نظام التحكم في الحمل الرقمي والاتصالات عبر أسلاك الطاقة 

تتألف وحدة التحكم من جهاز موصل يمكن التحكم فيه ومكيف ليتم إقرانه في توصيلات كهربائية متسلسلة بين مصدر طاقة التيار المتردد وجهاز التحكم في الحمل، وتشتمل وحدة التحكم أيضاً على دائرة تحكم مقترنة بجهاز موصل يمكن التحكم فيه لجعل الجهاز الموصل، والذي يمكن التحكم فيه موصلًا لكل نصف دورة لمصدر طاقة التيار المتردد لتوليد جهد التحكم في الطور.

أساسيات نظام التحكم في الحمل الرقمي والاتصالات عبر أسلاك الطاقة

تكون دائرة التحكم قابلة للتشغيل لجعل الجهاز الموصل الذي يمكن التحكم فيه موصلًا لجزء من كل نصف دورة لمصدر طاقة التيار المتردد، ودائرة التحكم قابلة للتشغيل لإرسال رسالة رقمية إلى جهاز التحكم في الحمل للتحكم في الطاقة المسلمة للحمل، عن طريق تشفير المعلومات الرقمية في حواف التوقيت لجهد التحكم في الطور، حيث يكون لجهد التحكم في الطور حافة توقيت واحدة على الأقل في كل نصف دورة لمصدر طاقة التيار المتردد عندما ترسل دائرة التحكم الرسالة الرقمية إلى جهاز التحكم في الحمل.

يتعلق النظام بنظام التحكم في الحمل للتحكم في مقدار الطاقة المسلمة إلى حمل كهربائي مثل حمل الإضاءة، وبشكل أكثر تحديداً بنظام تحكم في الحمل “ثنائي الأسلاك” به أجهزة تحكم في الحمل تتلقى كلاً من الطاقة والاتصال عبر سلكين من وحدة تحكم رقمية، يمكن تكوينها بسهولة دون الحاجة إلى جهاز كمبيوتر أو إجراء تشغيل متقدم، وبالإضافة إلى ذلك يتعلق بنظام تحكم في الحمل ثنائي الأسلاك به مجموعة من أجهزة التحكم في الحمل، ووحدة تحكم رقمية يمكن تركيبها في شبكة كهربائية موجودة مسبقًا دون الحاجة إلى أي أسلاك إضافية.

علاوة على ذلك يتعلق بنظام تحكم في الحمل ثنائي الأسلاك به وحدات تحكم تستجيب لمجموعة من أجهزة الإدخال، وتنقل الرسائل الرقمية والطاقة عبر سلكين لتحميل أجهزة التحكم دون التداخل مع أجهزة التحكم الأخرى على الشبكة الكهربائية، ومن أجل إضاءة مصباح تفريغ الغاز يتم تشغيل المصباح عادةً بواسطة كابح.

يمكن تركيب الصابورة (ballast) في وحدة الإضاءة التي يوجد بها المصباح الفلوري أو في صندوق التوصيل المجاور لوحدة الإضاءة، وتستقبل الكوابح الإلكترونية جهد خط أنابيب التيار المتردد الرئيسي من مصدر طاقة التيار المتردد، وتحويل جهد خط التيار المتردد الرئيسي إلى شكل موجة جهد مناسب لقيادة المصباح، والعديد من الكوابح تقوم ببساطة بتبديل كوابح والتي يمكنها فقط تشغيل وإطفاء المصباح الفلوري المتصل.

للتحكم في كابح التبديل يتم ببساطة إقران مفتاح ميكانيكي قياسي مثبت على صندوق الحائط في سلسلة من التوصيلات الكهربائية بين مصدر طاقة التيار المتردد والصابورة، بحيث يقوم المستخدم بتشغيل وإيقاف المصباح الفلوري عن طريق تبديل المفتاح الميكانيكي، ويمكن إقران كوابح التبديل المتعددة بمفتاح ميكانيكي واحد، بحيث يمكن تشغيل وإيقاف مصابيح الفلورسنت المتعددة معًا استجابةً لعمليات تشغيل المفتاح الميكانيكي الفردي.

مبدأ نظام التحكم في الحمل الرقمي والاتصالات عبر أسلاك الطاقة

تسمح كوابح التعتيم بالتحكم في شدة مصباح الفلورسنت المتحكم به من الحد الأدنى من الشدة على سبيل المثال حوالي (5%) إلى أقصى شدة حوالي (100%)، كما يمكن تشغيل كابح تعتيم نموذجي للفن السابق للتحكم في شدة المصباح الفلوري المتحكم به استجابة لجهد التحكم في الطور المستلم من مفتاح باهت، ويقترن مفتاح التعتيم كهربائياً بين مصدر طاقة التيار المتردد والصابورة أي في مكان المفتاح الميكانيكي الذي يتحكم في الصابورة غير الخافتة، ويتطلب عمومًا توصيلًا بالجانب المحايد لمصدر طاقة التيار المتردد.

توجد عادةً ثلاثة توصيلات كهربائية بكابح التعتيم الإلكتروني للفن السابق كاتصال ساخن بتبديل ووصلة خافتة ساخنة ووصلة محايدة، كما يستقبل الوصلة الساخنة بالتبديل جهداً ساخناً للتبديل والذي يمكن إنشاؤه بواسطة مرحل مفتاح باهتة لتشغيل المصباح المتحكم فيه والصابورة وإيقافها، ويستقبل الكابح جهد التحكم في الطور عند التوصيل الساخن الخافت، ويمكن تشغيله لتحديد شدة الإضاءة المرغوبة استجابةً لطول فترة التوصيل لجهد التحكم في الطور.

غالباً ما يكون من المرغوب فيه ترقية تركيب الصابورة غير الخافتة بحيث يكون بها صابورة خافتة للسماح للمستخدم بضبط شدة مصباح الفلورسنت، وفي التركيب القياسي غير الخافت يوجد عادةً سلك كهربائي واحد فقط أي جهد تبديل ساخن مقترناً بين صندوق الحائط الكهربائي للمفتاح الميكانيكي، وتركيبات الإضاءة التي يوجد بها الصابورة، وعلاوة على ذلك قد لا يتوفر توصيل سلك محايد مقترن بالجانب المحايد لمصدر طاقة التيار المتردد في صندوق الحائط، حيث يوجد المفتاح الميكانيكي.

ومع ذلك فمن المستحسن استبدال الكابح غير الخافت بصابورة التعتيم واستبدال المفتاح الميكانيكي بمفتاح التعتيم دون تشغيل أي أسلاك كهربائية إضافية بين مفتاح التعتيم وكابح التعتيم، أي باستخدام الأسلاك الموجودة مسبقًا فقط، وقد يكون تشغيل الأسلاك الإضافية مكلفاً للغاية ونظراً لتكلفة التمديدات الكهربائية الإضافية بالإضافة إلى تكلفة التركيب.

إذا كان يجب تركيب أسلاك جديدة بين مفتاح التعتيم وكابح التعتيم فيجب معالجة الأسبستوس، ويجب أن يتم إجراء هذا العلاج من قبل موظفين مدربين تدريباً خاصاً، كما يجب التعامل مع الأسبستوس المزال ومواد البناء المتنوعة كنفايات خطرة، وهذه العملية مكلفة وتستغرق وقتا طويلا لذلك فإنّ كابح التعتيم ثلاثي الأسلاك للفن السابق لا يعمل جيدًا في التركيبات المعدلة التحديثية، كما أنّ الصابورة تتطلب توصيلتين كهربائيتين وليس واحداً بين مفتاح التعتيم والصابورة، ويتطلب مفتاح باهتة الاتصال بسلك محايد مقترن بالجانب المحايد لمصدر طاقة التيار المتردد بالإضافة إلى السلك الساخن.

تطور عمل نظام التحكم في الحمل الرقمي والاتصالات عبر أسلاك الطاقة

تتطلب بعض كوابح اتصال خافت ساخن لاستقبال جهد التحكم في الطور ووصلة محايدة وبالتالي يلزم إجراء توصيل كهربائي واحد فقط بين مفتاح التعتيم وكابح التعتيم ذي السلكين، وتستقبل كوابح التعتيم ذات السلكين الطاقة أي لقيادة المصباح المتحكم فيه، وجهد التحكم في الطور لتحديد شدة الإضاءة المطلوبة عبر التوصيل الكهربائي الفردي بين مفتاح التعتيم وكوابح التعتيم ذات السلكين، وتتناسب شدة الإضاءة المرغوبة مع فترة التوصيل لجهد التحكم في الطور.

كما يمكن تركيب هذه الكوابح ذات السلكين في تركيبات التعديل التحديثي لاستبدال الصابورة غير الخافتة بدون تشغيل أي أسلاك كهربائية إضافية، وقد يتحكم مفتاح باهتة واحد في شدة كوابح التعتيم متعددة السلكين المقترنة باستقبال جهد التحكم في الطور من مفتاح باهتة، ومع ذلك فإنّ مفتاح التعتيم قادر فقط على التحكم في كوابح التعتيم ذات السلكين في انسجام تام؛ لأنّ كل صابورة تستقبل جهد التحكم في الطور المتطابق من مفتاح التعتيم، ولا يمكن لمفتاح باهتة التحكم بشكل فردي في شدة كل من الكوابح المقترنة بمفتاح التعتيم.

ومع ذلك فإنّ أنظمة الاتصالات الحاملة لخطوط الطاقة لها العديد من العيوب التي حالت دون تمتع الأنظمة بنجاح تجاري واسع، وعادةً ما تتطلب أجهزة التحكم الخاصة بأنظمة الاتصالات الحاملة لخطوط الطاقة توصيلات بالجانب الساخن والجانب المحايد لمصدر طاقة التيار المتردد، والتي قد لا تكون التوصيلات متاحة في صناديق الحائط الكهربائية لتركيب التعديل التحديثي، بالإضافة إلى ذلك نظراً لأنّ أجهزة التحكم تشير إلى الإشارات المرسلة بين الساخنة والحيادية، فإنّ الإشارات قادرة على الانتقال عبر نظام الطاقة وبالتالي قد تسبب ضوضاء وتداخلًا مع أجهزة التحكم الأخرى المقترنة بنظام الطاقة.

في كثير من الأحيان تتطلب هذه الأنظمة مرشحات خلفية لمنع إرسال إشارات الاتصال عبر نظام الطاقة وبالإضافة إلى ذلك يمكن أن تؤدي العناصر التفاعلية الكبيرة أي السعات، والمقترنة عبر مصدر طاقة التيار المتردد إلى إضعاف الرسائل الرقمية المرسلة بواسطة أجهزة التحكم، ممّا يؤدي إلى تدهور جودة الرسائل الرقمية المرسلة وتقليل موثوقية اتصالات النظام.