सर्वो प्रणालियाँ विद्युतीय रूप से मांग वाले वातावरण के साथ सटीक नियंत्रण को जोड़ती हैं। एक मोशन कंट्रोलर एक छोटी मशीन-स्तरीय लिंक पर सर्वो ड्राइव के साथ समय-संवेदनशील कमांड का आदान-प्रदान कर सकता है, जबकि केबल मोटर केबल, इन्वर्टर पावर स्टेज और ग्राउंडेड मशीन संरचनाओं के करीब चलता है।
यह सामान्य कार्यालय नेटवर्किंग से बहुत अलग संचार समस्या पैदा करता है।
कई सर्वो अनुप्रयोगों के लिए, मुख्य चुनौती किलोमीटर से अधिक डेटा संचारित न करना है। यह विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, तेज़ स्विचिंग क्षणकों, सामान्य-मोड शोर और विद्युत क्षमता में अंतर से प्रभावित वातावरण में विश्वसनीय नियंत्रण संकेतों को बनाए रखता है।
यहीं पर ऑप्टिकल संचार मूल्यवान हो जाता है।जब आवश्यक दूरी अपेक्षाकृत कम हो और इंटरफ़ेस इसके लिए डिज़ाइन किया गया हो,प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर (POF)एक व्यावहारिक ऑप्टिकल माध्यम प्रदान कर सकता है।
एक सर्वो प्रणाली आम तौर पर दो अलग-अलग विद्युत कार्यों को जोड़ती है।
नियंत्रण पक्ष स्थिति आदेश, गति संदर्भ, सिंक्रनाइज़ेशन, फीडबैक, निदान और संचार को संभालता है। पावर पक्ष सर्वो मोटर को तेजी से बदलते वोल्टेज और करंट प्रदान करता है।
ये फ़ंक्शन अक्सर एक-दूसरे के करीब संचालित होते हैं।
एक विशिष्ट सर्वो इंस्टॉलेशन मोशन कंट्रोलर, सर्वो ड्राइव, मोटर पावर केबल और संचार लिंक को एक ही कैबिनेट या मशीन वातावरण में रखता है।
यह निकटता मायने रखती है क्योंकि सर्वो ड्राइव पावर-इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम हैं। उनका विद्युत चुम्बकीय वातावरण इतना महत्वपूर्ण है कि समायोज्य-गति पावर ड्राइव सिस्टम विशेष रूप से इसके अंतर्गत आते हैंआईईसी 61800-3, पावर ड्राइव सिस्टम के लिए उत्सर्जन और प्रतिरक्षा आवश्यकताओं को संबोधित करने वाला ईएमसी मानक।
एक सर्वो ड्राइव पूरी तरह से सुचारू एनालॉग वोल्टेज की आपूर्ति करके मोटर की गति या टॉर्क को नियंत्रित नहीं करता है।
इसका इन्वर्टर चरण मोटर द्वारा आवश्यक वोल्टेज और वर्तमान तरंगों को बनाने के लिए अर्धचालक उपकरणों को तेजी से स्विच करता है। इस प्रक्रिया में आमतौर पर पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन या पीडब्लूएम का उपयोग किया जाता है।
ये स्विचिंग ट्रांज़िशन वोल्टेज और करंट में तेजी से बदलाव पैदा करते हैं।
ईएमसी परिप्रेक्ष्य से, चिंता केवल नाममात्र स्विचिंग आवृत्ति की नहीं है। तेज़ स्विचिंग किनारों में उच्च-आवृत्ति ऊर्जा होती है जो कई तंत्रों के माध्यम से आस-पास के सर्किट में जोड़ी जा सकती है।
कैपेसिटिव कपलिंग पावर कंडक्टर और पास के सिग्नल सर्किट के बीच हो सकती है। आगमनात्मक युग्मन तेजी से बदलती धारा के परिणामस्वरूप हो सकता है। इन्वर्टर, मोटर केबल, मोटर वाइंडिंग्स, मशीन फ्रेम और सुरक्षात्मक पृथ्वी के बीच परजीवी कैपेसिटेंस भी उच्च-आवृत्ति सामान्य-मोड धाराओं के लिए पथ प्रदान कर सकते हैं।
मोटर केबल इस विद्युत वातावरण का हिस्सा बन जाता है क्योंकि यह मशीन के माध्यम से इन्वर्टर आउटपुट को संचार और नियंत्रण तारों के करीब ले जाता है।
सर्वो ड्राइव ईएमआई-भारी संचार वातावरण कैसे बनाती है
अच्छा केबल पृथक्करण, परिरक्षण, बॉन्डिंग, ग्राउंडिंग और कैबिनेट डिज़ाइन इन प्रभावों को कम कर सकते हैं, लेकिन वे मूल तथ्य को नहीं बदलते हैं कि सर्वो संचार अक्सर विद्युत शोर के एक मजबूत स्रोत के बगल में संचालित होता है।
ईएमआई समस्या का केवल एक हिस्सा है.
एक नियंत्रक और एक सर्वो ड्राइव को कैबिनेट या मशीन के भीतर विभिन्न स्थानों पर लगाया जा सकता है। उनके विद्युत संदर्भ कंडक्टर प्रतिबाधा, उच्च आवृत्ति रिसाव धाराओं, स्विचिंग धाराओं, ग्राउंडिंग टोपोलॉजी और भौतिक लेआउट से प्रभावित हो सकते हैं।
परिणामस्वरूप, एक ही ग्राउंडिंग सिस्टम से जुड़े दो स्थान सभी परिचालन स्थितियों के तहत बिल्कुल समान तात्कालिक विद्युत क्षमता पर नहीं रहते हैं।
एक प्रवाहकीय संचार लिंक के लिए, यह मायने रखता है।
यदि दो उपकरण एक सिग्नल केबल के माध्यम से विद्युत रूप से जुड़े हुए हैं, तो विद्युत क्षमता में अंतर अवांछित वर्तमान पथ या सामान्य-मोड वोल्टेज में योगदान कर सकता है। संचार इंटरफ़ेस को इच्छित डेटा सिग्नल का सही ढंग से पता लगाते हुए उन स्थितियों को सहन करना होगा।
विभेदक सिग्नलिंग, परिरक्षण, अलगाव घटक और सावधानीपूर्वक ग्राउंडिंग तांबे के संचार को अत्यधिक विश्वसनीय बना सकते हैं। एक अन्य दृष्टिकोण प्रवाहकीय संचार पथ को पूरी तरह से हटा देना है।
यह मुख्य कारणों में से एक है कि ऑप्टिकल लिंक विद्युत रूप से कठिन सर्वो वातावरण में उपयोगी होते हैं।
ऑप्टिकल फाइबर सर्वो-सिस्टम उपकरणों के बीच एक गैर-प्रवाहकीय संचार पथ प्रदान करता है। क्योंकि फाइबर स्वयं अंतिम बिंदुओं के बीच विद्युत प्रवाह नहीं ले जाता है, यह संचार केबल को ग्राउंड करंट या विद्युत युग्मित हस्तक्षेप के लिए पथ बनने से रोक सकता है, जो इनवर्टर, मोटर और उच्च-शक्ति केबलिंग के आसपास मूल्यवान है।
एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर विद्युत डेटा सिग्नल को प्रकाश में परिवर्तित करता है। फाइबर उस प्रकाश को प्राप्त करने वाले उपकरण तक ले जाता है, जहां इसे वापस विद्युत सिग्नल में परिवर्तित कर दिया जाता है।
इसलिए दो ऑप्टिकल पोर्ट के बीच कोई धातु सिग्नल कंडक्टर नहीं चल रहा है।
एक ढांकता हुआ ऑप्टिकल फाइबर धात्विक संचार कंडक्टर की तरह व्यवहार नहीं करता है।
बाहरी विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र फाइबर में संचार धाराओं को प्रेरित नहीं करते हैं, और फाइबर जुड़े उपकरणों के बीच डीसी ग्राउंड करंट के लिए एक प्रवाहकीय पथ प्रदान नहीं कर सकता है।
इससे संचार लिंक और आसपास के बिजली वातावरण के बीच संबंध बदल जाता है।
सर्वो इन्वर्टर के आउटपुट वायरिंग के पास रूट की गई संचार केबल पर विचार करें। एक विद्युत लिंक के साथ, इंटरफ़ेस को सिग्नल अखंडता को संरक्षित करते हुए कंडक्टरों में युग्मित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रबंधन करना चाहिए।
एक ऑप्टिकल लिंक के साथ, जानकारी विद्युत प्रवाह के बजाय प्रकाश के रूप में फाइबर के माध्यम से यात्रा करती है।
इसका मतलब यह नहीं है कि संपूर्ण सर्वो प्रणाली ईएमआई के प्रति प्रतिरक्षित हो जाती है। ट्रांसमीटर, रिसीवर, नियंत्रक इलेक्ट्रॉनिक्स, ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स, बिजली आपूर्ति, पीसीबी लेआउट, ग्राउंडिंग और समग्र उपकरण डिजाइन के लिए अभी भी उचित ईएमसी इंजीनियरिंग की आवश्यकता है।
लाभ अधिक विशिष्ट है:फ़ाइबर केबल स्वयं दो संचार समापन बिंदुओं के बीच विद्युत युग्मन पथ नहीं बनाता है।
यह ऑप्टिकल संचार और विद्युत अलगाव के बीच संबंध को भी समझाता है।
एक प्रवाहकीय संचार माध्यम के साथ, एक लिंक के दोनों सिरे विद्युत रूप से संबंधित होते हैं जब तक कि इंटरफ़ेस में कहीं और उपयुक्त अलगाव प्रदान नहीं किया जाता है।
एक ऑप्टिकल पथ उस रिश्ते को बदल देता है।
ट्रांसमीटर एक विद्युत डोमेन के भीतर और रिसीवर दूसरे के भीतर काम कर सकता है जबकि सूचना प्रकाश के रूप में सीमा पार करती है। इसलिए संचार माध्यम ग्राउंड-लूप धारा के लिए एक प्रवाहकीय पथ प्रदान नहीं करता है।
कॉपर संचार पथ बनाम ऑप्टिकल अलगाव
यह विशेष रूप से मूल्यवान हो सकता है जब नियंत्रक और ड्राइव अलग-अलग सामान्य-मोड स्थितियों का अनुभव करते हैं।
हालाँकि, फ़ाइबर और संपूर्ण सिस्टम के बीच अंतर महत्वपूर्ण है।
एक ढांकता हुआ फाइबर प्रवाहकीय सिग्नल पथ को हटा देता है, लेकिन पूर्ण इंटरफ़ेस की अलगाव क्षमता अभी भी ट्रांसमीटर, रिसीवर, पीसीबी डिजाइन, इन्सुलेशन संरचना, कनेक्टर्स और उपकरण वास्तुकला पर निर्भर करती है।
इसलिए फ़ाइबर को उचित सिस्टम-स्तरीय विद्युत डिज़ाइन के विकल्प के बजाय एक अलगाव-सक्षम संचार माध्यम के रूप में समझा जाना चाहिए।
फ़ाइबर ऑप्टिक्स अक्सर दूरसंचार, डेटा केंद्रों और लंबी दूरी के नेटवर्क से जुड़े होते हैं। इससे यह धारणा बन सकती है कि फाइबर केवल तभी उपयोगी है जब किसी सिस्टम को अत्यधिक बैंडविड्थ या बहुत लंबी ट्रांसमिशन दूरी की आवश्यकता होती है।
सर्वो संचार की प्राथमिकताओं का एक अलग सेट है।
एक गति-नियंत्रण प्रणाली के लिए तीव्र चक्रीय संचार, अक्षों के बीच सिंक्रनाइज़ेशन, पूर्वानुमेय समय, स्थिर कमांड डिलीवरी और विद्युत शोर वाले वातावरण में विश्वसनीय संचालन की आवश्यकता हो सकती है।
लंबी दूरी के ट्रांसमिशन की आवश्यकता के बिना उन आवश्यकताओं की मांग हो सकती है।
कई सर्वो लिंक एक मशीन, उत्पादन सेल या स्थानीय नियंत्रण प्रणाली के भीतर रहते हैं। ऐसे अनुप्रयोगों में, आवश्यक मशीन-स्तरीय लिंक से कहीं अधिक ट्रांसमिशन क्षमता का विस्तार थोड़ा अतिरिक्त इंजीनियरिंग मूल्य प्रदान कर सकता है।
यही तर्क बैंडविड्थ पर भी लागू होता है।
सर्वो संचार को चयनित नियंत्रण आर्किटेक्चर के लिए पर्याप्त क्षमता प्रदान करनी चाहिए, लेकिन अधिकतम रॉ बैंडविड्थ स्वचालित रूप से प्राथमिक चयन मानदंड नहीं है। एक बार आवश्यक संचार चक्र, सिंक्रनाइज़ेशन, प्रोटोकॉल प्रदर्शन और सिस्टम प्रतिक्रिया संतुष्ट हो जाने पर, अन्य कारक अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं।
इस संदर्भ में, संचार माध्यम को आसपास के बिजली वातावरण से विद्युत रूप से अलग रखते हुए ऑप्टिकल संचार सिंक्रनाइज़ नियंत्रण का समर्थन कर सकता है।
इसलिए इंजीनियरिंग का प्रश्न केवल यह नहीं है कि किस माध्यम में उच्चतम संभव बैंडविड्थ है।
यह वह माध्यम है जो सर्वो प्रणाली की समय, दूरी, शोर-प्रतिरक्षा, अलगाव, यांत्रिक और अनुकूलता आवश्यकताओं को विश्वसनीय रूप से पूरा करता है।
एक बार ऑप्टिकल लिंक का चयन हो जाने के बाद, एक और प्रश्न सामने आता है: पारंपरिक ग्लास फाइबर के बजाय प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग क्यों करें?
उत्तर आवेदन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
पीओएफ का उद्देश्य हर प्रकार के ग्लास ऑप्टिकल फाइबर को प्रतिस्थापित करना नहीं है। इसके फायदे सबसे अधिक प्रासंगिक हो जाते हैं जब एक औद्योगिक प्रणाली को दूरसंचार नेटवर्क की दूरी की आवश्यकताओं के बिना अपेक्षाकृत कम ऑप्टिकल कनेक्शन, सीधा युग्मन, व्यावहारिक असेंबली और विश्वसनीय ट्रांसमिशन की आवश्यकता होती है।
कई औद्योगिक स्टेप-इंडेक्स पीओएफ सिस्टम 1 मिमी व्यास के करीब कोर का उपयोग करते हैं।
वह बड़ा ऑप्टिकल कोर युग्मन संवेदनशीलता को कम कर सकता है और यांत्रिक रूप से सरल औद्योगिक ऑप्टिकल इंटरफेस का समर्थन कर सकता है।
क्यों लार्ज-कोर पीओएफ ऑप्टिकल कपलिंग को सरल बनाता है
इसके व्यावहारिक परिणाम हैं.
जब ऑप्टिकल लक्ष्य अपेक्षाकृत बड़ा होता है, तो ट्रांसमीटर, कनेक्टर और रिसीवर को बहुत छोटे ऑप्टिकल ज्यामिति द्वारा मांग की गई संरेखण परिशुद्धता की समान डिग्री की आवश्यकता नहीं होती है।
औद्योगिक उपकरणों के लिए, यह बहुत लंबी दूरी पर न्यूनतम संभव क्षीणन प्राप्त करने से अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है।
एक सर्वो मशीन को एक मजबूत ऑप्टिकल कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है जिसे लगातार इकट्ठा और बनाए रखा जा सके। यदि आवश्यक संचार दूरी कम है, तो बड़े-कोर युग्मन के व्यावहारिक लाभ लंबी दूरी की संचरण क्षमता से अधिक प्रासंगिक हो सकते हैं।
बड़ी फाइबर ज्यामिति अपेक्षाकृत सरल कनेक्टर सिस्टम को भी सक्षम बनाती है।
घटक परिवार के आधार पर, औद्योगिक पीओएफ स्नैप-इन, क्रिम्पलेस, यंत्रवत् लॉक या कनेक्टर रहित समाप्ति विधियों का उपयोग कर सकता है।
सरल औद्योगिक पीओएफ समाप्ति
कुछ सिस्टम फाइबर को लंबाई में काटने और यांत्रिक रूप से सीधे ऑप्टिकल घटक में स्थापित करने की अनुमति देते हैं। अन्य लोग अपेक्षाकृत सरल कटिंग और फिनिशिंग प्रक्रिया वाले कनेक्टर का उपयोग करते हैं।
यह पीओएफ को उन मशीनरी में उपयोगी बना सकता है जहां ऑप्टिकल अलगाव की आवश्यकता होती है लेकिन जटिल फाइबर समाप्ति से अनावश्यक स्थापना प्रयास बढ़ जाएगा।
प्रत्येक POF कनेक्टर समान समाप्ति विधि का उपयोग नहीं करता है।
कुछ प्रणालियों को अभी भी नियंत्रित कटिंग, अंतिम सतह की तैयारी या पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। इसलिए स्थापना को वास्तविक कनेक्टर और ट्रांसीवर सिस्टम की आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए।
फायदा यह नहीं है कि पीओएफ को कभी भी फाइबर तैयार करने की आवश्यकता नहीं होती है।
क्या ऐसा हैबड़े-कोर POF तुलनात्मक रूप से सरल औद्योगिक कनेक्टर आर्किटेक्चर का समर्थन कर सकते हैं।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर में आम तौर पर सिलिका टेलीकॉम फाइबर की तुलना में अधिक क्षीणन होता है।
लंबी दूरी के संचार के लिए, यह एक महत्वपूर्ण सीमा है।
हालाँकि, एक कॉम्पैक्ट मशीन के अंदर, आवश्यक ट्रांसमिशन दूरी इतनी कम हो सकती है कि अल्ट्रा-लो क्षीणन थोड़ा अतिरिक्त सिस्टम मूल्य प्रदान करता है।
यदि कंट्रोलर-टू-ड्राइव लिंक को केवल सर्वो सिस्टम द्वारा समर्थित दूरी के भीतर संचालित करने की आवश्यकता है, तो प्रासंगिक प्रश्न यह है कि क्या पूरा ऑप्टिकल पावर बजट पर्याप्त मार्जिन के साथ उस लिंक का समर्थन करता है।
इसलिए उस सीमा के लिए डिज़ाइन किया गया एक पीओएफ सिस्टम उपयुक्त हो सकता है, भले ही कोई अन्य फाइबर तकनीक बहुत दूर तक संचारित हो सकती है।
एक संचार माध्यम का मूल्यांकन किसी अन्य तकनीक से उपलब्ध अधिकतम प्रदर्शन के बजाय आवश्यक लिंक के विरुद्ध किया जाना चाहिए।
छोटे औद्योगिक लिंक के लिए, पीओएफ सरल ऑप्टिकल युग्मन और स्थापना के लिए लंबी दूरी की क्षमता का आदान-प्रदान कर सकता है।
सर्वो सिस्टम में ऑप्टिकल संचार के उपयोग का मतलब यह नहीं है कि प्रत्येक सर्वो सिस्टम को POF का उपयोग करना चाहिए।
आधुनिक गति-नियंत्रण प्रणालियाँ विभिन्न संचार आर्किटेक्चर का उपयोग करती हैं। उपकरण डिज़ाइन के आधार पर, नियंत्रक-टू-ड्राइव नेटवर्क तांबे संचार, प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर, सिलिका ऑप्टिकल फाइबर, या किसी अन्य भौतिक परत का उपयोग कर सकता है।
कम क्षीणन के कारण लंबे ऑप्टिकल लिंक सिलिका फाइबर का पक्ष ले सकते हैं।
तापमान भी चयन को बदल सकता है. स्वीकार्य ऑपरेटिंग रेंज फाइबर, जैकेट, कनेक्टर और पूर्ण केबल निर्माण पर निर्भर करती है, इसलिए निर्दिष्ट सर्वो वातावरण को केबल रेटिंग के विरुद्ध जांचना चाहिए।
यांत्रिक आवश्यकताएँ भी मायने रखती हैं।
एक कैबिनेट के अंदर स्थायी रूप से स्थापित एक केबल को लगातार चलती मशीन अनुभाग के माध्यम से रूट किए गए अलग-अलग तनाव का सामना करना पड़ता है।
सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि सर्वो इंटरफ़ेस ही अनुकूलता निर्धारित करता है।
एक विशेष फाइबर प्रकार, कनेक्टर ज्यामिति, या ऑप्टिकल लिंक के लिए डिज़ाइन किया गया एक ऑप्टिकल पोर्ट केवल इसलिए दूसरे फाइबर सिस्टम में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है क्योंकि वैकल्पिक फाइबर में आकर्षक सामान्य विनिर्देश हैं।
सर्वो अनुप्रयोगों के लिए, सिस्टम अनुकूलता सामान्य फाइबर प्रदर्शन से पहले आती है।
सर्वो फाइबर केबल चयन कारक
एक ही सर्वो सिस्टम के लिए अनुपयुक्त होते हुए भी दो ऑप्टिकल केबल एक जैसे दिख सकते हैं।
सबसे पहले सटीक नियंत्रक और सर्वो-ड्राइव इंटरफ़ेस की पहचान करें।
जाँच करना:
आवश्यक ऑप्टिकल फाइबर प्रकार;
ट्रांसमीटर और रिसीवर वास्तुकला;
कनेक्टर परिवार;
रेशों की संख्या;
अनुमत केबल निर्माण;
अधिकतम समर्थित लिंक लंबाई;
और कोई भी सिस्टम-विशिष्ट संगतता आवश्यकताएँ।
यदि उपकरण निर्माता किसी विशेष ऑप्टिकल माध्यम या केबल आर्किटेक्चर को निर्दिष्ट करता है, तो उस आवश्यकता को पीओएफ के बारे में सामान्य धारणाओं पर प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
अकेले शारीरिक फिट ऑप्टिकल अनुकूलता की गारंटी नहीं देता है।
प्रत्येक ऑप्टिकल लिंक का एक सीमित पावर बजट होता है।
ट्रांसमीटर फाइबर में ऑप्टिकल पावर लॉन्च करता है। नुकसान फाइबर, कनेक्टर्स, जोड़ों, तापमान प्रभाव, संदूषण और लिंक के अन्य हिस्सों द्वारा पेश किया जाता है। प्रेषित डेटा को विश्वसनीय रूप से पुनर्प्राप्त करने के लिए रिसीवर को अभी भी पर्याप्त ऑप्टिकल शक्ति प्राप्त होनी चाहिए।
इसलिए केबल की लंबाई को ऑप्टिकल सिस्टम से स्वतंत्र रूप से नहीं चुना जा सकता है।
सर्वो फाइबर केबल विनिर्देश को नियंत्रक और ड्राइव इंटरफ़ेस की भौतिक लंबाई और ऑप्टिकल सीमाओं दोनों पर विचार करना चाहिए।
कनेक्टर संगतता भी उतनी ही महत्वपूर्ण है।
फाइबर को ट्रांसमीटर और रिसीवर के सापेक्ष सही ढंग से स्थित होना चाहिए। फाइबर प्रकार, कनेक्टर ज्यामिति, और अंत-चेहरे की स्थिति सभी ऑप्टिकल युग्मन और लिंक हानि को प्रभावित कर सकते हैं।
प्रतिस्थापन केबलों के लिए, मूल ऑप्टिकल आर्किटेक्चर का मिलान आम तौर पर केबल चुनने से अधिक सुरक्षित होता है क्योंकि कनेक्टर समान दिखता है।
विद्युत अलगाव अनुप्रयोग के केवल एक भाग को हल करता है।
सर्वो फाइबर केबल अभी भी वास्तविक मशीनों के अंदर स्थापित यांत्रिक घटक हैं।
महत्वपूर्ण चयन शर्तों में शामिल हैं:
| चयन वस्तु | यह क्यों मायने रखती है | क्या सत्यापित करें |
|---|---|---|
| फाइबर/इंटरफ़ेस अनुकूलता | निर्धारित करता है कि ऑप्टिकल लिंक काम कर सकता है या नहीं | सर्वो नियंत्रक और ड्राइव विनिर्देश |
| केबल लंबाई | कुल ऑप्टिकल हानि को प्रभावित करता है | समर्थित लिंक लंबाई और ऑप्टिकल बजट |
| कनेक्टर प्रकार | यांत्रिक और ऑप्टिकल युग्मन को नियंत्रित करता है | सटीक इंटरफ़ेस और लॉकिंग विधि |
| न्यूनतम मोड़ त्रिज्या | अत्यधिक झुकने से फाइबर का नुकसान बढ़ सकता है या नुकसान हो सकता है | केबल विशिष्टता और रूटिंग |
| तन्य भार | अत्यधिक खींचने से फ़ाइबर ख़राब हो सकता है या ख़त्म हो सकता है | इंस्टॉलेशन तरीका |
| स्थिर या गतिशील संस्थापन | बार-बार हिलने-डुलने से यांत्रिक तनाव पैदा होता है | फ्लेक्सिंग आवश्यकता |
| परिचालन तापमान | फाइबर और जैकेट के गुण तापमान पर निर्भर करते हैं | मशीन पर्यावरण और केबल रेटिंग |
| तेल या रासायनिक जोखिम | कुछ केबल सामग्रियाँ अनुपयुक्त हो सकती हैं | मशीन-द्रव वातावरण |
| जैकेट और फ्लेम आवश्यकताएँ | उपकरण या परियोजना के लिए आवश्यक हो सकता है | स्थापना विशिष्टता |
| कनेक्टर की सफाई | संदूषण से ऑप्टिकल हानि बढ़ सकती है | स्थापना एवं रखरखाव प्रक्रिया |
रूटिंग भी ध्यान देने योग्य है।
एक फाइबर केबल उन तरीकों से विद्युत हस्तक्षेप से बच सकता है जो एक प्रवाहकीय सिग्नल केबल नहीं कर सकता है, लेकिन यह तब भी विफल हो सकता है यदि यह तेजी से मुड़ा हुआ है, कुचला हुआ है, अत्यधिक खींचा गया है, अनुपयुक्त वातावरण के संपर्क में है, या बार-बार गति करने से क्षतिग्रस्त हो गया है।
इस कारण से, मोड़ त्रिज्या, तन्य भार, परिचालन वातावरण और हैंडलिंग सीमा को द्वितीयक स्थापना विवरण के बजाय संचार-लिंक विनिर्देश के हिस्से के रूप में माना जाना चाहिए।
संबंध को सीधे संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:
| सर्वो पर्यावरण स्थिति | संभावित संचार समस्या | एक ऑप्टिकल लिंक कैसे मदद करता है |
|---|---|---|
| तेज़ इन्वर्टर स्विचिंग | ईएमआई का संचालन और विकिरण किया गया | फ़ाइबर प्रेरित विद्युत सिग्नल धाराओं का संचालन नहीं करता है |
| सिग्नल वायरिंग के पास मोटर पावर केबल | विद्युत चुम्बकीय युग्मन | ऑप्टिकल ट्रांसमिशन धातु सिग्नल कंडक्टरों को हटा देता है |
| विभिन्न विद्युत क्षमताएँ | ग्राउंड-लूप या सामान्य-मोड करंट | फाइबर प्रवाहकीय संचार पथ को तोड़ देता है |
| घनी मशीन वायरिंग | विद्युत युग्मन के अवसर बढ़े | ऑप्टिकल संचार प्रवाहकीय सिग्नल पथों पर निर्भरता कम करता है |
| बिजली और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स पास में ही संचालित हो रहे हैं | कठिन सिग्नल-अखंडता वातावरण | विद्युत डोमेन प्रकाश के माध्यम से सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकते हैं |
ऑप्टिकल फाइबर अच्छी ईएमसी इंजीनियरिंग की आवश्यकता को समाप्त नहीं करता है।
उचित ग्राउंडिंग, परिरक्षण, कैबिनेट लेआउट, मोटर-केबल स्थापना और पावर-सिस्टम डिज़ाइन महत्वपूर्ण हैं।
इसका मूल्य यह है कि संचार केबल स्वयं उन विद्युत पथों में से एक बनना बंद कर देती है जिन्हें प्रबंधित किया जाना चाहिए।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर को केवल बड़े कोर, आसान कनेक्शन या कम दूरी के ट्रांसमिशन जैसी सुविधाओं के संग्रह के रूप में नहीं देखा जाना चाहिए।
वे विशेषताएँ तभी मायने रखती हैं जब वे किसी अनुप्रयोग समस्या का समाधान करती हैं।
सर्वो प्रणाली में, तर्क अक्सर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स से शुरू होता है।
ड्राइव महत्वपूर्ण वोल्टेज और करंट को स्विच करता है। मोटर और उसकी केबलिंग उस स्विचिंग वातावरण के अंदर काम करती है। नियंत्रकों और ड्राइवों में भी सामान्य-मोड गड़बड़ी और विद्युत क्षमता में अंतर का अनुभव हो सकता है।
विश्वसनीय संचार उन स्थितियों के साथ-साथ होना चाहिए।
एक ऑप्टिकल लिंक संचार समापन बिंदुओं के बीच धातु सिग्नल पथ को हटा देता है। जब आवश्यक लिंक अपेक्षाकृत छोटा होता है, तो सिस्टम को दूरसंचार-ग्रेड फाइबर की लंबी दूरी की क्षमता से जरूरी लाभ नहीं मिलता है।
उस स्थिति में, औद्योगिक पीओएफ के साथ उपलब्ध बड़े कोर और तुलनात्मक रूप से सरल युग्मन विधियां उपयोगी इंजीनियरिंग लाभ बन सकती हैं।
यही कारण है कि पीओएफ कुछ सर्वो प्रणालियों में समझ में आता है:इसलिए नहीं कि सर्वो अनुप्रयोगों को सार्वभौमिक रूप से प्लास्टिक फाइबर की आवश्यकता होती है, बल्कि इसलिए क्योंकि कुछ सर्वो संचार लिंक को अत्यधिक संचरण दूरी की तुलना में विद्युत अलगाव और शोर प्रतिरक्षा की आवश्यकता होती है।
फाइबर ऑप्टिक संचार नियंत्रक और सर्वो ड्राइव के बीच एक गैर-प्रवाहकीय लिंक प्रदान कर सकता है। यह संचार केबल को इन्वर्टर स्विचिंग, मोटर और पावर केबलिंग वाले वातावरण में ग्राउंड-लूप करंट या विद्युत युग्मित हस्तक्षेप से रोकने में मदद करता है।
नहीं, फाइबर एक महत्वपूर्ण विद्युत युग्मन पथ को हटा देता है, लेकिन ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स, नियंत्रक, ट्रांसीवर, बिजली आपूर्ति, ग्राउंडिंग, पीसीबी लेआउट और आसपास के उपकरणों को अभी भी उचित ईएमसी डिजाइन की आवश्यकता होती है। फाइबर संचार माध्यम के विद्युत व्यवहार में सुधार करता है; यह पूरी मशीन को ईएमआई से प्रतिरक्षित नहीं बनाता है।
पीओएफ तब आकर्षक हो सकता है जब आवश्यक लिंक अपेक्षाकृत छोटा हो और उपकरण बड़े-कोर ऑप्टिकल इंटरफ़ेस के आसपास डिज़ाइन किया गया हो। इसका बड़ा कोर ऑप्टिकल कपलिंग को सरल बना सकता है और तुलनात्मक रूप से सीधे कनेक्टर सिस्टम का समर्थन कर सकता है। लंबी दूरी, कम क्षीणन, या अन्य सिस्टम आवश्यकताएँ हावी होने पर ग्लास फाइबर अधिक उपयुक्त हो सकता है।
यह सर्वो नेटवर्क और ऑप्टिकल घटकों पर निर्भर करता है। सर्वो सिस्टम को अपने नियंत्रण आर्किटेक्चर के लिए पर्याप्त डेटा दर और पूर्वानुमानित समय की आवश्यकता होती है। इसलिए पीओएफ का चयन केवल अन्य फाइबर प्रौद्योगिकियों से उपलब्ध अधिकतम बैंडविड्थ के साथ तुलना करने के बजाय निर्दिष्ट नियंत्रक और ड्राइव इंटरफ़ेस के अनुसार किया जाना चाहिए।
कोई सार्वभौमिक अधिकतम लंबाई नहीं है. अनुमत दूरी सर्वो प्रणाली, ट्रांसमीटर और रिसीवर, फाइबर प्रकार, कनेक्टर हानि, क्षीणन, तापमान और ऑप्टिकल पावर बजट पर निर्भर करती है। वास्तविक उपकरण के लिए निर्दिष्ट अधिकतम लिंक लंबाई को प्राथमिक सीमा माना जाना चाहिए।
सटीक नियंत्रक और सर्वो-ड्राइव इंटरफ़ेस से प्रारंभ करें। आवश्यक फाइबर प्रकार, कनेक्टर, फाइबर की संख्या, स्वीकार्य लंबाई और अनुकूलता आवश्यकताओं की पुष्टि करें। फिर प्रतिस्थापन केबल का चयन करने से पहले यांत्रिक स्थितियों जैसे मोड़ त्रिज्या, फ्लेक्सिंग, तन्य भार, तापमान, रासायनिक जोखिम, जैकेट की आवश्यकताएं और कनेक्टर की सफाई को सत्यापित करें।
सर्वो प्रणालियाँ विद्युतीय रूप से मांग वाले वातावरण के साथ सटीक नियंत्रण को जोड़ती हैं। एक मोशन कंट्रोलर एक छोटी मशीन-स्तरीय लिंक पर सर्वो ड्राइव के साथ समय-संवेदनशील कमांड का आदान-प्रदान कर सकता है, जबकि केबल मोटर केबल, इन्वर्टर पावर स्टेज और ग्राउंडेड मशीन संरचनाओं के करीब चलता है।
यह सामान्य कार्यालय नेटवर्किंग से बहुत अलग संचार समस्या पैदा करता है।
कई सर्वो अनुप्रयोगों के लिए, मुख्य चुनौती किलोमीटर से अधिक डेटा संचारित न करना है। यह विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, तेज़ स्विचिंग क्षणकों, सामान्य-मोड शोर और विद्युत क्षमता में अंतर से प्रभावित वातावरण में विश्वसनीय नियंत्रण संकेतों को बनाए रखता है।
यहीं पर ऑप्टिकल संचार मूल्यवान हो जाता है।जब आवश्यक दूरी अपेक्षाकृत कम हो और इंटरफ़ेस इसके लिए डिज़ाइन किया गया हो,प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर (POF)एक व्यावहारिक ऑप्टिकल माध्यम प्रदान कर सकता है।
एक सर्वो प्रणाली आम तौर पर दो अलग-अलग विद्युत कार्यों को जोड़ती है।
नियंत्रण पक्ष स्थिति आदेश, गति संदर्भ, सिंक्रनाइज़ेशन, फीडबैक, निदान और संचार को संभालता है। पावर पक्ष सर्वो मोटर को तेजी से बदलते वोल्टेज और करंट प्रदान करता है।
ये फ़ंक्शन अक्सर एक-दूसरे के करीब संचालित होते हैं।
एक विशिष्ट सर्वो इंस्टॉलेशन मोशन कंट्रोलर, सर्वो ड्राइव, मोटर पावर केबल और संचार लिंक को एक ही कैबिनेट या मशीन वातावरण में रखता है।
यह निकटता मायने रखती है क्योंकि सर्वो ड्राइव पावर-इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम हैं। उनका विद्युत चुम्बकीय वातावरण इतना महत्वपूर्ण है कि समायोज्य-गति पावर ड्राइव सिस्टम विशेष रूप से इसके अंतर्गत आते हैंआईईसी 61800-3, पावर ड्राइव सिस्टम के लिए उत्सर्जन और प्रतिरक्षा आवश्यकताओं को संबोधित करने वाला ईएमसी मानक।
एक सर्वो ड्राइव पूरी तरह से सुचारू एनालॉग वोल्टेज की आपूर्ति करके मोटर की गति या टॉर्क को नियंत्रित नहीं करता है।
इसका इन्वर्टर चरण मोटर द्वारा आवश्यक वोल्टेज और वर्तमान तरंगों को बनाने के लिए अर्धचालक उपकरणों को तेजी से स्विच करता है। इस प्रक्रिया में आमतौर पर पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन या पीडब्लूएम का उपयोग किया जाता है।
ये स्विचिंग ट्रांज़िशन वोल्टेज और करंट में तेजी से बदलाव पैदा करते हैं।
ईएमसी परिप्रेक्ष्य से, चिंता केवल नाममात्र स्विचिंग आवृत्ति की नहीं है। तेज़ स्विचिंग किनारों में उच्च-आवृत्ति ऊर्जा होती है जो कई तंत्रों के माध्यम से आस-पास के सर्किट में जोड़ी जा सकती है।
कैपेसिटिव कपलिंग पावर कंडक्टर और पास के सिग्नल सर्किट के बीच हो सकती है। आगमनात्मक युग्मन तेजी से बदलती धारा के परिणामस्वरूप हो सकता है। इन्वर्टर, मोटर केबल, मोटर वाइंडिंग्स, मशीन फ्रेम और सुरक्षात्मक पृथ्वी के बीच परजीवी कैपेसिटेंस भी उच्च-आवृत्ति सामान्य-मोड धाराओं के लिए पथ प्रदान कर सकते हैं।
मोटर केबल इस विद्युत वातावरण का हिस्सा बन जाता है क्योंकि यह मशीन के माध्यम से इन्वर्टर आउटपुट को संचार और नियंत्रण तारों के करीब ले जाता है।
सर्वो ड्राइव ईएमआई-भारी संचार वातावरण कैसे बनाती है
अच्छा केबल पृथक्करण, परिरक्षण, बॉन्डिंग, ग्राउंडिंग और कैबिनेट डिज़ाइन इन प्रभावों को कम कर सकते हैं, लेकिन वे मूल तथ्य को नहीं बदलते हैं कि सर्वो संचार अक्सर विद्युत शोर के एक मजबूत स्रोत के बगल में संचालित होता है।
ईएमआई समस्या का केवल एक हिस्सा है.
एक नियंत्रक और एक सर्वो ड्राइव को कैबिनेट या मशीन के भीतर विभिन्न स्थानों पर लगाया जा सकता है। उनके विद्युत संदर्भ कंडक्टर प्रतिबाधा, उच्च आवृत्ति रिसाव धाराओं, स्विचिंग धाराओं, ग्राउंडिंग टोपोलॉजी और भौतिक लेआउट से प्रभावित हो सकते हैं।
परिणामस्वरूप, एक ही ग्राउंडिंग सिस्टम से जुड़े दो स्थान सभी परिचालन स्थितियों के तहत बिल्कुल समान तात्कालिक विद्युत क्षमता पर नहीं रहते हैं।
एक प्रवाहकीय संचार लिंक के लिए, यह मायने रखता है।
यदि दो उपकरण एक सिग्नल केबल के माध्यम से विद्युत रूप से जुड़े हुए हैं, तो विद्युत क्षमता में अंतर अवांछित वर्तमान पथ या सामान्य-मोड वोल्टेज में योगदान कर सकता है। संचार इंटरफ़ेस को इच्छित डेटा सिग्नल का सही ढंग से पता लगाते हुए उन स्थितियों को सहन करना होगा।
विभेदक सिग्नलिंग, परिरक्षण, अलगाव घटक और सावधानीपूर्वक ग्राउंडिंग तांबे के संचार को अत्यधिक विश्वसनीय बना सकते हैं। एक अन्य दृष्टिकोण प्रवाहकीय संचार पथ को पूरी तरह से हटा देना है।
यह मुख्य कारणों में से एक है कि ऑप्टिकल लिंक विद्युत रूप से कठिन सर्वो वातावरण में उपयोगी होते हैं।
ऑप्टिकल फाइबर सर्वो-सिस्टम उपकरणों के बीच एक गैर-प्रवाहकीय संचार पथ प्रदान करता है। क्योंकि फाइबर स्वयं अंतिम बिंदुओं के बीच विद्युत प्रवाह नहीं ले जाता है, यह संचार केबल को ग्राउंड करंट या विद्युत युग्मित हस्तक्षेप के लिए पथ बनने से रोक सकता है, जो इनवर्टर, मोटर और उच्च-शक्ति केबलिंग के आसपास मूल्यवान है।
एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर विद्युत डेटा सिग्नल को प्रकाश में परिवर्तित करता है। फाइबर उस प्रकाश को प्राप्त करने वाले उपकरण तक ले जाता है, जहां इसे वापस विद्युत सिग्नल में परिवर्तित कर दिया जाता है।
इसलिए दो ऑप्टिकल पोर्ट के बीच कोई धातु सिग्नल कंडक्टर नहीं चल रहा है।
एक ढांकता हुआ ऑप्टिकल फाइबर धात्विक संचार कंडक्टर की तरह व्यवहार नहीं करता है।
बाहरी विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र फाइबर में संचार धाराओं को प्रेरित नहीं करते हैं, और फाइबर जुड़े उपकरणों के बीच डीसी ग्राउंड करंट के लिए एक प्रवाहकीय पथ प्रदान नहीं कर सकता है।
इससे संचार लिंक और आसपास के बिजली वातावरण के बीच संबंध बदल जाता है।
सर्वो इन्वर्टर के आउटपुट वायरिंग के पास रूट की गई संचार केबल पर विचार करें। एक विद्युत लिंक के साथ, इंटरफ़ेस को सिग्नल अखंडता को संरक्षित करते हुए कंडक्टरों में युग्मित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रबंधन करना चाहिए।
एक ऑप्टिकल लिंक के साथ, जानकारी विद्युत प्रवाह के बजाय प्रकाश के रूप में फाइबर के माध्यम से यात्रा करती है।
इसका मतलब यह नहीं है कि संपूर्ण सर्वो प्रणाली ईएमआई के प्रति प्रतिरक्षित हो जाती है। ट्रांसमीटर, रिसीवर, नियंत्रक इलेक्ट्रॉनिक्स, ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स, बिजली आपूर्ति, पीसीबी लेआउट, ग्राउंडिंग और समग्र उपकरण डिजाइन के लिए अभी भी उचित ईएमसी इंजीनियरिंग की आवश्यकता है।
लाभ अधिक विशिष्ट है:फ़ाइबर केबल स्वयं दो संचार समापन बिंदुओं के बीच विद्युत युग्मन पथ नहीं बनाता है।
यह ऑप्टिकल संचार और विद्युत अलगाव के बीच संबंध को भी समझाता है।
एक प्रवाहकीय संचार माध्यम के साथ, एक लिंक के दोनों सिरे विद्युत रूप से संबंधित होते हैं जब तक कि इंटरफ़ेस में कहीं और उपयुक्त अलगाव प्रदान नहीं किया जाता है।
एक ऑप्टिकल पथ उस रिश्ते को बदल देता है।
ट्रांसमीटर एक विद्युत डोमेन के भीतर और रिसीवर दूसरे के भीतर काम कर सकता है जबकि सूचना प्रकाश के रूप में सीमा पार करती है। इसलिए संचार माध्यम ग्राउंड-लूप धारा के लिए एक प्रवाहकीय पथ प्रदान नहीं करता है।
कॉपर संचार पथ बनाम ऑप्टिकल अलगाव
यह विशेष रूप से मूल्यवान हो सकता है जब नियंत्रक और ड्राइव अलग-अलग सामान्य-मोड स्थितियों का अनुभव करते हैं।
हालाँकि, फ़ाइबर और संपूर्ण सिस्टम के बीच अंतर महत्वपूर्ण है।
एक ढांकता हुआ फाइबर प्रवाहकीय सिग्नल पथ को हटा देता है, लेकिन पूर्ण इंटरफ़ेस की अलगाव क्षमता अभी भी ट्रांसमीटर, रिसीवर, पीसीबी डिजाइन, इन्सुलेशन संरचना, कनेक्टर्स और उपकरण वास्तुकला पर निर्भर करती है।
इसलिए फ़ाइबर को उचित सिस्टम-स्तरीय विद्युत डिज़ाइन के विकल्प के बजाय एक अलगाव-सक्षम संचार माध्यम के रूप में समझा जाना चाहिए।
फ़ाइबर ऑप्टिक्स अक्सर दूरसंचार, डेटा केंद्रों और लंबी दूरी के नेटवर्क से जुड़े होते हैं। इससे यह धारणा बन सकती है कि फाइबर केवल तभी उपयोगी है जब किसी सिस्टम को अत्यधिक बैंडविड्थ या बहुत लंबी ट्रांसमिशन दूरी की आवश्यकता होती है।
सर्वो संचार की प्राथमिकताओं का एक अलग सेट है।
एक गति-नियंत्रण प्रणाली के लिए तीव्र चक्रीय संचार, अक्षों के बीच सिंक्रनाइज़ेशन, पूर्वानुमेय समय, स्थिर कमांड डिलीवरी और विद्युत शोर वाले वातावरण में विश्वसनीय संचालन की आवश्यकता हो सकती है।
लंबी दूरी के ट्रांसमिशन की आवश्यकता के बिना उन आवश्यकताओं की मांग हो सकती है।
कई सर्वो लिंक एक मशीन, उत्पादन सेल या स्थानीय नियंत्रण प्रणाली के भीतर रहते हैं। ऐसे अनुप्रयोगों में, आवश्यक मशीन-स्तरीय लिंक से कहीं अधिक ट्रांसमिशन क्षमता का विस्तार थोड़ा अतिरिक्त इंजीनियरिंग मूल्य प्रदान कर सकता है।
यही तर्क बैंडविड्थ पर भी लागू होता है।
सर्वो संचार को चयनित नियंत्रण आर्किटेक्चर के लिए पर्याप्त क्षमता प्रदान करनी चाहिए, लेकिन अधिकतम रॉ बैंडविड्थ स्वचालित रूप से प्राथमिक चयन मानदंड नहीं है। एक बार आवश्यक संचार चक्र, सिंक्रनाइज़ेशन, प्रोटोकॉल प्रदर्शन और सिस्टम प्रतिक्रिया संतुष्ट हो जाने पर, अन्य कारक अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं।
इस संदर्भ में, संचार माध्यम को आसपास के बिजली वातावरण से विद्युत रूप से अलग रखते हुए ऑप्टिकल संचार सिंक्रनाइज़ नियंत्रण का समर्थन कर सकता है।
इसलिए इंजीनियरिंग का प्रश्न केवल यह नहीं है कि किस माध्यम में उच्चतम संभव बैंडविड्थ है।
यह वह माध्यम है जो सर्वो प्रणाली की समय, दूरी, शोर-प्रतिरक्षा, अलगाव, यांत्रिक और अनुकूलता आवश्यकताओं को विश्वसनीय रूप से पूरा करता है।
एक बार ऑप्टिकल लिंक का चयन हो जाने के बाद, एक और प्रश्न सामने आता है: पारंपरिक ग्लास फाइबर के बजाय प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग क्यों करें?
उत्तर आवेदन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
पीओएफ का उद्देश्य हर प्रकार के ग्लास ऑप्टिकल फाइबर को प्रतिस्थापित करना नहीं है। इसके फायदे सबसे अधिक प्रासंगिक हो जाते हैं जब एक औद्योगिक प्रणाली को दूरसंचार नेटवर्क की दूरी की आवश्यकताओं के बिना अपेक्षाकृत कम ऑप्टिकल कनेक्शन, सीधा युग्मन, व्यावहारिक असेंबली और विश्वसनीय ट्रांसमिशन की आवश्यकता होती है।
कई औद्योगिक स्टेप-इंडेक्स पीओएफ सिस्टम 1 मिमी व्यास के करीब कोर का उपयोग करते हैं।
वह बड़ा ऑप्टिकल कोर युग्मन संवेदनशीलता को कम कर सकता है और यांत्रिक रूप से सरल औद्योगिक ऑप्टिकल इंटरफेस का समर्थन कर सकता है।
क्यों लार्ज-कोर पीओएफ ऑप्टिकल कपलिंग को सरल बनाता है
इसके व्यावहारिक परिणाम हैं.
जब ऑप्टिकल लक्ष्य अपेक्षाकृत बड़ा होता है, तो ट्रांसमीटर, कनेक्टर और रिसीवर को बहुत छोटे ऑप्टिकल ज्यामिति द्वारा मांग की गई संरेखण परिशुद्धता की समान डिग्री की आवश्यकता नहीं होती है।
औद्योगिक उपकरणों के लिए, यह बहुत लंबी दूरी पर न्यूनतम संभव क्षीणन प्राप्त करने से अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है।
एक सर्वो मशीन को एक मजबूत ऑप्टिकल कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है जिसे लगातार इकट्ठा और बनाए रखा जा सके। यदि आवश्यक संचार दूरी कम है, तो बड़े-कोर युग्मन के व्यावहारिक लाभ लंबी दूरी की संचरण क्षमता से अधिक प्रासंगिक हो सकते हैं।
बड़ी फाइबर ज्यामिति अपेक्षाकृत सरल कनेक्टर सिस्टम को भी सक्षम बनाती है।
घटक परिवार के आधार पर, औद्योगिक पीओएफ स्नैप-इन, क्रिम्पलेस, यंत्रवत् लॉक या कनेक्टर रहित समाप्ति विधियों का उपयोग कर सकता है।
सरल औद्योगिक पीओएफ समाप्ति
कुछ सिस्टम फाइबर को लंबाई में काटने और यांत्रिक रूप से सीधे ऑप्टिकल घटक में स्थापित करने की अनुमति देते हैं। अन्य लोग अपेक्षाकृत सरल कटिंग और फिनिशिंग प्रक्रिया वाले कनेक्टर का उपयोग करते हैं।
यह पीओएफ को उन मशीनरी में उपयोगी बना सकता है जहां ऑप्टिकल अलगाव की आवश्यकता होती है लेकिन जटिल फाइबर समाप्ति से अनावश्यक स्थापना प्रयास बढ़ जाएगा।
प्रत्येक POF कनेक्टर समान समाप्ति विधि का उपयोग नहीं करता है।
कुछ प्रणालियों को अभी भी नियंत्रित कटिंग, अंतिम सतह की तैयारी या पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। इसलिए स्थापना को वास्तविक कनेक्टर और ट्रांसीवर सिस्टम की आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए।
फायदा यह नहीं है कि पीओएफ को कभी भी फाइबर तैयार करने की आवश्यकता नहीं होती है।
क्या ऐसा हैबड़े-कोर POF तुलनात्मक रूप से सरल औद्योगिक कनेक्टर आर्किटेक्चर का समर्थन कर सकते हैं।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर में आम तौर पर सिलिका टेलीकॉम फाइबर की तुलना में अधिक क्षीणन होता है।
लंबी दूरी के संचार के लिए, यह एक महत्वपूर्ण सीमा है।
हालाँकि, एक कॉम्पैक्ट मशीन के अंदर, आवश्यक ट्रांसमिशन दूरी इतनी कम हो सकती है कि अल्ट्रा-लो क्षीणन थोड़ा अतिरिक्त सिस्टम मूल्य प्रदान करता है।
यदि कंट्रोलर-टू-ड्राइव लिंक को केवल सर्वो सिस्टम द्वारा समर्थित दूरी के भीतर संचालित करने की आवश्यकता है, तो प्रासंगिक प्रश्न यह है कि क्या पूरा ऑप्टिकल पावर बजट पर्याप्त मार्जिन के साथ उस लिंक का समर्थन करता है।
इसलिए उस सीमा के लिए डिज़ाइन किया गया एक पीओएफ सिस्टम उपयुक्त हो सकता है, भले ही कोई अन्य फाइबर तकनीक बहुत दूर तक संचारित हो सकती है।
एक संचार माध्यम का मूल्यांकन किसी अन्य तकनीक से उपलब्ध अधिकतम प्रदर्शन के बजाय आवश्यक लिंक के विरुद्ध किया जाना चाहिए।
छोटे औद्योगिक लिंक के लिए, पीओएफ सरल ऑप्टिकल युग्मन और स्थापना के लिए लंबी दूरी की क्षमता का आदान-प्रदान कर सकता है।
सर्वो सिस्टम में ऑप्टिकल संचार के उपयोग का मतलब यह नहीं है कि प्रत्येक सर्वो सिस्टम को POF का उपयोग करना चाहिए।
आधुनिक गति-नियंत्रण प्रणालियाँ विभिन्न संचार आर्किटेक्चर का उपयोग करती हैं। उपकरण डिज़ाइन के आधार पर, नियंत्रक-टू-ड्राइव नेटवर्क तांबे संचार, प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर, सिलिका ऑप्टिकल फाइबर, या किसी अन्य भौतिक परत का उपयोग कर सकता है।
कम क्षीणन के कारण लंबे ऑप्टिकल लिंक सिलिका फाइबर का पक्ष ले सकते हैं।
तापमान भी चयन को बदल सकता है. स्वीकार्य ऑपरेटिंग रेंज फाइबर, जैकेट, कनेक्टर और पूर्ण केबल निर्माण पर निर्भर करती है, इसलिए निर्दिष्ट सर्वो वातावरण को केबल रेटिंग के विरुद्ध जांचना चाहिए।
यांत्रिक आवश्यकताएँ भी मायने रखती हैं।
एक कैबिनेट के अंदर स्थायी रूप से स्थापित एक केबल को लगातार चलती मशीन अनुभाग के माध्यम से रूट किए गए अलग-अलग तनाव का सामना करना पड़ता है।
सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि सर्वो इंटरफ़ेस ही अनुकूलता निर्धारित करता है।
एक विशेष फाइबर प्रकार, कनेक्टर ज्यामिति, या ऑप्टिकल लिंक के लिए डिज़ाइन किया गया एक ऑप्टिकल पोर्ट केवल इसलिए दूसरे फाइबर सिस्टम में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है क्योंकि वैकल्पिक फाइबर में आकर्षक सामान्य विनिर्देश हैं।
सर्वो अनुप्रयोगों के लिए, सिस्टम अनुकूलता सामान्य फाइबर प्रदर्शन से पहले आती है।
सर्वो फाइबर केबल चयन कारक
एक ही सर्वो सिस्टम के लिए अनुपयुक्त होते हुए भी दो ऑप्टिकल केबल एक जैसे दिख सकते हैं।
सबसे पहले सटीक नियंत्रक और सर्वो-ड्राइव इंटरफ़ेस की पहचान करें।
जाँच करना:
आवश्यक ऑप्टिकल फाइबर प्रकार;
ट्रांसमीटर और रिसीवर वास्तुकला;
कनेक्टर परिवार;
रेशों की संख्या;
अनुमत केबल निर्माण;
अधिकतम समर्थित लिंक लंबाई;
और कोई भी सिस्टम-विशिष्ट संगतता आवश्यकताएँ।
यदि उपकरण निर्माता किसी विशेष ऑप्टिकल माध्यम या केबल आर्किटेक्चर को निर्दिष्ट करता है, तो उस आवश्यकता को पीओएफ के बारे में सामान्य धारणाओं पर प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
अकेले शारीरिक फिट ऑप्टिकल अनुकूलता की गारंटी नहीं देता है।
प्रत्येक ऑप्टिकल लिंक का एक सीमित पावर बजट होता है।
ट्रांसमीटर फाइबर में ऑप्टिकल पावर लॉन्च करता है। नुकसान फाइबर, कनेक्टर्स, जोड़ों, तापमान प्रभाव, संदूषण और लिंक के अन्य हिस्सों द्वारा पेश किया जाता है। प्रेषित डेटा को विश्वसनीय रूप से पुनर्प्राप्त करने के लिए रिसीवर को अभी भी पर्याप्त ऑप्टिकल शक्ति प्राप्त होनी चाहिए।
इसलिए केबल की लंबाई को ऑप्टिकल सिस्टम से स्वतंत्र रूप से नहीं चुना जा सकता है।
सर्वो फाइबर केबल विनिर्देश को नियंत्रक और ड्राइव इंटरफ़ेस की भौतिक लंबाई और ऑप्टिकल सीमाओं दोनों पर विचार करना चाहिए।
कनेक्टर संगतता भी उतनी ही महत्वपूर्ण है।
फाइबर को ट्रांसमीटर और रिसीवर के सापेक्ष सही ढंग से स्थित होना चाहिए। फाइबर प्रकार, कनेक्टर ज्यामिति, और अंत-चेहरे की स्थिति सभी ऑप्टिकल युग्मन और लिंक हानि को प्रभावित कर सकते हैं।
प्रतिस्थापन केबलों के लिए, मूल ऑप्टिकल आर्किटेक्चर का मिलान आम तौर पर केबल चुनने से अधिक सुरक्षित होता है क्योंकि कनेक्टर समान दिखता है।
विद्युत अलगाव अनुप्रयोग के केवल एक भाग को हल करता है।
सर्वो फाइबर केबल अभी भी वास्तविक मशीनों के अंदर स्थापित यांत्रिक घटक हैं।
महत्वपूर्ण चयन शर्तों में शामिल हैं:
| चयन वस्तु | यह क्यों मायने रखती है | क्या सत्यापित करें |
|---|---|---|
| फाइबर/इंटरफ़ेस अनुकूलता | निर्धारित करता है कि ऑप्टिकल लिंक काम कर सकता है या नहीं | सर्वो नियंत्रक और ड्राइव विनिर्देश |
| केबल लंबाई | कुल ऑप्टिकल हानि को प्रभावित करता है | समर्थित लिंक लंबाई और ऑप्टिकल बजट |
| कनेक्टर प्रकार | यांत्रिक और ऑप्टिकल युग्मन को नियंत्रित करता है | सटीक इंटरफ़ेस और लॉकिंग विधि |
| न्यूनतम मोड़ त्रिज्या | अत्यधिक झुकने से फाइबर का नुकसान बढ़ सकता है या नुकसान हो सकता है | केबल विशिष्टता और रूटिंग |
| तन्य भार | अत्यधिक खींचने से फ़ाइबर ख़राब हो सकता है या ख़त्म हो सकता है | इंस्टॉलेशन तरीका |
| स्थिर या गतिशील संस्थापन | बार-बार हिलने-डुलने से यांत्रिक तनाव पैदा होता है | फ्लेक्सिंग आवश्यकता |
| परिचालन तापमान | फाइबर और जैकेट के गुण तापमान पर निर्भर करते हैं | मशीन पर्यावरण और केबल रेटिंग |
| तेल या रासायनिक जोखिम | कुछ केबल सामग्रियाँ अनुपयुक्त हो सकती हैं | मशीन-द्रव वातावरण |
| जैकेट और फ्लेम आवश्यकताएँ | उपकरण या परियोजना के लिए आवश्यक हो सकता है | स्थापना विशिष्टता |
| कनेक्टर की सफाई | संदूषण से ऑप्टिकल हानि बढ़ सकती है | स्थापना एवं रखरखाव प्रक्रिया |
रूटिंग भी ध्यान देने योग्य है।
एक फाइबर केबल उन तरीकों से विद्युत हस्तक्षेप से बच सकता है जो एक प्रवाहकीय सिग्नल केबल नहीं कर सकता है, लेकिन यह तब भी विफल हो सकता है यदि यह तेजी से मुड़ा हुआ है, कुचला हुआ है, अत्यधिक खींचा गया है, अनुपयुक्त वातावरण के संपर्क में है, या बार-बार गति करने से क्षतिग्रस्त हो गया है।
इस कारण से, मोड़ त्रिज्या, तन्य भार, परिचालन वातावरण और हैंडलिंग सीमा को द्वितीयक स्थापना विवरण के बजाय संचार-लिंक विनिर्देश के हिस्से के रूप में माना जाना चाहिए।
संबंध को सीधे संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:
| सर्वो पर्यावरण स्थिति | संभावित संचार समस्या | एक ऑप्टिकल लिंक कैसे मदद करता है |
|---|---|---|
| तेज़ इन्वर्टर स्विचिंग | ईएमआई का संचालन और विकिरण किया गया | फ़ाइबर प्रेरित विद्युत सिग्नल धाराओं का संचालन नहीं करता है |
| सिग्नल वायरिंग के पास मोटर पावर केबल | विद्युत चुम्बकीय युग्मन | ऑप्टिकल ट्रांसमिशन धातु सिग्नल कंडक्टरों को हटा देता है |
| विभिन्न विद्युत क्षमताएँ | ग्राउंड-लूप या सामान्य-मोड करंट | फाइबर प्रवाहकीय संचार पथ को तोड़ देता है |
| घनी मशीन वायरिंग | विद्युत युग्मन के अवसर बढ़े | ऑप्टिकल संचार प्रवाहकीय सिग्नल पथों पर निर्भरता कम करता है |
| बिजली और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स पास में ही संचालित हो रहे हैं | कठिन सिग्नल-अखंडता वातावरण | विद्युत डोमेन प्रकाश के माध्यम से सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकते हैं |
ऑप्टिकल फाइबर अच्छी ईएमसी इंजीनियरिंग की आवश्यकता को समाप्त नहीं करता है।
उचित ग्राउंडिंग, परिरक्षण, कैबिनेट लेआउट, मोटर-केबल स्थापना और पावर-सिस्टम डिज़ाइन महत्वपूर्ण हैं।
इसका मूल्य यह है कि संचार केबल स्वयं उन विद्युत पथों में से एक बनना बंद कर देती है जिन्हें प्रबंधित किया जाना चाहिए।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर को केवल बड़े कोर, आसान कनेक्शन या कम दूरी के ट्रांसमिशन जैसी सुविधाओं के संग्रह के रूप में नहीं देखा जाना चाहिए।
वे विशेषताएँ तभी मायने रखती हैं जब वे किसी अनुप्रयोग समस्या का समाधान करती हैं।
सर्वो प्रणाली में, तर्क अक्सर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स से शुरू होता है।
ड्राइव महत्वपूर्ण वोल्टेज और करंट को स्विच करता है। मोटर और उसकी केबलिंग उस स्विचिंग वातावरण के अंदर काम करती है। नियंत्रकों और ड्राइवों में भी सामान्य-मोड गड़बड़ी और विद्युत क्षमता में अंतर का अनुभव हो सकता है।
विश्वसनीय संचार उन स्थितियों के साथ-साथ होना चाहिए।
एक ऑप्टिकल लिंक संचार समापन बिंदुओं के बीच धातु सिग्नल पथ को हटा देता है। जब आवश्यक लिंक अपेक्षाकृत छोटा होता है, तो सिस्टम को दूरसंचार-ग्रेड फाइबर की लंबी दूरी की क्षमता से जरूरी लाभ नहीं मिलता है।
उस स्थिति में, औद्योगिक पीओएफ के साथ उपलब्ध बड़े कोर और तुलनात्मक रूप से सरल युग्मन विधियां उपयोगी इंजीनियरिंग लाभ बन सकती हैं।
यही कारण है कि पीओएफ कुछ सर्वो प्रणालियों में समझ में आता है:इसलिए नहीं कि सर्वो अनुप्रयोगों को सार्वभौमिक रूप से प्लास्टिक फाइबर की आवश्यकता होती है, बल्कि इसलिए क्योंकि कुछ सर्वो संचार लिंक को अत्यधिक संचरण दूरी की तुलना में विद्युत अलगाव और शोर प्रतिरक्षा की आवश्यकता होती है।
फाइबर ऑप्टिक संचार नियंत्रक और सर्वो ड्राइव के बीच एक गैर-प्रवाहकीय लिंक प्रदान कर सकता है। यह संचार केबल को इन्वर्टर स्विचिंग, मोटर और पावर केबलिंग वाले वातावरण में ग्राउंड-लूप करंट या विद्युत युग्मित हस्तक्षेप से रोकने में मदद करता है।
नहीं, फाइबर एक महत्वपूर्ण विद्युत युग्मन पथ को हटा देता है, लेकिन ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स, नियंत्रक, ट्रांसीवर, बिजली आपूर्ति, ग्राउंडिंग, पीसीबी लेआउट और आसपास के उपकरणों को अभी भी उचित ईएमसी डिजाइन की आवश्यकता होती है। फाइबर संचार माध्यम के विद्युत व्यवहार में सुधार करता है; यह पूरी मशीन को ईएमआई से प्रतिरक्षित नहीं बनाता है।
पीओएफ तब आकर्षक हो सकता है जब आवश्यक लिंक अपेक्षाकृत छोटा हो और उपकरण बड़े-कोर ऑप्टिकल इंटरफ़ेस के आसपास डिज़ाइन किया गया हो। इसका बड़ा कोर ऑप्टिकल कपलिंग को सरल बना सकता है और तुलनात्मक रूप से सीधे कनेक्टर सिस्टम का समर्थन कर सकता है। लंबी दूरी, कम क्षीणन, या अन्य सिस्टम आवश्यकताएँ हावी होने पर ग्लास फाइबर अधिक उपयुक्त हो सकता है।
यह सर्वो नेटवर्क और ऑप्टिकल घटकों पर निर्भर करता है। सर्वो सिस्टम को अपने नियंत्रण आर्किटेक्चर के लिए पर्याप्त डेटा दर और पूर्वानुमानित समय की आवश्यकता होती है। इसलिए पीओएफ का चयन केवल अन्य फाइबर प्रौद्योगिकियों से उपलब्ध अधिकतम बैंडविड्थ के साथ तुलना करने के बजाय निर्दिष्ट नियंत्रक और ड्राइव इंटरफ़ेस के अनुसार किया जाना चाहिए।
कोई सार्वभौमिक अधिकतम लंबाई नहीं है. अनुमत दूरी सर्वो प्रणाली, ट्रांसमीटर और रिसीवर, फाइबर प्रकार, कनेक्टर हानि, क्षीणन, तापमान और ऑप्टिकल पावर बजट पर निर्भर करती है। वास्तविक उपकरण के लिए निर्दिष्ट अधिकतम लिंक लंबाई को प्राथमिक सीमा माना जाना चाहिए।
सटीक नियंत्रक और सर्वो-ड्राइव इंटरफ़ेस से प्रारंभ करें। आवश्यक फाइबर प्रकार, कनेक्टर, फाइबर की संख्या, स्वीकार्य लंबाई और अनुकूलता आवश्यकताओं की पुष्टि करें। फिर प्रतिस्थापन केबल का चयन करने से पहले यांत्रिक स्थितियों जैसे मोड़ त्रिज्या, फ्लेक्सिंग, तन्य भार, तापमान, रासायनिक जोखिम, जैकेट की आवश्यकताएं और कनेक्टर की सफाई को सत्यापित करें।