Là thiết bị cốt lõi của vận tải dọc, độ an toàn và ổn định khi vận hành của thang máy liên quan trực tiếp đến sự an toàn của nhân viên. Trong hệ thống thang máy, bảng điều khiển là “bộ não” chịu trách nhiệm tiếp nhận chỉ dẫn, điều khiển động cơ, điều hòa cửa máy và các hoạt động quan trọng khác. Tuy nhiên, có một lượng lớn nhiễu điện từ trong môi trường vận hành của thang máy - xung tức thời khi khởi động động cơ-lên, bức xạ tần số cao-từ bộ biến tần, dao động điện áp từ lưới điện bên ngoài và nhiễu tín hiệu từ các thiết bị điện khác trong cùng tòa nhà. Tất cả những điều này có thể gây ra rối loạn tín hiệu bảng điều khiển, trì hoãn lệnh hoặc thậm chí hỏng hóc, dẫn đến các mối nguy hiểm về an toàn như thang máy dừng đột ngột và mở cửa sai. Do đó, hiệu suất EMC của bảng điều khiển thang máy đã trở thành một chỉ số quan trọng để đảm bảo thang máy vận hành an toàn.
1, Đối mặt với thách thức: Các yêu cầu cốt lõi của EMC mà Ban kiểm soát thang máy phải đối mặt
Hiệu suất EMC của bảng điều khiển thang máy cần phải đáp ứng cả hai yêu cầu "chống{0}}nhiễu" và "không{1}}nhiễu": một mặt, nó phải có khả năng chống nhiễu điện từ bên ngoài và đảm bảo mạch điện của chính nó hoạt động bình thường; Mặt khác, bức xạ điện từ do chính nó tạo ra không thể ảnh hưởng đến hoạt động của các bộ phận hoặc thiết bị ngoại vi khác trong hệ thống thang máy như cảm biến, mô-đun liên lạc, v.v., cần tránh nhiễu. Từ góc độ xử lý, các yêu cầu cốt lõi tập trung vào ba chiều:
Đầu tiên là khả năng chống nhiễu dẫn điện. Khi các thiết bị có công suất cao-như động cơ thang máy và bộ biến tần hoạt động, chúng sẽ truyền tín hiệu nhiễu tần số-cao đến bảng điều khiển thông qua đường dây điện. Nếu PCB của bo mạch điều khiển không được xử lý đúng cách, nhiễu sẽ xâm nhập vào chip lõi, gây ra lỗi thực thi lệnh. Tiếp đến là khả năng chống nhiễu bức xạ. Hệ thống dây điện bên trong trục thang máy dày đặc, khoảng cách giữa bảng điều khiển với động cơ và đường dây điện tương đối gần nên dễ bị ảnh hưởng bởi năng lượng điện từ do các đường dây này tỏa ra. Đặc biệt là trong quá trình thang máy- vận hành ở tốc độ cao, bức xạ tần số cao- do bộ biến tần tạo ra có thể xuyên qua vỏ bảng điều khiển và cản trở việc truyền tín hiệu. Cuối cùng là khả năng tự kiểm soát bức xạ. Mạch đồng hồ và đường tín hiệu tốc độ cao trên bảng điều khiển tạo ra bức xạ điện từ trong quá trình hoạt động. Nếu bức xạ vượt quá tiêu chuẩn, nó có thể gây nhiễu hệ thống liên lạc của thang máy, chẳng hạn như thiết bị liên lạc trong ô tô, thậm chí gây nhiễu các thiết bị điện tử khác trong tòa nhà.
2, Tối ưu hóa quy trình: Giải pháp xử lý hiệu suất EMC của Bảng điều khiển thang máy
Để đáp ứng các yêu cầu EMC của bảng điều khiển thang máy, chúng tôi bắt đầu với các khía cạnh chính như bố trí PCB, nối dây, nối đất và che chắn, đồng thời tạo ra một quy trình tối ưu hóa EMC đầy đủ để giảm rủi ro nhiễu điện từ từ nguồn.
(1) Quy hoạch bố trí: phân vùng khoa học để giảm nhiễu ghép
Bố cục PCB là nền tảng của việc bảo vệ EMC và cách bố trí hợp lý có thể giảm đáng kể khả năng ghép nhiễu giữa các mô-đun mạch khác nhau. Chúng tôi áp dụng nguyên tắc bố trí "phân vùng chức năng" để chia bảng điều khiển thành ba khu vực chính: "Khu vực điện mạnh" bao gồm các mạch điều khiển động cơ, mô-đun nguồn, v.v., "Khu vực điện yếu" bao gồm các chip lõi, mạch xử lý tín hiệu, v.v. và "Khu vực giao tiếp" bao gồm các giao diện truyền thông RS485, mô-đun không dây, v.v. Duy trì khoảng cách an toàn vừa đủ giữa mỗi quận để tránh bức xạ trực tiếp của tín hiệu nhiễu từ mạch điện mạnh đến mạch điện yếu. Đồng thời, các thành phần tần số cao-như bộ dao động tinh thể và chip đồng hồ phải được đặt cách xa các thành phần nhạy cảm như chip chuyển đổi tín hiệu tương tự ADC-sang-kỹ thuật số và giao diện cảm biến, đồng thời nên đặt các tụ lọc nguồn và tụ điện tách rời gần các chân nguồn của chip để tạo thành "vòng cung cấp điện cục bộ" và giảm sự dẫn nhiễu trên đường dây điện.
(2) Quá trình nối dây: kiểm soát chính xác nhiễu truyền tín hiệu
Quá trình nối dây ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống nhiễu và mức bức xạ của tín hiệu. Đối với-các đường tín hiệu tốc độ cao chẳng hạn như đường liên lạc giữa chip điều khiển và bộ biến tần, chúng tôi sử dụng hệ thống dây điện "khớp trở kháng" - bằng cách tính toán trở kháng đặc tính của đường dây, chúng tôi kiểm soát chiều rộng, độ dày và khoảng cách từ mặt phẳng đất tham chiếu của hệ thống dây để đảm bảo rằng độ lệch trở kháng được kiểm soát trong phạm vi ± 10% và tránh nhiễu do phản xạ tín hiệu. Đồng thời, quy trình "đường phân phối vi sai" được sử dụng để xử lý các tín hiệu nhạy cảm như tín hiệu bộ mã hóa và tín hiệu cảm biến, cho phép các cặp vi sai được sắp xếp theo chiều dài bằng nhau, cách đều và song song, sử dụng các đặc tính chống nhiễu chế độ chung của tín hiệu vi sai để bù nhiễu bức xạ bên ngoài. Ngoài ra, cần thực hiện kiểm soát chặt chẽ hệ thống dây điện và nên sử dụng lá đồng rộng - cho đường dây điện để giảm trở kháng đường dây và giảm thiểu nhiễu do dao động dòng điện gây ra; Dây nối đất áp dụng phương pháp "nối đất hình sao" hoặc "nối đất vùng" để tách mặt đất dòng điện mạnh, mặt đất tín hiệu và mặt đất che chắn, tránh nhiễu xuyên âm giữa các mạch nối đất khác nhau.
(3) Nối đất và che chắn: xây dựng hàng rào bảo vệ điện từ
Nối đất là một phương tiện chính để triệt tiêu nhiễu điện từ. Chúng tôi nâng cao khả năng chống nhiễu của bảng điều khiển bằng cách tối ưu hóa cách xử lý nối đất PCB. Trong quá trình xử lý PCB nhiều{3}}lớp, một "mặt đất" chuyên dụng được thiết lập để kết nối trực tiếp tất cả các chân nối đất với mặt phẳng đất, rút ngắn đường nối đất, giảm điện trở nối đất và nhanh chóng xả dòng nhiễu. Đối với các khu vực có nhiễu tần số-cao mạnh chẳng hạn như mạch giao diện bộ biến tần, phương pháp "nối đất qua mảng" được sử dụng để bố trí dày đặc các lỗ nối đất xung quanh khu vực, tạo thành một "bức tường chắn điện từ" để ngăn nhiễu tần số cao-bức xạ hoặc xâm lấn ra bên ngoài.
Ngoài ra, đối với các tình huống nhiễu điện từ mạnh bên ngoài, chúng tôi cung cấp các giải pháp xử lý che chắn mức PCB - bằng cách sử dụng "vỏ che chắn kim loại" ở những khu vực nhạy cảm như khu vực chip lõi của bảng điều khiển. Vỏ che chắn được kết nối chặt chẽ với mặt đất PCB thông qua chất kết dính dẫn điện, tạo thành một khoang che chắn điện từ hoàn chỉnh có thể làm giảm nhiễu bức xạ bên ngoài hơn 20dB. Đồng thời, các thành phần lọc EMC như cuộn cảm chế độ chung và tụ điện an toàn được lắp đặt tại giao diện nguồn, giao diện truyền thông và các bộ phận giao diện khác của PCB để triệt tiêu nhiễu dẫn qua các mạch lọc và đảm bảo nhiễu từ bên ngoài không thể xâm nhập vào bảng điều khiển thông qua giao diện.
3, Kiểm soát chất lượng: Xác minh toàn bộ quá trình tuân thủ hiệu suất EMC
Hiệu suất EMC của bảng điều khiển thang máy liên quan trực tiếp đến an toàn vận hành. Do đó, chúng tôi đã thiết lập một hệ thống kiểm soát chất lượng EMC đầy đủ quy trình bao gồm "lập kế hoạch trước khi xử lý thành phẩm" để đảm bảo rằng mỗi bảng điều khiển đều tuân thủ tiêu chuẩn EMC của thiết bị điện thang máy IEC61800-3 quốc tế và các tiêu chuẩn trong nước có liên quan như GB/T17799.2.
Trong giai đoạn lập kế hoạch ban đầu, phần mềm mô phỏng EMC chuyên nghiệp được sử dụng để tiến hành phân tích mô phỏng trước về bố trí và nối dây PCB, mô phỏng các tình huống nhiễu điện từ, xác định trước các rủi ro EMC tiềm ẩn và tối ưu hóa các giải pháp. Trong quá trình xử lý, các thông số quy trình chính như chất lượng hàn của các lỗ nối đất, độ phẳng lắp đặt của vỏ che chắn và độ tin cậy hàn của các bộ phận lọc đều được kiểm soát chặt chẽ. Thông qua kiểm tra quang học tự động AOI, kiểm tra bằng tia X- và các thiết bị khác, mối hàn được đảm bảo không có hàn ảo và hàn giả, đồng thời kết nối nối đất chắc chắn.
Ở giai đoạn thử nghiệm thành phẩm, bảng điều khiển được gửi đến phòng thí nghiệm EMC chuyên nghiệp để thử nghiệm toàn diện. Chỉ khi tất cả các hạng mục thử nghiệm đều đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn thì bảng điều khiển mới được xuất xưởng, đảm bảo rằng sản phẩm giao đến tay khách hàng có hiệu suất EMC đáng tin cậy.