بریر یا intrinsic safety barrier یکی از تجهیزات مهم حفاظتی به شمار می‌رود. استفاده کردن از بریر در مناطق پرخطری که امکان حضور گازهای مشتعل شونده وجود دارد و یا احتمال نشتی آنها وجود دارد، الزامی است. در این مطلب به تفاوت بریر دیجیتال و آنالوگ می‌پردازیم.
در تجهیزاتی که در مدارهای I.Sیا intrinsic safetyبا درصد حفاظت بالا، مقدار توان مصرفی در حد ایمنی نگه داشته می‌شود، اگر مشکلی در کارکرد مدار به وجود بیاید، بریر می‌تواند توان اضافی موجود در مدار را از منطقه پرخطر دور کرده و به منطقه امن انتقال دهد. البته اگر مداری از روش حفاظتی I.S پشتیبانی نکند، استفاده از بریر بیهوده بوده و بریر نمی‌تواند از مدار محافظت کند. در واقع بریرها با محدود کردن و به حداقل رساندن انرژی الکتریکی، از ورود انرژی اضافی به منطقه پرخطر می‌کنند. به این صورت احتمال انفجار و آتش سوزی کاهش پیدا می‌کند. این جریان اضافی معمولا به زمین برگردانده می‌شود. بریرها برای افزایش ایمنی داخلی کارخانه‌ها و پروسه‌های کنترلی برای ایزولاسیون گالوانیکی در سیگنال‌های کنترلی، ابزار دقیق همانند سنسور‌های نامور، سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر و سیگنال 0 تا 10 ولت کاربرد بسیار فراوانی دارند.
بریر یا intrinsic safety barrier چیست؟
بریر (Barrier) یک دستگاه حفاظتی است که برای جلوگیری از وقوع حوادث ناشی از جریان الکتریکی در محیط‌های خطرناک مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه از طریق محدود کردن جریان و ولتاژ الکتریکی به حدی که امکان ایجاد جرقه یا ایجاد حرارت زیاد را نداشته باشد، ایمنی محیط را بالا می‌برد. استفاده از این تجهیزات در محیط‌هایی که حضور گازها یا مایعات قابل اشتعال وجود دارد، حیاتی است تا حوادث ناشی از جریان الکتریکی خسارت‌های غیر قابل جبران تبدیل نشوند.
انواع بریرها
انواع مختلف بریرها ویژگی‌های گوناگونی دارند که وجه تمایز آنها با یکدیگر است. در ادامه انواع مختلف آنها معرفی شده‌اند.
بریر اکتیو isolated barrier-
بریر اکتیو به منبع تغذیه خارجی متصل می‌شود و می‌تواند برق مورد نیاز برای راه اندازی تجهیزات متصل شده به آن را تامین کند. اکتیو بریرها محافظت از مدار را با رله، ترانس ایزوله و اپتوکوپلرها انجام می‌دهد.
بریر پسیوpassive barrier-
بریر پسیو نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد و نمی‌تواند توان مورد نیاز تجهیزات متصل به خود را تامین کند. به همین دلیل این تجهیزات باید به صورت جدا به یک منبع برق متصل شوند. همچنین هنگام استفاده کردن از این بریر باید یک اتصال زمین به مقاومت یک اهم را تهیه کنیم تا انرژی اضافی از طریق آن بتواند به زمین هدایت شود. این نوع بریر ولتاژ و جریان مدار را با استفاده کردن از یک مقاومت محدود کننده جریان و دیود زنر تحت کنترل دارد و بسته به درجه حفاظت مورد نیاز از 2 یا 3 دیود زنر در آن به کار رفته که به صورت موازی کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و علت این قضیه این است که اگر یک یا دو تا از دیودها دچار مشکل شد و از مدار خارج گردید، بقیه بتوانند مدار را حفاظت کنند.
ایزولاتور بریر دیجیتال
ایزولاتور بریر دیجیتال در واقع یک درایور سیگنال است که برای ارسال سیگنال دیجیتال و فعال سازی تجهیزاتی مثل کویل‌ها، LEDها، آلارم‌ها و… که در انواع محیط‌های خطرناک و انفجاری نصب شده‌اند، کاربرد داشته و می‌تواند در مسیر کارت خروجی دیجیتال سیستم کنترلی نصب شود.
اصول عملکرد
انواع بریرهای موجود در بازار معمولا به شکل ترکیبی از حفاظت دیود زنری و حفاظت گالوانیکی ساخته شده‌اند. معمولا حفاظت دیود زنری از یک دیود زنر و یک مقاومت سری شده با تجهیز درون فیلد تشکیل شده است. از مقاومت برای حفاظت در افزایش جریان الکتریکی و از دیود زنر برای حفاظت افزایش ولتاژ استفاده می‌شود، البته هر دوی آنها توسط یک فیوز دیگر تحت محافظت قرار دارند. حفاظت گالوانیک انجام شده در بریرها در واقع به جداسازی و ایزوله کردن مدارها با سیگنال‌های مغناطیسی توسط ترانسفورماتورها و سیگنال‌های نوری توسط اپتوکوپلرها گفته می‌شود.
امکاناتی که بریرها دارند
بریرها همانند هر تجهیز دیگری دارای امکانات و جزئیاتی هستند که در ادامه می‌خواهیم آنها را برای شما بیان کنیم.
- داشتن از یک تا چهار کانال در سایز کوچک
- قابلیت تنظیم توسط پروتکل hart
- قابلیت نصب بر روی ریل
بریرها برای چه سیگنال‌هایی مناسب هستند؟
بریرها به طور کلی وظیفه ایزوله کردن و حفاظت را به عهده دارند که در سیگنال‌های زیر کاربرد دارند:
- سیگنال‌های خروجی دیجیتال
- سیگنال‌های ورودی دیجیتال
- سیگنال‌های ورودی آنالوگ
- سیگنال‌های خروجی آنالوگ
بریر آنالوگ (Analog barrier) و بربر دیجیتال (Digital barrier) چیست؟
بریر دیجیتال نیز همانند بریر آنالوگ، یک تجهیز حفاظتی است که برای کنترل جریان ولتاژ الکتریکی و جلوگیری از وقوع حوادث الکتریکی در محیط‌های خطرناک استفاده می‌شود. با این تفاوت که در بریر دیجیتال از سیگنال‌های دیجیتال به جای سیگنال‌های آنالوگ برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود. از این دو بریر در صنایع مختلف به منظور حفاظت از دستگاه‌ها در برابر احتمال وقوع جرقه یا حرارت زیاد استفاده می‌شود. اما تفاوت این دو بریر چیست؟ می‌خواهید بدانید با ما باشید.
تفاوت بریر دیجیتال و آنالوگ
اصلی‌ترین تفاوت بین این بین بریرهای دیجیتال و آنالوگ در نوع سیگنال ارسالی است:.
تفاوت بریر دیجیتال و آنالوگ از نظر نوع سیگنال
بریر دیجیتال: این نوع بریر از سیگنال‌های دیجیتال برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند که به صورت بیتی (0 و 1) نمایش داده می‌شوند. این سیگنال‌ها معمولا مقاومت بیشتری در برابر نویز دارند.
بریر آنالوگ: این بریر از سیگنال‌های آنالوگ برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند که به صورت مستمر و در طی زمان تغییر می‌کنند. این سیگنال‌ها به شکل موج تا حد ممکن نمایش داده می‌شوند.
تفاوت در دقت و انتقال اطلاعات
بریر دیجیتال: به دلیل استفاده از بیت‌ها برای انتقال اطلاعات، انتقال اطلاعات دقیق‌تر و مقاومت بیشتر در برابر تداخلات الکتریکی و نویز دارد.
بریر آنالوگ: انتقال اطلاعات ممکن است تحت تاثیر نویز باشد و دقت آن کمتر از بریر دیجیتال است.
تفاوت بریر دیجیتال و آنالوگ از نظر کاربرد
بریر دیجیتال: معمولا در محیط‌های با نویز زیاد یا در سیستم‌هایی که نیاز به دقت بالا دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بریر آنالوگ: در برخی از مواقع ممکن است به عنوان یک گزینه انتخاب شود، اما معمولا در محیط‌های ساده‌تر که میزان نویز بسیار کم است، استفاده از بریر آنالوگ می‌تواند یک گزینه مناسب باشد.
مقاله “اندازه منبع تغذیه برای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی” را نیز بخوانید!
مزایای استفاده از بریرهای آنالوگ و دیجیتال در صنایع مختلف
استفاده از بریرها در صنعت و سیستم‌های الکتریکی مزایای بسیار زیادی دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره شده است:
- بریرها از وقوع حوادث الکتریکی، مانند جریان زیاد یا جرقه، جلوگیری می‌کنند و در نتیجه، سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی را حفاظت می‌کنند.
- در صنایعی که گازها، مایعات قابل اشتعال و سایر مواد حساس به اشتعال وجود دارند از بریرها به عنوان یک لایه محافظتی حیاتی عمل می‌کنند تا از وقوع حوادث ناشی از جریان الکتریکی جلوگیری شود.
- بریرها به دلیل مقاومت به تداخلات الکتریکی و نویز، امکان کارکرد در شرایط ناپایدار یا محیط‌های با شرایط سخت را فراهم می‌کنند.
- استفاده از بریرها به سیستم‌ها کمک می‌کند تا با استانداردها و مقررات ایمنی مختلف سازگار باشند. این موضوع در صنایعی که نیاز به رعایت استانداردهای ایمنی دارند، حائز اهمیت است.
- حفاظت از تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی باعث کاهش خسارات مالی ناشی از خرابی‌ها و حوادث الکتریکی می‌شود.
- بریرها خطرات الکتریکی را به کمترین حد ممکن می‌رسانند، همین موضوع سبب می‌شود تا هزینه تعمیر و نگهداری از وسایل الکتریکی که به دلیل اختلالات جریان دچار مشکل شده‌اند به حد چشمگیری کاهش پیدا کند.
موارد استفاده از بریر دیجیتال و آنالوگ کدام‌اند؟
استفاده از بریرها در برخی موارد بسیار ضروری و حیاتی است. از جمله مهمترین صنایع و مواردی که استفاده از بریرها بسیار واجب است، عبارتند از:
- در صنایع نفت و گاز، شیمیایی و .. که مواد قابل اشتعال وجود دارند، استفاده از بریرها ناگزیر است.
- در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی که وابسته به عملکرد صحیح تجهیزات الکتریکی هستند، بریرها از ایمنی و پایداری این سیستم‌ها حمایت می‌کنند.
- در محیط‌هایی که نویز الکتریکی زیاد است، استفاده از بریرها باعث مقاومت بیشتر در برابر تداخلات الکتریکی و در نتیجه حفاظت از سیستم می‌شود.
- در سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق و کنترل، حفاظت از دستگاه‌ها و دقت در اندازه‌گیری‌ها با استفاده از بریرها اهمیت دارد.
- در صنایعی که ایمنی بالا از اهمیت زیادی برخوردار است، نظیر صنعت هوافضا یا صنایع هسته‌ای و .. باید از بریرها استفاده شود.
- در سیستم‌های تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا باد، بریرها به عنوان یک لایه ایمنی اضافی استفاده می‌شوند.
- و ..
معایب بریرهای دیجیتال و آنالوگ
هر محصول در کنار مزایای زیادی که دارد، معایب خاص خود را هم نیز دارد که بریر نیز از این قانون پیروی می‌کند. از جمله مهمترین معایب بریرها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- در بریرها از تجهیزات پیچیده و گران قیمت الکتریکی استفاده می‌شود، همین موضوع سبب می‌شود تا قیمت بریرها در بازار بسیار بالا باشد. این مورد را می‌توان به عنوان بزرگترین عیب بریرها عنوان کرد.
- بریرها نیاز به نصب و راه‌اندازی تخصصی دارند و این ممکن است باعث افزایش پیچیدگی سیستم شما و بالا رفتن هزینه‌های نصب شود.
- بریرها ممکن است باعث محدودیت در عملکرد برخی سیستم‌ها شوند. به عنوان مثال، ممکن است تاخیر در انتقال اطلاعات یا محدودیت در توان انتقالی در برخی از سیستم‌ها به وجود آید.
- در برخی از حالات اضطراری، بریرها ممکن است عملکرد سیستم را محدود کنند یا در مواقع خاص خاموش شوند.
انواع بریرها
در بالا با دو بریر دیجیتال و آنالوگ به‌طور کامل آشنا شدید، علاوه بر این دو بریر، بریرهای دیگری نیز در بازار وجود دارد که در ادامه به‌طور مختصر به آنها اشاره می‌کنیم.
بریرهای آتش‌سوزی (Intrinsically Safe Barrier)
این بریرها برای ایمنی در محیط‌های خطرناک و قابل اشتعال طراحی شده‌اند. آنها از جریان ولتاژ محدودی استفاده می‌کنند تا ایمنی را تضمین کنند و جلوی وقوع جرقه و انفجار را بگیرند.
بریرهای فیوز (Fuse Barrier)
بریرهای فیوز از فیوزهای خاص جهت حفاظت در برابر جریان‌های اضافه و ناپایداری‌های الکتریکی استفاده می‌کنند.
بریرهای دیفرانسیلی (Differential Barrier)
این بریرها اختلافات ورودی و خروجی را نظارت می‌کنند و در صورت اختلال یا نقص در سیگنال‌ها، سیستم را خاموش می‌کنند.
سخن آخر
طبق آنچه در این مقاله گفته شد فهمیدیم وظیفه بریرها ایزوله کردن و حفاظت از مدار در برابر انرژی اضافی است. انواع مختلف آنها معرفی شد و با عملکرد آنها آشنا شدیم. همچنین به‌طور کامل در خصوص تفاوت بریر دیجیتال و آنالوگ صحبت کردیم و شما را با مزایا، معایب و عملکرد این نوع از بریرها آشنا کردیم. استفاده از بریرها در صنایع مختلف برای جلوگیری از وقوع خسارات مالی و جانی بسیار ضروری است. پس واجب است تا از آنها استفاده کنید. اگر در خصوص نوع بریر (آنالوگ یا دیجیتال) دچار تردید هستید به شما توصیه می‌کنیم که حتما با یک متخصص در این زمینه صحبت کنید و از او مشاوره خرید بخواهید تا مناسب‌ترین بریر را برای سیستم خود نصب کنید.
