उत्पादन डिजाइन नहीं है।
ऑप्टिकल बजट में पर्याप्त मार्जिन शामिल होना चाहिए:
घटक भिन्नता,
तापमान परिवर्तन,
कनेक्टर हानि,
उम्र बढ़ने,
झुकना,
संदूषण,
और स्थापना सहनशीलता।
यह विशेष रूप से ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में महत्वपूर्ण है जो लंबे ऑपरेटिंग जीवन के लिए अभिप्रेत हैं।
औद्योगिक अलगाव लिंक के लिए पीओएफ बनाम एचसीएस बनाम पारंपरिक ग्लास फाइबर
| फाइबर प्रकार | विशिष्ट इंजीनियरिंग भूमिका | दूरी स्थिति | व्यावहारिक शक्ति | कब विचार करें |
|---|---|---|---|---|
| पीओएफ | छोटी आंतरिक नियंत्रण और अलगाव लिंक | छोटी, आमतौर पर लिंक के आधार पर मीटर से दसियों मीटर तक | बड़ा कोर, व्यावहारिक औद्योगिक टर्मिनेशन, मजबूत गैल्वेनिक अलगाव | रैक-स्तरीय, कैबिनेट-स्तरीय, छोटी बीएमएस नियंत्रण लिंक |
| एचसीएस | अधिक मार्जिन की आवश्यकता वाले औद्योगिक ऑप्टिकल लिंक | संगत ट्रांससीवर के साथ विशिष्ट पीओएफ से लंबा | कम क्षीणन और उपयुक्त निर्माणों में मजबूत पर्यावरणीय क्षमता | लंबी आंतरिक लिंक, कठोर स्थितियाँ, अतिरिक्त लिंक मार्जिन |
| पारंपरिक ग्लास फाइबर | औद्योगिक नेटवर्किंग और लंबी इंटरकनेक्ट्स | लंबी दूरी के लिंक, ऑप्टिकल सिस्टम और नेटवर्क मानक के आधार पर | उच्च बैंडविड्थ, कम क्षीणन, मानकीकृत कनेक्टर/नेटवर्क पारिस्थितिकी तंत्र | कैबिनेट-से-कैबिनेट, सुविधा-स्तरीय, ईथरनेट, लंबी दूरी का संचार |
इन श्रेणियों को कठोर सीमाओं के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
सही विकल्प पूर्ण ऑप्टिकल आर्किटेक्चर पर निर्भर करता है न कि केवल फाइबर सामग्री पर।
ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ फाइबर का उपयोग केवल इसलिए नहीं करती हैं क्योंकि फाइबर तेज है या क्योंकि बैटरी उच्च-वोल्टेज हैं।
वास्तविक कारण अधिक मौलिक है।
एक बीएमएस, उच्च-वोल्टेज बैटरी सिस्टम, पीसीस, और पर्यवेक्षी नियंत्रक में कई विद्युत क्षमता डोमेन हो सकते हैं। जब जानकारी को उन डोमेन के बीच पार करने की आवश्यकता होती है, तो संचार पथ को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि वह अनजाने में एक प्रवाहकीय कनेक्शन, ग्राउंड-लूप पथ, या सामान्य-मोड हस्तक्षेप समस्या न बनाए।
फाइबर इस विशेष भौतिक-परत समस्या को जानकारी को विद्युत रूप से ले जाने के बजाय ऑप्टिकली ले जाकर हल करता है।
छोटी आंतरिक अलगाव लिंक के लिए, पीओएफ एक व्यावहारिक समाधान हो सकता है क्योंकि यह गैल्वेनिक अलगाव को बड़े-कोर औद्योगिक ऑप्टिकल इंटरफ़ेस के साथ जोड़ता है।
जहां दूरी, तापमान, ऑप्टिकल मार्जिन, या बैंडविड्थ की आवश्यकताएं बढ़ती हैं, एचसीएस या पारंपरिक ग्लास फाइबर अधिक उपयुक्त हो सकते हैं।
इसलिए सही चयन चार प्रश्नों से शुरू होता है:
अलगाव सीमा कहाँ है? संकेत को कितनी दूर यात्रा करनी चाहिए? लिंक को किस वातावरण में जीवित रहना चाहिए? और सिस्टम के जीवनकाल में कितना विश्वसनीयता मार्जिन आवश्यक है?
वे प्रश्न निर्धारित करते हैं कि फाइबर की आवश्यकता है या नहीं और, यदि है, तो किस प्रकार का फाइबर इंजीनियरिंग समझ में आता है।
बीएमएस में विभिन्न विद्युत क्षमता पर काम करने वाले सर्किट शामिल हो सकते हैं, विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज बैटरी स्टैक में। अलगाव निगरानी और नियंत्रण जानकारी को इन डोमेन के बीच पार करने की अनुमति देता है, बिना उनके बीच अवांछित प्रवाहकीय पथ बनाए।
फाइबर ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच एक धातु विद्युत पथ प्रदान नहीं करता है। यह केबल-मध्यस्थ ग्राउंड लूप को समाप्त कर सकता है और सामान्य-मोड हस्तक्षेप के प्रति संचार पथ के जोखिम को कम कर सकता है। तांबे के लिंक को भी अलग किया जा सकता है, लेकिन उन्हें इंटरफ़ेस पर विद्युत अलगाव विधि की आवश्यकता होती है।
हाँ। पीओएफ छोटी आंतरिक बीएमएस या ऊर्जा-भंडारण संचार लिंक के लिए उपयुक्त हो सकता है जहां गैल्वेनिक अलगाव और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति कम संवेदनशीलता महत्वपूर्ण है। इसकी व्यावहारिक दूरी ट्रांसमीटर, रिसीवर, डेटा दर, तापमान, फाइबर क्षीणन, कनेक्टर और ऑप्टिकल लिंक बजट पर निर्भर करती है।
एचसीएस को तब पसंद किया जा सकता है जब आवश्यक दूरी या ऑप्टिकल मार्जिन उस चीज़ से अधिक हो जो पीओएफ लिंक आराम से प्रदान कर सकता है, या जब ऑपरेटिंग वातावरण को व्यापक तापमान या यांत्रिक क्षमता वाले फाइबर निर्माण की आवश्यकता होती है।
नहीं। फाइबर संचार केबल से प्रवाहकीय वर्तमान पथों को हटा देता है और ऑप्टिकल माध्यम को स्वयं विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को उसी तरह से चुनने से रोकता है जैसे धातु कंडक्टर कर सकते हैं। दोनों सिरों पर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट अभी भी ईएमआई से प्रभावित हो सकते हैं, इसलिए पीसीबी लेआउट, ग्राउंडिंग, शील्डिंग, पावर अलगाव, और सुरक्षा डिजाइन अभी भी आवश्यक हैं।
मुख्य कारक संचार दूरी, डेटा दर, ऑप्टिकल लिंक बजट, ऑपरेटिंग तापमान, कनेक्टर और टर्मिनेशन विधि, यांत्रिक वातावरण, अलगाव सीमा, और दीर्घकालिक विश्वसनीयता मार्जिन हैं। पूर्ण लिंक का मूल्यांकन एक प्रणाली के रूप में किया जाना चाहिए न कि फाइबर को स्वतंत्र रूप से चुनकर।
