एक ही केबल से बिजली और डेटा दोनों का परिवहन कैसे हो सकता है?

हम तारों से भरी दुनिया में रहते हैं। आपके लैपटॉप में एक पावर कॉर्ड और शायद एक ईथरनेट केबल होती है। आपके सुरक्षा कैमरे को बिजली के लिए एक केबल और वीडियो के लिए दूसरी केबल की आवश्यकता होती है। लेकिन क्या होगा अगर एक ही केबल दोनों काम कर सके? यह कोई विज्ञान कथा नहीं है - यह पहले से ही संभव है। कुछ तकनीकों के कारण, जैसे कि...पावर ओवर इथरनेट (PoE),यूएसबी पावर डिलीवरीऔर यहाँ तक किसमाक्षीय केबल पावरिंगयह लेख तांबे के तारों के एक ही जोड़े के माध्यम से बिजली और डेटा को साथ-साथ प्रवाहित होने की अनुमति देता है। यह कैसे काम करता है, यह सुरक्षित क्यों है, और आप इसे रोज़मर्रा की ज़िंदगी में कहाँ देखते हैं, इसकी व्याख्या करता है।

1. मूल सिद्धांत: बिना टकराव के साझा करना

पहली नज़र में, बिजली और डेटा को एक साथ इस्तेमाल करना खतरनाक लगता है। बिजली एक मजबूत, स्थिर धारा है; डेटा एक नाजुक, तेजी से बदलता हुआ सिग्नल है। अगर आप सीधे 48 वोल्ट की बिजली सप्लाई को उन्हीं तारों से जोड़ दें जिनसे आपका इंटरनेट सिग्नल जा रहा है, तो डेटा या तो दब जाएगा या उपकरण जल जाएगा।

इसका तरीका यह है किदोनों सिरों को अलग करेंएक सरल लेकिन चतुर इलेक्ट्रॉनिक घटक का उपयोग करते हुए:ट्रांसफार्मर(एसी-युग्मित डेटा के लिए) औरकॉमन-मोड चोक(डीसी पावर के लिए)। अधिकांश प्रणालियों में:

• बिजली एक के रूप में भेजी जाती हैप्रत्यक्ष धारा (डीसी)वोल्टेज, आमतौर पर 12 वोल्ट और 57 वोल्ट के बीच होता है।

• डेटा इस प्रकार भेजा जाता हैउच्च आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा (एसी)सिग्नल, आमतौर पर लाखों चक्र प्रति सेकंड (MHz से GHz) की गति से प्रवाहित होते हैं।

ये दोनों प्रकार की धाराएँ बहुत अलग तरह से व्यवहार करती हैं। एक ट्रांसफार्मर उच्च आवृत्ति डेटा को प्रवाहित कर सकता है जबकि डीसी शक्ति को रोक सकता है। इसके विपरीत, एक साधारण प्रेरक (कॉइल) डीसी शक्ति को प्रवाहित कर सकता है जबकि उच्च आवृत्ति संकेतों को रोक सकता है। इन घटकों को मिलाकर, इंजीनियर एकद्विदिशात्मक गेटवेयह एक ऐसा उपकरण है जो डेटा ले जाने वाले तारों में ही बिजली डालता है और बिना किसी हस्तक्षेप के दूसरे छोर से बिजली निकाल लेता है।

2. पावर ओवर ईथरनेट (PoE): स्टार उदाहरण

सबसे आम अनुप्रयोग हैपावर ओवर इथरनेट (PoE)आपके मानक ईथरनेट केबल (Cat5e, Cat6) में चार ट्विस्टेड पेयर होते हैं। 10/100 एमबीपीएस ईथरनेट में, डेटा के लिए केवल दो पेयर का उपयोग किया जाता है। शेष दो पेयर अप्रयुक्त रहते हैं - बिजली ले जाने के लिए उपयुक्त। इसे कहा जाता हैविकल्प एऔरविकल्प बी(अतिरिक्त युग्मों का उपयोग करके या डेटा युग्मों के साथ संयोजन करके)।

आधुनिक PoE (802.3af, at, bt) अधिकतम 100 किमी/घंटा तक डेटा भेज सकता है।90 वाट100 मीटर से अधिक लंबी केबल – जो एक सुरक्षा कैमरा, वायरलेस एक्सेस प्वाइंट, वीओआईपी फोन या यहां तक ​​कि एक छोटे कंप्यूटर (जैसे रास्पबेरी पाई) को बिजली देने के लिए पर्याप्त है। बिजली एक डिवाइस द्वारा दी जाती है जिसे कहा जाता है।पीओई इंजेक्टर(या एक PoE-सक्षम स्विच) और इसके द्वारा निकाला गयापीओई स्प्लिटर(या बिजली से चलने वाले उपकरण में ही निर्मित हो)।

डेटा कैसे सुरक्षित रहता है? डीसी पावर को इस प्रकार लगाया जाता हैकॉमन-मोड वोल्टेजइसका अर्थ है कि एक जोड़ी के दोनों तारों पर समान वोल्टेज लगाया जाता है। हालाँकि, डेटा सिग्नलअंतरएक तार पर वोल्टेज बढ़ जाता है जबकि दूसरे पर घट जाता है। रिसीविंग उपकरण एक ट्रांसफार्मर का उपयोग करता है जो कॉमन-मोड डीसी को ब्लॉक कर देता है लेकिन डिफरेंशियल डेटा को पास होने देता है। जादुई, लेकिन वास्तविक।

3. यूएसबी-सी: आपके लैपटॉप के लिए पावर और डेटा

आपका नया लैपटॉप शायद एक छोटे USB-C कनेक्टर के ज़रिए चार्ज होता है। वह एक ही केबल दोनों को चार्ज करती है।उच्च शक्ति (48 वोल्ट पर 240 वाट तक)औरहाई-स्पीड डेटा (USB4 के लिए 40 Gbps तक)कैसे? USB-C केबल में कई तार होते हैं: हाई-स्पीड डेटा (सुपर स्पीड लेन) के लिए अलग-अलग जोड़े, और पावर (VBUS और ग्राउंड) के लिए अलग-अलग तार। हालांकि, एक ही तार के भीतर भी, USB पावर डिलीवरी (USB-PD) एक संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करती है।सीसी (कॉन्फ़िगरेशन चैनल)वोल्टेज और करंट पर बातचीत करने के लिए पिन - डेटा और पावर साझा करने का एक रूप।

PoE के विपरीत, USB-C में आमतौर पर अलग-अलग पावर वायर का उपयोग होता है, इसलिए डेटा और पावर एक ही कॉपर स्ट्रैंड को साझा नहीं करते हैं। लेकिन उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से, यह एक ही केबल, एक ही कनेक्टर है, और यह सभी काम करता है।

4. समाक्षीय केबल: रिमोट एम्पलीफायरों को पावर प्रदान करना

यदि आपके पास सैटेलाइट टीवी डिश या केबल मॉडेम है, तो सिग्नल लाने वाला समाक्षीय केबल ही डेटा भी भेजता है।उसी तार को बिजली प्रदान करेंडिश पर लगे लो-नॉइज़ ब्लॉक (LNB) या स्ट्रीट कैबिनेट में लगे एम्पलीफायर से कनेक्ट करना। इसे लो-नॉइज़ ब्लॉक (LNB) कहा जाता है।रिमोट पावरिंगयाप्रेत शक्ति(आरएफ के लिए)।

इस तकनीक में, कोएक्सियल केबल के मध्य कंडक्टर पर डीसी वोल्टेज (आमतौर पर 13/18 वोल्ट) लगाया जाता है, जबकि बाहरी शील्ड ग्राउंड का काम करती है। आरएफ सिग्नल (टीवी चैनल, इंटरनेट डेटा) दोनों सिरों पर लगे कैपेसिटर से होकर गुजरता है – कैपेसिटर डीसी सिग्नल को रोकते हैं लेकिन उच्च आवृत्तियों को गुजरने देते हैं। डीसी वोल्टेज को एक इंडक्टर (कॉइल) द्वारा निकाला जाता है जो डीसी सिग्नल को गुजरने देता है लेकिन आरएफ सिग्नल को रोकता है। इससे एक ही कोएक्सियल केबल से आउटडोर यूनिट को पावर दी जा सकती है और साथ ही डेटा भेजा और प्राप्त किया जा सकता है।

5. क्या यह सुरक्षित है? शॉर्ट सर्किट का क्या होगा?

एक चिंता यह है: यदि डेटा और पावर एक ही तार साझा करते हैं, तो तार क्षतिग्रस्त या गीले हो जाने पर क्या होगा? PoE और इसी तरह के सिस्टम में शामिल हैंसंरक्षा विशेषताएं:

• शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा– खराबी का पता चलने पर इंजेक्टर करंट को सीमित कर देता है और सिस्टम को बंद कर देता है।

• पहचान और वर्गीकरण– बिजली चालू करने से पहले, इंजेक्टर यह सत्यापित करने के लिए एक छोटा परीक्षण संकेत भेजता है कि एक संगत उपकरण जुड़ा हुआ है। यह किसी भी यादृच्छिक केबल को बिजली नहीं देगा।

• एकांत– ट्रांसफार्मर और अन्य घटक डेटा पथ को डीसी वोल्टेज से अलग करते हैं।

ये प्रणालियाँ प्रमाणित हैंलोगों के लिए सुरक्षित(कम वोल्टेज, आमतौर पर <60 V डीसी) औरउपकरणों के लिए सुरक्षित(यदि आप किसी गैर-PoE डिवाइस को PoE पोर्ट में प्लग करते हैं तो कोई नुकसान नहीं होता है - डिवाइस बिजली को अनदेखा कर देता है)।

6. व्यावहारिक अनुप्रयोग जिनका आप हर दिन उपयोग करते हैं

• वीओआईपी डेस्क फ़ोन– एक ही ईथरनेट केबल नेटवर्क कनेक्शन और पावर दोनों प्रदान करती है – इसके लिए किसी पावर एडॉप्टर की आवश्यकता नहीं है।

• वाई-फाई एक्सेस प्वाइंट– ऐसी छतों पर लगाया जा सकता है जहां बिजली के आउटलेट कम हों; PoE इस समस्या का समाधान करता है।

• सुरक्षा कैमरे (आईपी कैमरे)– वीडियो, ऑडियो, पीटीजेड नियंत्रण और पावर के लिए एक ही केबल।

• प्रकाश नेतृत्व– स्मार्ट इमारतों में पीओई लाइटिंग सिस्टम लोकप्रिय हो रहे हैं।

• रास्पबेरी पाई और छोटे कंप्यूटर– कई मॉडल हैट या अंतर्निर्मित सर्किटरी के माध्यम से PoE को सपोर्ट करते हैं।

• उपग्रह दूरदर्शन– आपके सेट-टॉप बॉक्स से आने वाला कोएक्सियल केबल डिश पर लगे एलएनबी को पावर देता है।

7. सीमाएँ: हर चीज़ के लिए उपयुक्त नहीं

हालांकि सिंगल-केबल पावर+डेटा बेहद उपयोगी है, लेकिन यह हर अलग पावर कॉर्ड की जगह नहीं ले सकता:

• उच्च शक्ति– इलेक्ट्रिक हीटर, एयर कंडीशनर या इलेक्ट्रिक वाहन चार्जर को मोटे तारों की आवश्यकता होती है जो कम लागत में उच्च गति का डेटा भी नहीं ले जा सकते।

• बहुत लंबी दूरी– PoE की सीमा 100 मीटर (ईथरनेट मानक) तक सीमित है। इससे अधिक दूरी के लिए, अलग पावर केबल के साथ फाइबर ऑप्टिक्स की आवश्यकता होती है।

• विरासत उपकरण– पुराने उपकरणों में डेटा तारों से बिजली निकालने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं होते हैं।

फिर भी, कम बिजली खपत करने वाले कनेक्टेड उपकरणों (सेंसर, कैमरे, डिस्प्ले, एक्सेस प्वाइंट) की बढ़ती संख्या के लिए, इसकी सुविधा बेजोड़ है।

8. भविष्य के रुझान: अधिक शक्ति, तेज़ डेटा

मानकों में लगातार बदलाव हो रहे हैं:

• PoE++ (802.3bt)अब यह 90 वाट तक की शक्ति प्रदान करता है (जो एक लैपटॉप या छोटे टीवी के लिए पर्याप्त है)।

• यूएसबी-सी पीडी 3.1यह 240 वाट तक की शक्ति प्रदान करता है, जो अधिकांश लैपटॉप और मॉनिटर को चलाने में सक्षम है।

• एचडीबेसटीयह एक ही कैट केबल के माध्यम से 4K वीडियो, ऑडियो, ईथरनेट और पावर (100 W) भेजता है - इसका उपयोग डिजिटल साइनेज और प्रोजेक्टर के लिए किया जाता है।

भविष्य में, हम देख सकते हैंफाइबर पर संयुक्त बिजली और डेटाहाइब्रिड केबलों (बिजली के लिए तांबा, डेटा के लिए फाइबर) का उपयोग करना - लेकिन लेजर ऊर्जा का उपयोग करके वास्तविक "पावर ओवर फाइबर" अभी भी प्रायोगिक चरण में है।

एक ही केबल के ज़रिए बिजली और डेटा दोनों को भेजना कोई चमत्कार नहीं है – यह एक व्यावहारिक, सुरक्षित और तेज़ी से ज़रूरी होती जा रही तकनीक है। ट्रांसफॉर्मर, इंडक्टर और बेहतरीन डिज़ाइन का इस्तेमाल करके इंजीनियरों ने बिजली और सिग्नल के बीच के पुराने टकराव को सुलझा लिया है। आपके ऑफिस के VoIP फ़ोन से लेकर छत पर लगे सैटेलाइट डिश तक, स्कूल के वाई-फ़ाई एक्सेस पॉइंट से लेकर स्मार्ट बिल्डिंग की LED लाइट तक, एक ही केबल दोहरा काम कर रही है। इससे तांबे की बचत होती है, इंस्टॉलेशन आसान होता है और अव्यवस्था कम होती है। अगली बार जब आप अपने लैपटॉप या कैमरे में एक पतली सी केबल लगाएं, तो याद रखें: उस तार के अंदर बिजली और जानकारी एक साथ, चुपचाप और कुशलता से यात्रा कर रही हैं।

रुइयांग ग्रुप की प्रतिस्पर्धी उत्पाद श्रृंखला में शामिल हैं:

रुइयांग ग्रुप एक विविध औद्योगिक समूह है जो तारों और केबलों, विद्युत उपकरणों, विद्युत प्रतिष्ठानों और विद्युत सामग्रियों पर ध्यान केंद्रित करता है, साथ ही जैविक कृषि में भी संलग्न है। रुइयांग पवन, सौर, परमाणु और ऊर्जा भंडारण जैसे नए ऊर्जा क्षेत्रों के लिए विद्युत समाधानों के अनुसंधान एवं विकास, डिजाइन, निर्माण और संचालन सेवाओं में विशेषज्ञता रखता है। इसके मुख्य उत्पाद 30 श्रेणियों को कवर करते हैं, जिनमें 220kV तक के विद्युत केबल, खनन केबल, कंप्यूटर केबल, नियंत्रण केबल, अग्निरोधी केबल, फोटोवोल्टिक केबल, विशेष केबल और केबल सहायक उपकरण शामिल हैं, जिनकी हजारों विशिष्टताएं उपलब्ध हैं।

• एलवी और एचवी एक्सएलपीई इन्सुलेटेड पावर केबल

• पीवीसी इन्सुलेटेड पावर केबल

• कम धुआं, कम हैलोजन वाला अग्निरोधी केबल

• अग्निरोधी केबल

• एल्यूमीनियम मिश्र धातु केबल

• लचीला कैबटायर केबल

• ओवरहेड केबल

• नियंत्रण केबल

• सिलिकॉन रबर केबल