ارت ابزار دقیق

انواع ارت در سیستم‌ های ابزار دقیق

در طراحی و اجرای سیستم‌های ابزار دقیق، بسته به نوع تجهیزات، حساسیت و شرایط محیطی، از چند نوع سیستم ارت متفاوت استفاده می‌شود. آشنایی با این انواع به درک بهتر کاربردها و انتخاب روش مناسب کمک می‌کند. مهم‌ترین انواع ارت در ابزار دقیق عبارت‌اند از:

ارت حفاظتی (Protective Earth – PE)

این نوع ارت با هدف حفاظت ایمنی افراد و تجهیزات در برابر برق‌گرفتگی و جریان‌های نشتی طراحی شده است. معمولاً بدنه فلزی تجهیزات و تابلوهای قدرت به این ارت متصل می‌شوند. ارت حفاظتی بیشتر تمرکز بر جلوگیری از آسیب فیزیکی دارد و معمولاً با سیستم ارت قدرت مشترک است.

ارت ابزار دقیق یا ارت ایزوله (Clean Earth)

ارت ایزوله یا ارت پاک، سیستم ارتی جداگانه و مستقل است که مخصوص تجهیزات حساس ابزار دقیق مانند سنسورها، ترانسمیترها و کنترلرها می‌باشد. این سیستم با مقاومت بسیار پایین و بدون تداخل الکتریکی طراحی شده است تا نویز و جریان‌های ناخواسته وارد تجهیزات حساس نشود و دقت اندازه‌گیری حفظ گردد.

ارت سیگنال (Signal Reference Ground)

این نوع ارت نقش زمین مرجع برای سیگنال‌ های دقیق آنالوگ و دیجیتال را بازی می‌کند و باید به صورت دقیق و با حداقل اختلاف پتانسیل طراحی شود. این ارت در جلوگیری از بروز حلقه‌های زمین و اختلالات سیگنالی بسیار مهم است.

ارت عملکردی (Functional Ground)

ارت عملکردی با هدف تضمین عملکرد صحیح و پایدار تجهیزات الکترونیکی در سیستم ابزار دقیق استفاده می‌شود. این ارت به فراهم کردن مرجع ولتاژ پایدار، کاهش نویز و جلوگیری از اختلاف پتانسیل‌های ناخواسته کمک می‌کند. معمولاً سیم‌کشی مستقل و هم‌پتانسیل‌سازی برای ایجاد این ارت به کار می‌رود تا شرایط مطلوب برای عملکرد دقیق تجهیزات فراهم شود.

ارت الکترونیکی (EDS و مشابه‌ها)

در برخی موارد که شرایط خاک یا محیط برای ایجاد ارت فیزیکی مناسب نیست یا تجهیزات فوق‌ العاده حساس هستند، از دستگاه‌های ارت الکترونیکی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها با فناوری الکترونیکی جریان‌ها و نویزهای ناخواسته را جذب و تخلیه می‌کنند و جایگزین یا مکمل سیستم ارت فیزیکی هستند

نکات مهم در طراحی سیستم ارت برای ابزار دقیق

طراحی صحیح سیستم ارت برای ابزار دقیق از اهمیت بالایی برخوردار است تا تجهیزات به‌درستی عمل کنند و هم دقت و هم ایمنی حفظ شود. چند نکته اساسی که باید در این طراحی رعایت شوند عبارت‌اند از:

مقاومت زمین پایین و مطلوب

مقاومت زمین سیستم ارت ابزار دقیق باید بسیار کم باشد، معمولاً کمتر از ۱ اهم. این مقدار پایین باعث می‌شود جریان‌های ناخواسته سریع و بدون ایجاد اختلال به زمین هدایت شوند و تجهیزات با پایداری و دقت بیشتری کار کنند.

جداسازی کامل ارت ابزار دقیق از ارت قدرت

سیستم ارت ابزار دقیق باید کاملاً جدا از سیستم ارت قدرت باشد. این جداسازی که به آن «ارت ایزوله» یا «ارت پاک» (Clean Earth) گفته می‌شود، از ورود نویزها و تداخلات الکتریکی ناشی از سیستم قدرت به تجهیزات حساس جلوگیری می‌کند و دقت اندازه‌گیری را تضمین می‌نماید.

استفاده از تجهیزات و مصالح با کیفیت بالا

برای اجرای سیستم ارت باید از مصالح استاندارد و مرغوب استفاده شود. موادی مانند میله‌های زمین، سیم‌ها، بست‌ها و باندهای مسی باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی و شرایط محیطی باشند تا عمر مفید سیستم افزایش یافته و عملکرد آن در طول زمان حفظ شود.

پیشنهاد مطالعه: معایب ارت الکترونیکی

روش‌های صحیح اجرای ارتینگ در ابزار دقیق

برای عملکرد دقیق و محافظت از تجهیزات حساس در برابر نویزها و اختلالات الکتریکی، اجرای سیستم ارتینگ در ابزار دقیق باید طبق اصول مشخص و به صورت یک سامانه منسجم و هماهنگ انجام شود. اجرای پراکنده و بدون ساختار نمی‌تواند کارایی لازم را داشته باشد. مهم‌ترین اصول و روش‌های اجرای صحیح عبارت‌اند از:

استفاده از سیستم ارتینگ اختصاصی برای ابزار دقیق

یکی از اصول کلیدی، جداسازی کامل سیستم ارت ابزار دقیق از ارت سیستم قدرت است. تجهیزات حساس مانند سنسورها، ترانسمیترها و کنترلرها نباید به ارت عمومی سیستم قدرت متصل شوند. زیرا این اتصال باعث انتقال نویزهای الکتریکی و بروز اختلال در عملکرد تجهیزات می‌شود. به همین دلیل، در پروژه‌های صنعتی معمولاً چاه ارت اختصاصی برای اتاق کنترل یا تجهیزات ابزار دقیق ایجاد می‌شود که به آن ارت ایزوله یا Clean Earth گفته می‌شود.

سیم‌کشی مستقل و هم‌پ تانسیل‌ سازی دقیق

سیم‌های ارت ابزار دقیق باید مستقل از سایر کابل‌های سیم‌کشی اجرا شوند. این سیم‌ها معمولاً از جنس مس با سطح مقطع مناسب هستند تا توانایی هدایت موثر نویزها و جریان‌های نشتی را داشته باشند. همچنین، کلیه تجهیزات ابزار دقیق باید به وسیله شبکه‌ای از سیم‌ها یا نوارهای مسی به یکدیگر متصل شده و سپس به زمین وصل شوند تا در یک پتانسیل ثابت قرار گیرند. این روش از ایجاد اختلاف پتانسیل ناخواسته و اختلال در عملکرد تجهیزات جلوگیری می‌کند.

استفاده از الکترودهای مقاوم و با روکش مناسب

برای اتصال به زمین، معمولاً از میله‌های مسی یا گرافیتی استفاده می‌شود که داخل چاه ارت نصب می‌شوند. این الکترودها باید مقاومت بالایی در برابر خوردگی، رطوبت و اکسیداسیون داشته باشند و اغلب با روکش‌های مخصوص پوشیده می‌شوند. همچنین، استفاده از مواد پرکننده مانند بنتونیت یا ذغال فعال در چاه ارت، رسانایی خاک را افزایش داده و مقاومت زمین را کاهش می‌دهد.

اجرای صحیح شبکه ارت در اتاق کنترل

در داخل اتاق کنترل و تابلوهای ابزار دقیق، باید شبکه‌ای از سیم‌ها یا تسمه‌های مسی (Earthing Bus Bar) نصب شود که همه تجهیزات به آن متصل باشند. این شبکه ارت داخلی باید به چاه ارت اختصاصی متصل شود و کاملاً از شبکه ارت قدرت جدا باشد تا تداخلات و نویزهای احتمالی به حداقل برسند.

پیشنهاد مطالعه: کاربرد ارت الکتریکی در تجهیزات ورزشی

چالش های اجرای ارتینگ سیستم های ابزار دقیق

در محیط‌های صنعتی که ابزار دقیق و سیستم‌های اتوماسیون نقش حیاتی در کنترل فرآیندها دارند، وجود یک سیستم ارتینگ درست و قابل اعتماد بسیار ضروری است. اما شرایط خاص این محیط‌ها چالش‌هایی ایجاد می‌کند که می‌توانند عملکرد ارتینگ را مختل کرده و حتی به تجهیزات آسیب بزنند. مهم‌ترین این چالش‌ها عبارت‌اند از:

شرایط سخت محیطی

محیط‌هایی مانند پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و کارخانه‌های پتروشیمی معمولاً با رطوبت بالا، دمای شدید، گرد و غبار و مواد شیمیایی خورنده روبرو هستند. این شرایط باعث زنگ‌زدگی و خوردگی الکترودهای زمین، خراب شدن اتصالات و کاهش کارایی سیستم ارت می‌شوند. به عنوان مثال، در مناطق ساحلی، نمک هوا موجب خوردگی سریع تجهیزات ارت می‌شود.

خاک نامناسب و مقاومت زیاد زمین

کیفیت خاک محل نصب سیستم ارتینگ تأثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. در مناطقی با خاک سنگی، خشک یا کم‌رسانا، هدایت جریان‌های ناخواسته به زمین دشوار است. حتی حفر چاه ارت ممکن است نتواند مقاومت را به سطح مطلوب برساند، مگر با استفاده از روش‌های ویژه مانند افزودن مواد بهبوددهنده یا نصب چندین الکترود زمین.

نویزها و تداخلات الکتریکی

در صنایع، تجهیزات برقی پرقدرت مانند موتورهای بزرگ، اینورترها و ژنراتورها نویز الکتریکی زیادی تولید می‌کنند. این نویزها می‌توانند به سیگنال‌های ابزار دقیق نفوذ کرده و باعث اختلال در عملکرد سنسورها و سیستم‌های کنترلی مانند PLC شوند. در صورت عدم اجرای صحیح سیستم ارتینگ، حذف این نویزها دشوار شده و دقت عملکرد سیستم کاهش می‌یابد.

پیچیدگی تجهیزات و احتمال ایجاد حلقه زمین

در بسیاری از کارخانه‌های بزرگ، تجهیزات در فضاهای محدود و نزدیک به هم نصب می‌شوند. این فشردگی ممکن است باعث تداخل مسیرهای ارت شده و جریان‌های ناخواسته‌ای بین آن‌ها ایجاد شود. اگر طراحی سیستم ارت به درستی انجام نشود، احتمال شکل‌گیری حلقه زمین و بروز جریان‌های سرگردان (Stray Currents) افزایش می‌یابد که این موضوع می‌تواند باعث تداخل سیگنال، نویز و خرابی تجهیزات حساس شود.

الزامات فنی و استانداردهای سختگیرانه

در صنایع حساس مانند نفت و گاز، داروسازی و صنایع الکترونیکی، استانداردهای ایمنی و فنی بسیار دقیق و سختگیرانه‌ای برای سیستم‌های ارتینگ تدوین شده است. این استانداردها که توسط نهادهایی مانند IEC، IEEE و NFPA منتشر می‌شوند، میزان مقاومت زمین مجاز، نوع مواد مصرفی، روش‌های تست و نگهداری سیستم را مشخص می‌کنند. رعایت کامل این الزامات نیازمند طراحی مهندسی دقیق و اجرای اصولی است که در شرایط محیطی دشوار می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.

نقش دستگاه ارت الکتریکی سانا صنعت کنزا (EDS) در کاهش نویز الکتریکی ابزار دقیق

نویزهای الکتریکی در محیط های صنعتی یکی از دلایل اصلی اختلال در عملکرد تجهیزات حساس مثل ابزار دقیق هستند. شرکت سانا صنعت کنزا با طراحی دستگاه ارت الکتریکی EDS، راه حلی حرفه ای برای کاهش این نویزها ارائه داده است. این دستگاه کمک می کند تا تجهیزات در محیطی بدون نویز و با دقت بالا کار کنند.

حذف نویزهای مزاحم با تکنولوژی پیشرفته

برخلاف سیستم های ارت سنتی که فقط با اتصال فیزیکی به زمین کار می کنند، دستگاه EDS با مدارهای الکترونیکی پیشرفته، جریان های ناخواسته مثل الکتریسیته ساکن و ولتاژهای القایی را جذب و تخلیه می کند. برای مثال در کارخانه هایی که قطعات الکترونیکی حساس یا نیمه هادی تولید می شود، نویزهای الکتریکی می توانند باعث اختلال در عملکرد سنسورها شوند. دستگاه EDS با از بین بردن این نویزها، دقت اندازه گیری را بالا می برد.

نگه داشتن ولتاژ تجهیزات در حالت پایدار

یکی از ویژگی های مهم دستگاه EDS این است که ولتاژ بدنه تجهیزات را تقریبا صفر نگه می دارد. این کار مثل تراز کردن یک ترازو است که باعث می شود تجهیزات حساس مثل سنسورها، تحت تاثیر نویز قرار نگیرند. مثلا در صنایع پتروشیمی، ترانسمیترهای فشار باید با دقت بالا کار کنند اما وجود نویز می تواند باعث خطا شود. دستگاه EDS این مشکل را برطرف می کند.

عملکرد قوی در شرایط سخت صنعتی

دستگاه های EDS طوری ساخته شده اند که در شرایط سخت مثل رطوبت بالا، دمای زیاد، گرد و غبار یا بخارات شیمیایی هم خوب کار کنند. برای مثال در یک کارخانه تولید مواد شیمیایی که هوا پر از بخار خورنده است، این دستگاه می تواند نویزهای الکتریکی را به خوبی حذف کند و جلوی آسیب دیدن تجهیزات را بگیرد.

کاهش خرابی ها و افزایش دقت

با کاهش نویزهای مزاحم، دستگاه EDS نه تنها دقت کار تجهیزات را بالا می برد، بلکه باعث می شود عمر مفید آن ها بیشتر شود. مثلا در خطوط تولید خودرو اگر سنسورهای موقعیت به خاطر نویز خطا کنند، ممکن است ربات های جوشکاری اشتباه کار کنند. اما با استفاده از EDS این خطاها به حداقل می رسند و کیفیت تولید بهتر می شود.

مزایای دستگاه ارت الکتریکی نسبت به روش های سنتی ارت

در کارخانه ها و محیط های صنعتی که از دستگاه های دقیق و سیستم های خودکار استفاده می شود، داشتن یک سیستم ارت مناسب خیلی مهم است. سیستم ارت کمک می کند تا برق اضافی و نویزهای مزاحم از بین بروند و به تجهیزات آسیبی نرسد. روش های سنتی ارت مانند TT، TN و IT سال هاست که در صنعت به کار می روند و پایه عملکرد آن ها بر اتصال مستقیم تجهیزات به زمین استوار است.. اما دستگاه های جدید ارت الکتریکی مثل EDS که توسط شرکت سانا صنعت کنزا تولید می شوند، با فناوری پیشرفته خود مزایای زیادی نسبت به روش های سنتی دارند. در ادامه چند مورد از این مزایا را با هم بررسی می کنیم:

قابل استفاده در هر نوع محیط

سیستم های قدیمی ارت به نوع خاک وابسته هستند. مثلا اگر خاک منطقه خشک یا سنگی باشد، اجرای ارت سنتی سخت و پرهزینه می شود. ولی دستگاه EDS چون به زمین وابسته نیست، در هر محیطی به راحتی کار می کند. چه در مناطق مرطوب کنار دریا و چه در مناطق خشک بیابانی، این دستگاه بدون مشکل نصب و استفاده می شود.

نصب راحت و سریع

نصب سیستم های ارت سنتی زمان بر است. باید چاه ارت کنده شود، کابل کشی انجام شود و تجهیزات زیادی نصب شوند. اما دستگاه EDS به راحتی مثل یک وسیله دیجیتال کوچک نصب می شود و خیلی زود قابل استفاده است. این ویژگی برای کارخانه هایی که زمان برایشان مهم است، مثل کارخانه های مواد غذایی، بسیار کاربردی است.

مقاوم در برابر شرایط سخت

در محیط های صنعتی، دستگاه ها با لرزش، تغییر دما یا ضربه های الکتریکی روبرو هستند. سیستم های ارت قدیمی چون قطعات فیزیکی زیادی دارند، ممکن است خراب شوند یا نیاز به تعمیر پیدا کنند. ولی دستگاه EDS چون الکترونیکی است و قطعات متحرک ندارد، در برابر این شرایط مقاوم است و نیاز به تعمیر ندارد.

اشغال نکردن فضای زیاد

در بسیاری از کارخانه ها فضای کافی برای نصب تجهیزات بزرگ وجود ندارد. سیستم های قدیمی ارت، فضای زیادی می گیرند چون نیاز به چاه، کابل و تجهیزات جانبی دارند. اما دستگاه EDS اندازه کوچکی دارد و در هر جایی حتی جاهای کوچک هم قابل نصب است. برای خطوط تولید پیشرفته مثل خطوط رباتیک، این ویژگی خیلی مهم است.

هماهنگ با تکنولوژی های جدید

تجهیزات جدید صنعتی مثل سنسورهای پیشرفته و سیستم های کنترلی دیجیتال به سیستم ارت دقیق تری نیاز دارند. روش های قدیمی ارت ممکن است نتوانند نیاز این تجهیزات را برطرف کنند. اما دستگاه EDS با فناوری پیشرفته خود به خوبی با این دستگاه ها هماهنگ می شود و از عملکرد دقیق آن ها محافظت می کند.