Jako podstawowe wyposażenie transportu pionowego, bezpieczeństwo działania i stabilność wind są bezpośrednio związane z bezpieczeństwem personelu. W systemie windy tablica sterownicza jest „mózgiem” odpowiedzialnym za otrzymywanie instrukcji, sterowanie silnikami, regulację maszyn drzwiowych i inne kluczowe operacje. Jednakże w środowisku pracy wind występuje duża ilość zakłóceń elektromagnetycznych ({2}} chwilowe impulsy od-uruchomienia silnika,-promieniowanie o wysokiej częstotliwości z przetwornic częstotliwości, wahania napięcia z zewnętrznych sieci energetycznych oraz zakłócenia sygnału pochodzące od innych urządzeń elektrycznych w tym samym budynku. Wszystko to może powodować zakłócenia sygnału tablicy sterującej, opóźnienie polecenia, a nawet awarię, co prowadzi do zagrożeń bezpieczeństwa, takich jak nagłe zatrzymanie windy i fałszywe otwarcie drzwi. Dlatego też działanie EMC płyty sterującej windami stało się kluczowym wskaźnikiem zapewniającym bezpieczną pracę wind.
1, Stawianie czoła wyzwaniu: Podstawowe wymagania EMC, przed którymi stoją tablice sterujące windami
Wydajność EMC płyty sterującej windy musi spełniać zarówno wymogi „przeciwdziałania-zakłóceniom”, jak i „braku-zakłóceń”: z jednej strony powinna być w stanie przeciwstawić się zewnętrznym zakłóceniom elektromagnetycznym i zapewnić normalne działanie własnego obwodu; Z drugiej strony generowane przez siebie promieniowanie elektromagnetyczne nie może wpływać na działanie innych elementów lub urządzeń peryferyjnych systemu windy, takich jak czujniki, moduły komunikacyjne itp., które należy chronić przed zakłóceniami. Z punktu widzenia przetwarzania podstawowe wymagania skupiają się w trzech wymiarach:
Po pierwsze, odporność na zakłócenia przewodzące. Gdy pracują urządzenia-o dużej mocy, takie jak silniki wind i przetwornice częstotliwości, będą one przesyłać sygnały zakłócające o wysokiej-częstotliwości do tablicy sterującej za pośrednictwem linii energetycznych. Jeśli płytka PCB płyty sterującej nie zostanie prawidłowo przetworzona, zakłócenia przedostaną się do układu rdzenia, powodując błędy w wykonywaniu instrukcji. Następną kwestią jest odporność na zakłócenia promieniowania. Okablowanie wewnątrz szybu windy jest gęste, a odległość między tablicą sterującą a silnikiem i liniami zasilającymi jest stosunkowo mała, co czyni windę podatną na energię elektromagnetyczną emitowaną przez te linie. Zwłaszcza podczas-szybkiej pracy windy-promieniowanie o wysokiej częstotliwości generowane przez przetwornicę częstotliwości może przedostać się przez obudowę tablicy sterującej i zakłócać transmisję sygnału. Wreszcie istnieje samokontrola promieniowania. Obwód zegara i szybka linia sygnałowa na płycie sterującej generują podczas pracy promieniowanie elektromagnetyczne. Jeśli promieniowanie przekroczy normę, może zakłócać działanie systemu komunikacyjnego windy, np. urządzeń komunikacyjnych w samochodzie, a nawet zakłócać pracę innych urządzeń elektronicznych w budynku.
2, Optymalizacja procesu: Rozwiązanie przetwarzające dla wydajności EMC płyty sterującej windą
W odpowiedzi na wymagania EMC dotyczące płytek sterujących windami zaczynamy od kluczowych aspektów, takich jak układ PCB, okablowanie, uziemienie i ekranowanie, a następnie tworzymy pełny proces optymalizacji EMC w celu zmniejszenia ryzyka zakłóceń elektromagnetycznych ze źródła.
(1) Planowanie układu: zagospodarowanie przestrzenne w celu ograniczenia sprzężeń zakłócających
Układ PCB jest podstawą ochrony EMC, a rozsądny układ może znacznie zmniejszyć sprzężenie interferencyjne pomiędzy różnymi modułami obwodów. Przyjmujemy zasadę układu „stref funkcjonalnych”, aby podzielić tablicę sterowniczą na trzy główne obszary: „silny obszar elektryczny” obejmuje obwody napędu silników, moduły mocy itp., „słaby obszar elektryczny” obejmuje chipy rdzenia, obwody przetwarzania sygnału itp., a „obszar komunikacyjny” obejmuje interfejsy komunikacyjne RS485, moduły bezprzewodowe itp. Należy zachować wystarczającą bezpieczną odległość między każdym obszarem, aby uniknąć bezpośredniego promieniowania sygnałów zakłócających z silnych obwodów elektrycznych do słabych obwodów elektrycznych. Jednocześnie komponenty o wysokiej-częstotliwości, takie jak oscylatory kwarcowe i chipy zegara, należy trzymać z dala od wrażliwych komponentów, takich jak chipy konwersji sygnału analogowego-na-cyfrowy ADC i interfejsy czujników, a kondensatory filtrujące moc i kondensatory odsprzęgające powinny być umieszczone w pobliżu styków zasilania chipa, aby utworzyć „lokalną pętlę zasilania” i zmniejszyć przewodzenie zakłóceń w liniach zasilających.
(2) Proces okablowania: precyzyjna kontrola zakłóceń transmisji sygnału
Proces okablowania ma bezpośredni wpływ na-zdolność przeciwzakłóceniową i poziom promieniowania sygnału. W przypadku-linii sygnałowych o dużej szybkości, takich jak linie komunikacyjne między układami sterującymi a przetwornicami częstotliwości, używamy okablowania „dopasowującego impedancję” - poprzez obliczenie impedancji charakterystycznej linii, kontrolujemy szerokość, grubość i odległość od odniesienia płaszczyzny uziemienia okablowania, aby zapewnić kontrolę odchylenia impedancji w zakresie ± 10% i uniknąć zakłóceń powodowanych przez odbicia sygnału. Jednocześnie proces „różnicowej linii dystrybucyjnej” jest wykorzystywany do przetwarzania wrażliwych sygnałów, takich jak sygnały z enkodera i sygnały z czujników, umożliwiając rozmieszczenie par różnicowych w jednakowej długości, w jednakowej odległości i równolegle, wykorzystując charakterystykę zakłóceń sygnału wspólnego sygnałów różnicowych w celu kompensacji zakłóceń promieniowania zewnętrznego. Ponadto należy zachować ścisłą kontrolę nad okablowaniem linii zasilających i uziemiających. - Na liniach energetycznych należy stosować szeroką folię miedzianą, aby zmniejszyć impedancję linii i zminimalizować zakłócenia spowodowane wahaniami prądu; W przewodzie uziemiającym zastosowano metodę „uziemienia gwiazdy” lub „uziemienia strefowego” w celu oddzielenia uziemienia o dużym natężeniu prądu, uziemienia sygnału i uziemienia ekranującego, unikając przesłuchu prądu zakłócającego pomiędzy różnymi obwodami uziemiającymi.
(3) Uziemienie i ekranowanie: budowanie elektromagnetycznych barier ochronnych
Uziemienie jest kluczowym sposobem tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych. Zwiększamy skuteczność przeciwzakłóceniową-płyty sterującej poprzez optymalizację uziemienia PCB. W przypadku wielo-warstwowego przetwarzania płytek PCB tworzona jest dedykowana „płaszczyzna uziemienia”, która bezpośrednio łączy wszystkie styki uziemienia z płaszczyzną uziemienia, skraca ścieżkę uziemienia, zmniejsza rezystancję uziemienia i szybko rozładowuje prąd zakłócający. W obszarach o silnych zakłóceniach-wysokiej częstotliwości, takich jak obwody interfejsu przetwornicy częstotliwości, stosuje się metodę „uziemienia za pomocą układu”, aby gęsto rozmieścić przelotki uziemiające wokół obszaru, tworząc „elektromagnetyczną ścianę ekranującą”, która zapobiega promieniowaniu lub przenikaniu zakłóceń o wysokiej-częstotliwości na zewnątrz.
Ponadto w przypadku zewnętrznych silnych zakłóceń elektromagnetycznych zapewniamy rozwiązania w zakresie ekranowania na poziomie płytki drukowanej - przy użyciu „metalowych osłon ekranujących” we wrażliwych obszarach, takich jak obszar rdzenia płyty sterującej. Osłona ekranująca jest ściśle połączona z płaszczyzną uziemienia PCB za pomocą przewodzącego kleju, tworząc kompletną wnękę ekranującą elektromagnetyczną, która może tłumić zakłócenia promieniowania zewnętrznego o ponad 20 dB. Jednocześnie elementy filtrujące EMC, takie jak cewki indukcyjne i kondensatory bezpieczeństwa, są instalowane na interfejsie zasilania, interfejsie komunikacyjnym i innych częściach interfejsu płytki drukowanej, aby tłumić zakłócenia przewodzone przez obwody filtrujące i zapewnić, że zakłócenia zewnętrzne nie będą mogły przedostać się do płyty sterującej przez interfejs.
3, Kontrola jakości: Pełna weryfikacja procesu zgodności działania EMC
Wydajność EMC tablic sterujących windami jest bezpośrednio związana z bezpieczeństwem operacyjnym. Dlatego wprowadziliśmy pełny proces kontroli jakości EMC obejmujący „wstępne planowanie przetwarzania gotowych produktów”, aby zapewnić, że każda płyta sterująca jest zgodna z międzynarodową normą IEC61800-3 dotyczącą urządzeń elektrycznych do wind EMC i odpowiednimi normami krajowymi, takimi jak GB/T17799.2.
Na wczesnym etapie planowania wykorzystywane jest profesjonalne oprogramowanie do symulacji EMC w celu przeprowadzenia wstępnej analizy symulacyjnej układu PCB i okablowania, symulacji scenariuszy zakłóceń elektromagnetycznych, wcześniejszej identyfikacji potencjalnych zagrożeń EMC i optymalizacji rozwiązań. Podczas przetwarzania ściśle kontrolowane są kluczowe parametry procesu, takie jak jakość spawania przelotek uziemiających, płaskość montażu osłon ekranujących i niezawodność spawania elementów filtrujących. Dzięki automatycznej inspekcji optycznej AOI, inspekcji rentgenowskiej i innemu sprzętowi, spawanie jest wolne od pozornych i fałszywych spawów, a połączenie uziemiające jest mocne.
Na etapie testowania gotowego produktu płytka sterująca wysyłana jest do profesjonalnego laboratorium EMC w celu kompleksowych testów. Płyta sterująca może zostać wysłana tylko wtedy, gdy wszystkie elementy testowane spełniają wymagania normy, co gwarantuje, że produkty dostarczane klientom charakteryzują się niezawodnym działaniem EMC.