سیستم های توزیع سیگنال تلویزیونی و ماهواره ای در ساختمان های مدرن، به دلیل استقرار تجهیزات در بالاترین نقاط سازه و گستردگی شبکه کواکسیال در تمام واحدها، به شدت در معرض خطرات الکتریکی قرار دارند. اجرای صحیح ارتینگ آنتن مرکزی تنها یک توصیه فنی نیست، بلکه یک الزام ایمنی برای جلوگیری از آتش سوزی، برق گرفتگی و نابودی تجهیزات گران قیمت است.
در پروژه های MATV و SMATV، دکل ها و دیش ها به عنوان صاعقه گیرهای ناخواسته عمل می کنند و در صورت عدم وجود مسیر تخلیه ایمن، انرژی مخرب صاعقه یا نوسانات القایی را به داخل واحدها هدایت می کنند. ارتینگ آنتن مرکزی به معنای ایجاد یک مسیر با مقاومت الکتریکی بسیار کم برای هدایت بارهای اضافی به زمین است.
این فرآیند شامل اتصال تمامی بخش های فلزی اعم از پایه ها، بدنه آمپلی فایرها، شیلد کابل ها و رک های مرکزی به سیستم زمین استاندارد می شود. در این مقاله اصول اجرایی و استانداردهای فنی ارتینگ آنتن مرکزی را از دیدگاه مهندسی و عملیاتی بررسی می کنیم تا نصاب ها و مجریان بتوانند با اطمینان کامل، امنیت سیستم های ارتباطی ساختمان را تامین کنند.
اهمیت ارتینگ آنتن مرکزی زمانی مشخص می شود که بدانیم تجهیزات الکترونیکی حساس مانند مولتی سوییچ ها و رسیورها با ولتاژهای بسیار پایین کار می کنند و هرگونه اضافه ولتاژ ناگهانی می تواند لایه های سیلیکونی بردها را به سرعت ذوب کند. علاوه بر محافظت از تجهیزات، بحث ایمنی جانی ساکنان نیز مطرح است.
در بسیاری از موارد، اختلاف پتانسیل بین بدنه تجهیزات و زمین باعث ایجاد شوک الکتریکی برای کاربرانی می شود که قصد اتصال فیش ماهواره به تلویزیون را دارند. ارتینگ آنتن مرکزی این اختلاف پتانسیل را از بین برده و پایداری سیگنال را نیز بهبود می بخشد. بدون اتصال زمین، نویزهای الکترومغناطیسی محیطی توسط شیلد کابل ها جذب شده و به جای تخلیه، به صورت پارازیت روی تصویر ظاهر می شوند.
صاعقه یکی از بزرگترین دشمنان تجهیزات نصب شده در پشت بام است. دکل آنتن مرکزی به دلیل ارتفاع زیاد و جنس فلزی، هدف مناسبی برای تخلیه ابرهای باردار محسوب می شود. اگر ارتینگ آنتن مرکزی به درستی اجرا نشده باشد، برخورد مستقیم یا حتی غیرمستقیم صاعقه (تخلیه القایی) باعث می شود جریان عظیمی در حد چندین هزار آمپر وارد شبکه کواکسیال شود.
این جریان می تواند باعث انفجار خازن ها در آمپلی فایر مرکزی شده و از طریق کابل ها به داخل اتاق پذیرایی کاربران نفوذ کند. در چنین شرایطی، خطر آتش سوزی سیم کشی های داخلی ساختمان بسیار بالا می رود. اجرای دقیق سیستم ارتینگ آنتن مرکزی باعث می شود این انرژی عظیم در کسری از ثانیه به زمین منتقل شده و از ورود آن به داخل مدارات جلوگیری شود.
نوسانات برق همیشه ناشی از عوامل جوی نیستند. گاهی اوقات القای مغناطیسی ناشی از کابل های فشار قوی مجاور یا سوئیچینگ بارهای موتوری در ساختمان (مانند آسانسور) باعث ایجاد پیک های ولتاژی در شیلد کابل های آنتن می شود. ارتینگ آنتن مرکزی وظیفه دارد این بارهای القایی را به صورت مداوم تخلیه کند.
در صورت نبود ارتینگ آنتن مرکزی، این نوسانات به تدریج باعث کاهش طول عمر تیونرها و منبع تغذیه تجهیزات می شود. بسیاری از خرابی های بی دلیل در مولتی سوییچ های ماهواره مرکزی که هزینه های سنگینی به مدیران ساختمان تحمیل می کند، ریشه در نبود یا ضعف سیستم ارتینگ آنتن مرکزی دارد.
برای اجرای یک سیستم ارتینگ آنتن مرکزی استاندارد، نیاز به مجموعه ای از تجهیزات با مشخصات فنی تایید شده داریم. این اجزا باید در برابر خوردگی مقاوم بوده و توانایی انتقال جریان های لحظه ای بالا را داشته باشند. استفاده از قطعات متفرقه یا سیم های با ضخامت کم، عملا کارایی ارتینگ آنتن مرکزی را از بین می برد.
قلب هر سیستم حفاظتی، چاه ارت یا الکترود زمین است. در ارتینگ آنتن مرکزی، بهترین گزینه استفاده از چاه ارت عمیق با بنتونیت و نمک برای کاهش مقاومت زمین است. با این حال، در مواردی که امکان حفر چاه وجود ندارد، از میله های ارت کوبشی با روکش مس استفاده می شود.
میله ارت باید حداقل 1.5 تا 3 متر در زمین فرو برود تا به لایه های نمناک خاک برسد. پایداری ارتینگ آنتن مرکزی مستقیما به کیفیت اتصال این میله با خاک بستگی دارد.
انتقال بار از دکل به چاه ارت بر عهده سیم ارت است. برای ارتینگ آنتن مرکزی، استفاده از سیم مسی با روکش سبز و زرد الزامی است. سطح مقطع سیم باید بر اساس فاصله و توان احتمالی صاعقه انتخاب شود. به طور معمول برای دکل های معمولی از سیم نمره 16 و برای سیستم های گسترده تر از سیم نمره 25 یا 35 استفاده می شود.
در ارتینگ آنتن مرکزی نباید از سیم های افشان معمولی با نمره پایین استفاده کرد، زیرا در برابر حرارت ناشی از تخلیه بار دوام نمی آورند.
تمام اتصالات در ارتینگ آنتن مرکزی باید با کابلشو و کلمپ های مخصوص انجام شود. بستن سیم به دور پایه دکل به صورت دستی، به هیچ وجه ارتینگ آنتن مرکزی محسوب نمی شود. این اتصالات به مرور زمان اکسید شده و مقاومت مسیر را بالا می برند.
استفاده از کلمپ های مسی یا برنجی که با پیچ محکم می شوند، تضمین کننده ثبات سیستم ارتینگ آنتن مرکزی در طول سالیان طولانی است.
در این جدول اجزای سیستم ارت را معرفی کرده و جنس هر یک را بیان نموده ایم. همچنین در این جدول با مشخصات فنی هر یک از این قطعات به خوبی آشنا شده و نقش آن ها در سیستم را می شناسیم.
| نام قطعه | جنس | مشخصات فنی پیشنهادی | نقش در سیستم |
| میله ارت | فولاد با روکش مس | قطر 16 میلیمتر – طول 1.5 متر | تخلیه بار به اعماق خاک |
| سیم ارت | مس خالص | نمره 16 یا 25 (سبز و زرد) | مسیر انتقال جریان |
| کلمپ دکل | برنج یا مس | متناسب با قطر لوله دکل | اتصال سیم به سازه فلزی |
| کابلشو | مس قلع اندود | متناسب با نمره سیم | اتصال سیم به شینه ارت |
| شینه ارت | مس | دارای سوراخ های متعدد پیچ دار | تجمیع کابل های ارت تجهیزات |
شناخت نقاط استراتژیک برای اتصال به زمین، کلید موفقیت در ارتینگ آنتن مرکزی است. اتصال ناقص یا فراموش کردن یکی از بخش ها می تواند کل سیستم را در برابر نوسانات آسیب پذیر کند.
پایه دیش ماهواره اولین نقطه تماس با امواج الکترومغناطیسی و صاعقه است. در ارتینگ آنتن مرکزی، باید بدنه فلزی پایه دیش و دکل آنتن هوایی به صورت مستقیم به سیم ارت اصلی متصل شوند. اگر از چندین دیش کنار هم استفاده می شود، باید همه پایه ها با سیم نمره 6 یا 10 به هم همبندی شده و سپس به مسیر اصلی ارتینگ آنتن مرکزی متصل گردند. این کار مانع از ایجاد اختلاف پتانسیل بین دیش های مختلف می شود.
تجهیزات مرکزی شامل آمپلی فایرها و مولتی سوییچ ها معمولا دارای یک ترمینال مخصوص با علامت زمین (Ground) هستند. در ارتینگ آنتن مرکزی، باید یک سیم مجزا از این ترمینال ها به شینه ارت داخل رک منتقل شود. حتی اگر بدنه این تجهیزات فلزی نباشد، باید از قطعات واسطه ای بنام “ارتر بلوک” برای اتصال شیلد کابل های ورودی و خروجی به سیستم ارتینگ آنتن مرکزی استفاده کرد.
این کار باعث می شود الکتریسیته ساکن انباشته شده در کابل ها قبل از ورود به برد اصلی تخلیه شود.
اگر تجهیزات در داخل رک (Rack) نصب شده اند، بدنه خود رک نیز باید بخشی از مدار ارتینگ آنتن مرکزی باشد. تمامی سینی های رک و درهای فلزی باید با کابل های انعطاف پذیر کوتاه به بدنه اصلی و در نهایت به چاه ارت وصل شوند.
این لایه حفاظتی در ارتینگ آنتن مرکزی مانند قفس فارادی عمل کرده و مانع از ورود نویزهای محیطی به داخل تجهیزات پردازش سیگنال می شود.
اجرای ارتینگ آنتن مرکزی بسته به وضعیت نوساز یا قدیمی بودن ساختمان متفاوت است. مجری باید بهترین مسیر را برای رسیدن به زمین با کمترین مقاومت انتخاب کند.
در پروژه های حساس یا بزرگ، توصیه می شود برای ارتینگ آنتن مرکزی یک چاه ارت مستقل حفر شود. این کار از تداخل نویزهای برق قدرت ساختمان با سیگنال های ضعیف آنتن جلوگیری می کند. در ارتینگ آنتن مرکزی به روش مستقل، کابل ارت مستقیما از پشت بام به چاه ارت هدایت می شود.
البته باید توجه داشت که طبق استانداردهای جدید، تمام چاه های ارت ساختمان باید در نهایت با هم همبندی شوند تا از ایجاد ولتاژ گام جلوگیری شود، اما داشتن یک هادی نزولی اختصاصی برای ارتینگ آنتن مرکزی بسیار مفید است.
در ساختمان های مسکونی معمولی، می توان ارتینگ آنتن مرکزی را به شینه ارت اصلی ساختمان متصل کرد. در این روش، نصاب باید از وجود ارت واقعی در ساختمان مطمئن شود. اتصال سیم ارت آنتن به لوله های آب یا گاز به هیچ وجه جایگزین ارتینگ آنتن مرکزی نیست و می تواند خطرات جانی شدیدی به همراه داشته باشد.
در این متد، سیم ارت از پشت بام تا تابلو برق اصلی (MDP) کشیده شده و به شینه مشترک متصل می شود.
پس از اجرای کامل سیستم ارتینگ آنتن مرکزی، نوبت به اندازه گیری میزان کارایی آن می رسد. این کار با دستگاه “ارت تستر” انجام می شود. در ارتینگ آنتن مرکزی، مقاومت زمین باید به قدری کم باشد که جریان خطا به راحتی تخلیه شود.
مقاومت های بالای 5 اهم برای سیستم های حفاظتی ضعیف محسوب می شوند و باید با اصلاح خاک یا افزایش تعداد الکترودها، کیفیت ارتینگ آنتن مرکزی را بهبود بخشید.
| نوع سیستم | حداکثر مقاومت مجاز (Ohm) | وضعیت ایده آل |
| آنتن مرکزی مسکونی | زیر 2 اهم | 1 اهم |
| ماهواره مرکزی تجاری | زیر 1 اهم | 0.5 اهم |
| دکل های مخابراتی بزرگ | زیر 0.5 اهم | 0.1 اهم |
| سیستم های صاعقه گیر | زیر 5 اهم | 2 اهم |
ارتینگ آنتن مرکزی به تنهایی ممکن است نتواند تمام ولتاژهای گذرا را مهار کند. برای تکمیل فرآیند حفاظتی، نیاز به قطعات الکترونیکی مخصوصی داریم که در مسیر سیگنال قرار می گیرند.
سرج ارسترها (Surge Arrester) قطعاتی هستند که در مسیر کابل های کواکسیال نصب می شوند. در یک سیستم ارتینگ آنتن مرکزی پیشرفته، این قطعات بین ال ان بی (LNB) و مولتی سوییچ قرار می گیرند. وظیفه آن ها این است که اگر ولتاژ ناگهانی روی مغزی یا شیلد کابل ظاهر شد، آن را به سرعت به سیم زمین منتقل کنند.
بدون وجود ارتینگ آنتن مرکزی، سرج ارسترها هیچ کارایی نخواهند داشت زیرا مسیری برای تخلیه اضافه ولتاژ ندارند.
این محافظ ها معمولا به صورت کانکتورهای F پیچ شونده هستند که دارای یک کپسول تخلیه گاز (GDT) می باشند. در هنگام طراحی ارتینگ آنتن مرکزی، باید برای هر ورودی ال ان بی یک عدد از این محافظ ها در نظر گرفت.
این کار تضمین می کند که حتی در صورت برخورد صاعقه به نزدیکی دیش، برد مولتی سوییچ که حساس ترین بخش سیستم است، از سوختن در امان بماند. ترکیب این قطعات با ارتینگ آنتن مرکزی، ایمنی سیستم را به بالای 99 درصد می رساند.
بسیاری از نصابان به دلیل عدم آگاهی، اقداماتی انجام می دهند که نه تنها ایمنی را تامین نمی کند، بلکه باعث فریب خوردن کارفرما می شود. شناخت این اشتباهات در مبحث ارتینگ آنتن مرکزی بسیار ضروری است.
بزرگترین اشتباه در ارتینگ آنتن مرکزی، اتصال سیم ارت به اسکلت فلزی ساختمان بدون اطمینان از پیوستگی الکتریکی آن تا زمین است. همچنین، بستن سیم به لوله های پلاستیکی یا لوله های آبی که در میانه راه پلیمری شده اند، عملا مسیر تخلیه را قطع می کند. ارتینگ آنتن مرکزی باید دارای یک هادی پیوسته و بدون قطع شدگی تا الکترود زمین باشد.
استفاده از سیم های آلومینیومی یا سیم های مسی بسیار نازک (مانند نمره 1.5 یا 2.5) برای ارتینگ آنتن مرکزی یک خطای استراتژیک است. این سیم ها در صورت عبور جریان صاعقه، بلافاصله ذوب شده و قبل از انتقال بار به زمین، باعث ایجاد جرقه و آتش سوزی در مسیر می شوند. در استاندارد ارتینگ آنتن مرکزی، حداقل نمره سیم برای هادی های نزولی نباید از 16 کمتر باشد.
گاهی اوقات در طول بازسازی ساختمان یا توسط افراد غیرمتخصص، کابل ارت اصلی قطع می شود. سیستم ارتینگ آنتن مرکزی باید به صورت دوره ای (حداقل سالی یک بار) توسط اهم متر چک شود. اگر مقاومت مسیر بین دکل و چاه ارت بی نهایت یا بسیار بالا باشد، به معنای قطع بودن مسیر ارتینگ آنتن مرکزی است و سیستم عملا هیچ حفاظتی ارائه نمی دهد.
اجرای صحیح ارتینگ آنتن مرکزی ستون فقرات پایداری و ایمنی در سیستم های پخش تلویزیونی ساختمان است. با توجه به افزایش قیمت تجهیزات ماهواره مرکزی و حساسیت روزافزون بردهای الکترونیکی، صرف هزینه برای حفر چاه ارت و سیم کشی استاندارد، یک سرمایه گذاری هوشمندانه محسوب می شود.
مجریان پروژه باید با رعایت اصول همبندی، استفاده از هادی های با سطح مقطع مناسب و نصب قطعات حفاظتی مانند سرج ارستر، زنجیره امنیت را تکمیل کنند.
به یاد داشته باشید که ارتینگ آنتن مرکزی تنها زمانی عمل می کند که مسیری پیوسته، با مقاومت ناچیز و اتصالات گالوانیزه شده تا اعماق زمین داشته باشد. نادیده گرفتن حتی یک اتصال کوچک در این شبکه می تواند در هنگام وقوع حوادث الکتریکی، خساراتی جبران ناپذیر به کل سازه وارد نماید.
۱. آیا می توان سیم ارت آنتن مرکزی را به سیم ارت پریزهای داخل واحد وصل کرد؟
خیر، این کار بسیار خطرناک است. سیم ارت پریزها (ارت حفاظتی برق) برای بارهای کوچک طراحی شده است. در صورت برخورد صاعقه به دکل، اگر ارتینگ آنتن مرکزی به ارت پریزها وصل باشد، جریان صاعقه وارد تمام وسایل برقی خانه (یخچال، کامپیوتر و غیره) شده و آن ها را می سوزاند. ارتینگ آنتن مرکزی باید ترجیحا تا پایین ساختمان به صورت مستقل اجرا شود.
۲. اگر ساختمان چاه ارت نداشته باشد، جایگزین ارتینگ آنتن مرکزی چیست؟
در نبود چاه ارت، می توان از اسکلت فلزی ساختمان (در صورتی که ستون ها در پی ساختمان به زمین متصل باشند) استفاده کرد، اما این روش ایده آل نیست. راهکار اصولی در چنین شرایطی، کوبیدن حداقل دو میله ارت 1.5 متری در باغچه یا حیاط و اتصال آن ها به هم برای ایجاد یک زمین نسبی جهت ارتینگ آنتن مرکزی است.
۳. چرا بعد از وصل کردن سیم ارت، نویز روی شبکه آنتن مرکزی بیشتر شده است؟
این پدیده به دلیل “حلقه زمین” یا Ground Loop رخ می دهد. اگر دو نقطه مختلف از سیستم (مثلا دکل و رک مرکزی) به دو چاه ارت مختلف که همبندی نشده اند وصل شوند، اختلاف پتانسیل بین آن ها باعث ایجاد جریان نویزی می شود. برای رفع این مشکل در ارتینگ آنتن مرکزی، باید تمام نقاط ارت به یک شینه واحد متصل شوند یا از ایزولاتورهای کواکسیال استفاده کرد.
۴. آیا کابل کواکسیال با شیلد قوی می تواند جایگزین سیستم ارتینگ شود؟
به هیچ وجه. شیلد کابل کواکسیال برای محافظت در برابر تداخلات رادیویی (RFI) است و توانایی انتقال جریان های عظیم صاعقه یا نوسانات برق شهر را ندارد. بدون ارتینگ آنتن مرکزی، لایه شیلد کابل خود به یک منبع خطر تبدیل شده و می تواند ولتاژ القایی را به بدنه تمامی گیرنده ها منتقل کند.
