امروزه فناوری فیبر نوری در حال تغییر اساسی دنیای اتوماسیون صنعتی است. استفاده از فیبر نوری به جای سیم های مسی سنتی مزایای بی شماری از جمله پهنای باند بالاتر، تداخل الکترومغناطیسی کمتر و امنیت بیشتر را به همراه دارد. در این مقاله به بررسی مزایای کلیدی استفاده از فیبر نوری در سیستم های کنترل و اتوماسیون صنعتی می پردازیم. ابتدا فیبر نوری و ویژگی های آن را معرفی می کنیم. سپس کاربردهای صنعتی فیبر نوری از جمله انتقال داده، سیستم های کنترل و اتوماسیون را مورد بحث قرار خواهیم داد. در نهایت، نشان خواهیم داد که چگونه فیبر نوری می تواند بهره وری، ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم های صنعتی را به طور چشمگیری بهبود بخشد.در ادامه با اینل کالا همراه باشید
فیبر نوری چیست؟
فیبر نوری نوعی کابل ارتباطی است که از شیشه یا پلاستیک ساخته شده و برای انتقال اطلاعات نوری استفاده می شود. در فیبر نوری، اطلاعات به صورت نوری از طریق یک منبع نوری به کابل فیبر نوری وارد می شود و سپس از طریق بازتاب داخلی در دیواره های فیبر نوری به سمت هدف حرکت می کند. فیبر نوری به دلیل پهنای باند بالا، سرعت بالا، مقاومت در برابر دمای بالا و نوسانات الکتریکی، امنیت بالا و عدم تداخل با سایر امواج الکترومغناطیسی در ارتباطات امروزی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
ساختار و اصل عملکرد فیبر نوری
ساختار فیبر نوری از سه بخش اصلی تشکیل شده است:
- هسته: هسته فیبر نوری معمولا از شیشه یا پلاستیک ساخته شده و محور اصلی فیبر را تشکیل می دهد. نور در داخل هسته حرکت می کند و به دلیل ضریب شکست بالای شیشه یا پلاستیک، از انتشار خارجی جلوگیری می شود.
- پوسته: بدنه فیبر نوری از ماده ای با ضریب شکست کمتر از هسته ساخته شده است و هدف آن جلوگیری از انتشار نور در هسته و تمرکز آن در هسته است. بدنه معمولاً از شیشه سیلیکات یا پلاستیک ساخته شده است.
- پوشش: پوشش فیبر نوری از ماده ای با چگالی نوری کمتر از پوسته ساخته شده است و هدف آن جلوگیری از انتشار نور از پوسته و تمرکز در هسته است. پوشش معمولا از پلاستیک ساخته شده است.
اصول کار فیبرهای نوری بر اساس اصل انتشار نور است. نور داخل قسمت مرکزی پرتو نور به آرامی به سمت غلاف منحرف می شود و بنابراین در داخل هسته حرکت می کند. این انحراف نور به دلیل تفاوت در ضریب شکست هسته و روکش ایجاد می شود. فرآیند گسیل نور در فیبر نوری را “گسیل تابشی” یا “گسیل نور” می نامند.
انواع فیبرهای نوری
انواع فیبرهای نوری عبارتند از:
- فیبر نوری تک حالته: در این نوع فیبر نوری از یک رشته نازک شیشه یا پلاستیک برای انتقال نور استفاده می شود.
- فیبر نوری چند رشته ای: در این نوع فیبر نوری از رشته های نازک بسیاری از شیشه یا پلاستیک برای انتقال نور استفاده می شود. این نوع فیبر نوری برای ارتباطات شبکه و انتقال بیشتر داده ها استفاده می شود.
- فیبرهای نوری ماهواره ای: این نوع فیبر نوری برای ارتباطات فضایی استفاده می شود و برای ارتباط بین سیارات و قمرها استفاده می شود.
- فیبر نوری پلاستیک: این نوع فیبر نوری به جای شیشه از پلاستیک ساخته می شود و برای کاربردهایی مانند ارتباطات از راه دور و ارتباطات خانگی استفاده می شود.
استفاده از فیبرهای نوری در سیستم های انتقال
فیبر نوری کاربردهای زیادی در اتوماسیون صنعتی دارد، از جمله:
- کنترل و نظارت بر انتقال داده ها: فیبر نوری برای ارتباط بین تجهیزات مختلف در یک سیستم اتوماسیون استفاده می شود. سرعت بالا و پایداری اتصال آن مزیت محسوب می شود
- شبکه های صنعتی: فیبر نوری می تواند شبکه های ارتباطی صنعتی را با سرعت بالاتر و امنیت بیشتر فراهم کند.
- انتقال تصویر: فیبر نوری برای انتقال تصاویر از دوربین های مدار بسته به اتاق کنترل استفاده می شود.
- سنسورهای فیبر نوری: این سنسورها برای اندازه گیری دما، فشار و سایر متغیرهای فیزیکی استفاده می شوند.
- ارسال اطلاعات از طریق لیزر: لیزرها از فیبرهای نوری برای ارسال اطلاعات در فواصل طولانی استفاده می کنند.
- سیستم های کنترل حرکت: فیبر نوری در سیستم های هدایت خودکار خودرو استفاده می شود.
مزایای فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی
فیبر نوری یکی از مهم ترین فناوری ها در اتصالات شبکه و ارتباطات است که در صنعت اتوماسیون نیز کاربردهای فراوانی دارد. در ادامه به مزایای فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی پرداخته می شود.
سرعت بالای داده
یکی از مزایای اصلی فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی سرعت بالای انتقال اطلاعات است. فیبر نوری قادر به انتقال داده با سرعت بسیار بالا است که در بخش اتوماسیون بسیار مهم است. با استفاده از فیبر نوری امکان انتقال اطلاعات با سرعت گیگابیت یا حتی ترابیت وجود دارد.
فیبرهای نوری پهنای باند بسیار بالایی دارند و می توانند داده ها را با سرعت بسیار بالایی انتقال دهند. سرعت انتقال اطلاعات فیبر نوری می تواند به چندین گیگابایت در ثانیه برسد. این عملکرد اتصال بین تجهیزات مختلف سیستم های اتوماسیون را بسیار سریع و با تاخیر بسیار کم امکان پذیر می کند. سرعت بالای انتقال داده ها امکان نظارت دقیق و به موقع بر فرآیندهای صنعتی را فراهم می کند.
سطح بالا
فیبر نوری قادر به انتقال اطلاعات در فواصل طولانی است. این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از کاربردهای اتوماسیون صنعتی، دستگاه ها و سنسورها از یکدیگر بسیار دور هستند. با استفاده از فیبرهای نوری امکان انتقال داده در مسافت 100 کیلومتری و حتی بیشتر وجود دارد.
مقاومت بالا در برابر نویز
فیبر نوری با مقاومت بسیار بالا در برابر تداخل مشخص می شود. این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا بسیاری از محیط های صنعتی نویز و تداخل الکترومغناطیسی را تجربه می کنند که می تواند در انتقال داده ها اختلال ایجاد کند. به لطف استفاده از فیبر نوری، این مشکلات به حداقل رسیده و انتقال داده با کیفیت بالا امکان پذیر است.
ایمنی و قابلیت اطمینان
فیبر نوری بسیار امن است و نمی توان به داده ها دسترسی داشت. این مزیت برای اتوماسیون صنعتی مهم است. زیرا در بسیاری از کاربردهای اتوماسیون صنعتی حفاظت از داده ها مهم است. با استفاده از فیبرهای نوری می توان اطلاعات را با امنیت بالایی انتقال داد.
فیبرهای نوری برق حمل نمی کنند، بنابراین ایمن هستند.
فیبر نوری در برابر شرایط سخت محیطی مقاوم بوده و عمر مفید بالایی دارد.
احتمال خطا در فیبرهای نوری بسیار کم است و بسیار قابل اعتماد هستند.
حجم کم و وزن کم
فیبر نوری از نظر اندازه کوچک و سبک است، این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از کاربردهای اتوماسیون صنعتی فضای محدودی برای نصب و اتصال وجود دارد. امکان نصب و اتصال در یک منطقه کوچک با استفاده از فیبر نوری وجود دارد.
بدون تداخل با سیگنال های دیگر
فیبر نوری با سیگنال های دیگر تداخلی ندارد و این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از کاربردهای اتوماسیون صنعتی انواع مختلفی از سیگنال ها وجود دارد که می توانند در انتقال داده ها تداخل ایجاد کنند. با استفاده از فیبر نوری می توان این مشکلات را کاهش داد و امکان انتقال داده با کیفیت بالا را فراهم کرد. به همین دلیل، فیبر نوری نیازی به مدارهای الکترونیکی حفاظت از نویز ندارد.
قابلیت بهبود دادن
فیبر نوری قابل ارتقا است و این مزیت در اتوماسیون صنعتی بسیار حائز اهمیت است زیرا در بسیاری از سیستم های اتوماسیون صنعتی نیاز به ارتقاء شبکه می باشد. با استفاده از فیبر نوری می توان شبکه را با حفظ کیفیت بالا بهبود بخشید.
هزینه نگهداری کم
- هزینه نصب و راه اندازی کابل های فیبر نوری کمتر از کابل های مسی است.
- فیبر نوری نیاز به نگهداری کمتری دارد و عمر بسیار طولانی دارد.
- فیبر نوری هزینه های نگهداری طولانی مدت بسیار کمی دارد.
عمر طولانی
– الیاف خام در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم بوده و عمر مفید بسیار بالایی دارند. می توان از آن برای چندین سال بدون نیاز به تعویض استفاده کرد. این مزیت هزینه های نگهداری و تعمیر را کاهش می دهد.
مصرف انرژی کم
در اتوماسیون صنعتی، فیبر نوری از نظر توان و انرژی نسبت به سایر روش ها برتری دارد.
اول اینکه فیبر نوری به عنوان یک رسانه انتقال داده از نظر مصرف انرژی بهتر عمل می کند. به عنوان مثال، در مقایسه با کابل های مسی، فیبرهای نوری انرژی کمتری مصرف می کنند و بنابراین در دراز مدت می توانند گران تر باشند.
ثانیاً فیبرهای نوری از نظر مصرف انرژی بهینه تر عمل می کنند زیرا جریان الکتریکی در آنها وجود ندارد. در واقع، با روش های دیگر انتقال داده مانند کابل های مسی، جریان الکتریکی انرژی خود را از دست می دهد و در نتیجه انرژی بیشتری مصرف می کند. بنابراین استفاده از کابل های فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی به دلیل مصرف کمتر توان و انرژی می تواند اقتصادی ترین راه حل برای انتقال اطلاعات باشد.
نتیجه نهایی
به طور کلی فیبرهای نوری با مزایایی مانند سرعت بالای داده، مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی، ایمنی و دوام بالا و هزینه نگهداری پایین می توانند نقش مهمی در بهبود کارایی سیستم های اتوماسیون صنعتی داشته باشند. پیاده سازی این فناوری می تواند گامی موثر در جهت دستیابی به تولید هوشمندتر، سریعتر و ایمن تر باشد. برای ارتقای دانش خود در زمینه فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی با اینل کالا تماس بگیرید.
