کتاب کابل و انواع آن

دسته بندي : فنی و مهندسی » برق، الکترونیک، مخابرات
 مقدمه :
برق رساني به نقاط مختلف از سيمها و كابلها استفاده مي شود كه در ساختمان آنها فلزات هادي جهت حمل جريان برق به نقاط مورد نظر و عايقهاي مناسب به منظور جلوگيري از نشت جريان به نقاط ديگر به كار گرفته مي شود . يك هادي با روكش عايق ، سيم روكش دار يا سيم عايق دار ناميده مي شود و در صورتي كه چند هادي عايق بندي شده در داخل يك غلاف مشترك قرار گيرند ، اين مجموعه كابل ناميده مي شود .

كابلها نقش مهمي را در صنايع امروزي بازي مي كنند به صورتي كه در واقع مانند رگهاي حياتي هستند كه در بدن انسان وجود دارند و در صورت عدم وجود آنها سيستمهاي صنعتي قادر به ادامه فعاليت خود نخواهند بود.

كابلها با اتكا به ساختماني كه دارند و مقاومت آنها در برابر انواع آسيبهاي محيطي مي توانند با عبور از داخل ديوار،زمين،هوا وحتي زير آبها ، انرژي الكتريكي را به مكانهاي مصرف مورد نظر طراحان سيستم هاي الكتريكي منتقل كنند . كابل و كابل كشي به دليل اهميت بالاي آن به يكي از شاخه هاي اصلي رشته برق تبديل شده و آگاهي مهندسان برق در اين زمينه را طلب مي كند . كابلها به دليل برخوردار بودن ، عايق الكتريكي و غلاف هاي استحكام بخش ، قابليت اطمينان سيستم را بالا مي برند و سيستم قدرتي را كه در آن از كابل استفاده شده است ، نويد يك سيستم مطمئن را مي دهد . و در كل ، كابلها ، خواص و قابليت ها و مشخصات فني منحصر به فردي دارند ؛ در اين پروژه در ابتدا كلياتي در مورد كابلها ، خصوصيات كابلها و مشخصات جزيي هر يك بيان شده و در فصل دوم نيز در مورد انواع كابلهاي افشان ، زميني ، توزيع ، نيروگاهي و غيره به تفصيل بحث شده است ؛ بي شك اين پروژه به دليل كمبود منابع لازم و عدم تسلط كافي بر موضوع خالي از اشكال نيست كه از شما استاد محترم خواستارم كاستي هاي موجود در اين پروژه را به ديده ي اغماض بنگريد .
                                      
اجزای اصلی شبکه های امروزی توسط نوعی کابل کشی به یکدیگر متصل شده اند که بعنوان رسانه ارتباطی شبکه عمل میکند و سیگنالهای اطلاعاتی را بین کامپیوتر ها حمل میکند

اجزای اصلی شبکه های امروزی توسط نوعی کابل کشی به یکدیگر متصل شده اند که بعنوان رسانه ارتباطی شبکه عمل میکند و سیگنالهای اطلاعاتی را بین کامپیوتر ها حمل میکند. انواع مختلفی از کابلها وجود دارند که انواع نیازهای شبکه های بزرگ و کوچک را فراهم میکنند. از انواع کابلهای مختلفی که شرکتهای تولیدی عرضه میکنند (بالغ بر بیش از ۲۲۰۰ نوع کابل) انواع زیر بحث اصلی کابل کشی شبکه را تشکیل میدهند:

۱) کابل هم محور (coaxial)
۲) زوج تابیده شده (twisted-pair)
۳) با روکش (shielded)
۴) بدون روکش (unshielded)
5) فیبر نوری (fiber-optic)
بخش اول : کابل coaxial 
این نوع کابل امروزه به عنوان بیشترین کابل استفاده شده در شبکه ها به حساب می آید و دلایل زیادی برای استفاده وسیع از آن وجود دارد. کابل coaxial تقریبا گران، سبک، انعطاف پذیر و برای کار کردن بسیار آسان میباشد و آن قدر معمول است که به عنوان یک استاندارد محبوب در آمده است.
در ساده ترین شکل آن کابل coaxial تشکیل شده است از یک هسته ساخته شده از مس خالص که توسط روکشی پوشیده شده است ، یک روکش فلزی توری مانند و یک روکش بیرونی. همچنین نمونه ۴ روکشی آن نیز برای محیطهایی با ارتباطات بالاتر موجود میباشد. هسته کابل coaxial حامل سیگنالهای الکتریکی میباشد که درواقع همان اطلاعات ما را تشکیل میدهد. این هسته سیمی میتواند تک رشته ای یا بصورت چند رشته ای باشد. اگر بصورت تک رشته ای باشدمعمولا جنس آن از مس است.

هسته توسط یک عایق پوشیده شده است که آن راا از توری سیمی موجود در کابل جدا مینماید. توری سیمی زمین مدار میباشد. و سیگنالهای الکترونیکی گذری از هسته را در مقابل noise و crosstalk محافظت مینماید. Crosstalk عبارت است از سیگنالی که به علت عبور جریان از سیمهای اطراف در هسته ایجاد میشود. همواره هسته و توری سیمی باید توسط عایق از همدیگر جدا گردند، در صورتی که در نقطه ای از سیم همدیگر را لمس کنند. کابل اتصال کوتاه شده است و noise به درون سیم مسی هسته راه پیدا میکند که این باعث تخریب اطلاعات میگردد .

کل این مجموعه توسط یک روکش بیرونی غیر هادی که معمولا از پلاستیک یا تفلون ساخته میشود پوشیده میگردد. کابل coaxial مقاومت بیشتری در مقابل افت سیگنال نسبت به کابلهای twisted-pair دارد. به دلیل مقاومت کابل coaxial این کابل انتخاب خوبی برای فاصله های دورتر و سرعتهای بالاتر انتقال اطلاعات توسط دستگاههای ارتباطی میباشند.

انواع کابل coaxial :
دو نوع کابل coaxial موجود است:
نازک (thinnet) ضخیم (thicknet)
این که شما چه نوعی را انتخاب میکنید بستگی به خاص شما دارد.
بخش دوم : کابل نوع thinnet

Thinnet یک کابل coaxial انعطاف پذیر به ضخامت ۲۵/۰ اینچ میباشد. بخاطر انعطاف و سادگی استفاده ، تقریبا در نصب هر نوع شبکه ای میتوان از آن استفاده کرد. در شبکه هایی از thinnet استفاده میکنند که کابل شبکه مستقیما به کارت شبکه متصل میشود.

این نوع کابل میتواند سیگنال را تقریبا ۱۸۵ متر بدون اینکه شروع به افت دامنه بکند حمل نماید. کارخانه های کابل سازی قرار دادهایی برای تولید انواع مختلف کابل دارند. کابل thninnet در خانواده ای از کابلها بنام rg-۵۸ قرار دارد و امپدانس معادل ۵۰ اهم دارا میباشد.

امپدانس مقاومت سیم میباشد که برحسب اهم اندازه گیری شده است. اختلاف اصلی در کابلهای خانواده RG-۵۸ هسته کابل میباشد که ممکن است به شکل تک رشته یا چند رشته باشد.

 بخش سوم : کابل نوع thicknet 
Thicknet یک کابل coaxial ضخیم به قطر ۵/۰ اینچ میباشد. بعضی اوقات ممکن است این نوع کابل را کابل استاندارد Ethernet بنامند. زیرا برای اولین بار در معماری معروف شبکه Ethernet بکار برده شده است.
هرچه هسته مس ضخیم تر باشد به همان اندازه کابل میتواند سیگنال را به فاصله طولانی تر حمل کند این بدین معناست که کابلهای Thicknet سیگنال را بیشتر از کابلهای Thinnet میتوانند جمل کنند.

کابل Thinnet میتواند سیگنال را تا ۵۰۰ متر حمل کند. به دلیل این که این کابل میتواند پشتیبان انتقال اطلاعات صحیح به فاصله های دورتر باشد معمولا از آن به عنوان ستون فقرات و ارتباط دهنده چندین شبکه محلی با کابل Thinnet استفاده میکنند. دستگاهی بنام Transceiver کابل هم محور Thinnet را به کابل هم محور بزرگتر Thicknet اتصال میدهد.
اما این اتصال باید توسط کارت یکی از دستگاههای کامپیوتر متصل به کابل Thinnet انجام گیرد. بدین صورت که دربالای قطعه Transceiver نواری بنام Vampire وجود دارد که از درون با هسته سیم Thicknet مرتبط میباشد و برای تبادل اطلاعات از یک کابل مجزای چند رشته ای بنام کابل Transceiver استفاده میشود که یک سر آن به قطعه Trancceiver و سر دیگر آن به پورتی از کارت شبکه بنام AUI متصل میگردد. نام دیگر این پورت DIX میباشد زیرا توسط شرکتهای Digital – intel – Xerox طراحی شده است.

 Thinnet در مقایسه با Thicknet
به عنوان یک قاعده کلی هر چه کابل ضخیم تر باشد کارکردن با آن مشکل تر میگردد. کابل نازک انعطاف پذیر ، برای نصب آسان و تقریبا ارزان میباشد. کابل ضخیم براحتی خم نمیشود و برای کار مشکل تر میباشد. بنابراین در هنگام کار و عبور دادن سیم از محلهای تنگ و پرپیچ و خم باید این مسائل را مد نظر قرار داد. در ضمن کابل ضخیم گران تر از کابل نازک میباشد، اما میتواند سیگنالهای را به فاصله دورتری هدایت کند.

بخش چهارم : اتصالات کابل coaxial
هم کابل Thinnet و هم کابل Thicknet قطعات اتصالی به نام (British Naval Connector) BNC را برای ارتباط با قطعات دیگر استفاده میکنند. برای ارتباط دادن کابل با کامپیوترها قطعات مهم و مختلفی از خانواده اتصالی BNC به شرح زیر موجود میبشد:

اتصال دهنده کابل BNC
این اتصال دهنده به انتهای باز کابلها بسته میشود. اتصال دهنده T شکل BNC:
این اتصال دهنده کارت شبکه را به کابل شبکه متصل مینماید. اتصال دهند

مغزی BNC:
این اتصال دهنده برای مرتبط کردن دو قطعه کابل شبکه و ایجاد کابل طویلتر به کار میرود. قطعه پایان دهنده BNC:
این قطعه انتهای کابل گذرگاه شبکه را برای جذب سیگنال رفت و برگشت میبندد. بدون این قطعه، یک شبکه Bus از کار خواهد افتاد.

بخش پنجم : انواع روکش کابل coaxial
۱) pvc)) Polyvinyl chloride
۲) Plenume
که از نمونه PVC آن برای کابل کسی روکار که معمولا میتوان آن را در سازمانها و ادارات به چشم مشاهده کرد و از نمونه Plenume برای کابل کشی توکار استفاده میشود. در صورت بروز حرق نمونه PVC آن باعث پخش گازهای سمی در محیط میگردد. درساختن کابلهای Plenume از مواد شیمیایی استفاده شده است که ضد حریق میباشند و کمترین دود را از خود در موقع سوختن به محیط اطراف منتشر میکند. بنابراین وع کابلها گران تر میباشند. ضمنا انحطاف آنها از کابلهای PVC کمتر است.

نکات قابل توجه در مورد کابل coaxial :
معمولا از کابل coaxial وقتی استفاده میکنید که به موارد زیر نیاز داشته باشید:
▪ رسانه ای که میبایست صدا، تصویر متحرک و داده را انتقال دهد.
▪ انتقال اطلاعات به فواصل دور با کمترین هزینه
▪ داشتن سطح قابل قبولی از امنیت داده ها در مقابل Noise
 بخش ششم : کابل Twisted-pair
در ساده ترین شکل کابل Twisted-pair دارای یک زوج سیم به هم تابیده از مس که دارای روکش میباشد. دونوع کابل Twisted-pair وجود دارد، روکش دار یا (Shielded Twisted-pair) STP و بدون روکش یا (Unshielded Twisted-pair) UTP . معمولا گروهی از این کابلها درکنار هم قرار میگیرند و یک کابل گروهی Twisted-pair بوجود می آورند. پیچیدگی این کابلها باعث میشود که Noise الکتریکی حاصل از جریان واقع در زوج سیمهای دیگر و منابع الکترومغناطیسی مانند، موتورهای الکتریکی ، رله ها و ترانسهای برق خنثی گردد.

کابل UTP:
معمول ترین نوع کابل Twisted-pair نوع بدن روکش آن با مشخصه ۱۰ Base T میباشد که به سرعت بعنوان یکی از محبوب ترین نوع کابل کشی برای شبکه LAN شناخته شد. بیشترین طول یک قطعه از آن میتواند ۱۰۰ متر باشد. دلیل استفاده زیاد از چنین کابلی این میباشد که معمولا تلفنهای سیستم شهری که اداره مخابرات برای مشترکان خود استفاده کرده است از این نوع کابل یعنی UTP میباشد و طراحان شبکه معمولا این نکته را مد نظر قرار میدهند که میتوانند از این کابلهای موجود برای انتقال اطلاعات توسط کامپیوتر استفاده کنند.

یکی از مشکلات اصلی کابلهای Twisted-pair وجود مساله Crosstalk میباشد. یعنی این که سیگنالهای عبوری از یک زوج با سیگنالهای عبوری در زوج دیگر ترکیب میشوند. برای کاهش Crosstalk معمولا کابل روکش شده استفاده میشود دارد. منظور از مدلاسیون ، مدل کردن سیگنالهای الکترونیکی برروی شعاعهای نورانی است. فیبر نوری بهترین کابل برای انتقال اطلاعات با نرخ بالا و سرعت بسیار زیاد است. زیرا هیچ گونه Noise و تخریب موجی در آن وجود ندارد.

بخش هفتم : ساختمان فیبر نوری
فیبرهای نوری تشکیل شده اند از یک استوانه شیشه ای بسیار نازک بنام هسته که توسط لایه ضخیم تر از شیشه پوشیده شده است. که به این لایه Cladding میگویند. بعضی اوقات فیبرهای نوری از پلاستیک شاخته میشوند. جنس پلاستیک برای نصب و کارکردن راحت تر است ، اما نمیتواند نور را به اندازه ای که شیشه منتقل میکند عبور دهد به همین دلیل معمولا از ترکیب پلاستیک و شیشه در ساخت آنها استفاده میشود که همان جنس فایبرگلاس میباشد، که دارای شفافیت شیشه و انعطاف در حد پلاستیک را دارا میباشد.

هرفیبر نوری سیگنال را تنها دریک جهت هدایت میکند بنابراین معمولا هرکابل فیبر نوری شامل دوفیبر نوری، یکی برای ارسال و دیگری برای دریافت میباشد که توسط یک روکش پلاستیکی تیره رنگ با همدیگر پوشانده شده اند. سرعت انتقال اطلاعات برروی فیبر نوری قابل مقایسه با ارتباطهای الکتریکی نیست و سرسام آور و سریع میباشد. نمونه های تولید شده فعلی سرعت انتقال اطلاعاتی بین ۱۰۰ مگابیت برثانیه تا حدود ۱ گیگابایت بر ثانیه دارند و میتوانند اطلاعات را تا مایلها انتقال دهند

نکات قابل توجه در رابطه با فیبر نوری از فیبرهای نوری در هنگامی استفاده کنید که:
وقتی که نیاز به انتقال اطلاعات با سرعتهای بسیار بالا، در فواصل دور و با رسانه ای مطمئن دارید.

در موارد زیر از فیبر نوری استفاده نکنید:
در آینده گسترش زیادی برای شبکه خود پیش بینی نمیکنید.
افراد متخصص نصب صحیح و اتصال دستگاهی به آن را ندارید. فراموش نکنید که قیمت کابل کشی فیبر نوری تقریبا اندازه کابل کشی مسی بسیار پیشرفته تمام میشود و بنابر این مقرون به صرفه است که از فیبر نوری استفاده شود.

 بخش هشتم : انتقال سیگنال
دو تکنین انتقال سیگنالهای کد شده برروی کابل استفاده میشود:
باند اصلی (Baseband)
باند سریع (Broadband)
روش انتقال Baseband :