Essendo l'attrezzatura principale del trasporto verticale, la sicurezza operativa e la stabilità degli ascensori sono direttamente correlate alla sicurezza del personale. Nel sistema dell'ascensore, il quadro di controllo è il "cervello" responsabile di ricevere istruzioni, azionare i motori, regolare i meccanismi delle porte e altre operazioni chiave. Tuttavia, nell'ambiente operativo degli ascensori sono presenti numerose interferenze elettromagnetiche - impulsi istantanei dall'avvio del motore-, radiazioni ad alta-frequenza provenienti dai convertitori di frequenza, fluttuazioni di tensione dalle reti elettriche esterne e interferenze di segnale provenienti da altre apparecchiature elettriche nello stesso edificio. Tutto ciò può causare disturbi nel segnale della scheda di controllo, ritardi nei comandi o addirittura guasti, con conseguenti rischi per la sicurezza come l'arresto improvviso dell'ascensore e la falsa apertura della porta. Pertanto, le prestazioni EMC del quadro di controllo dell'ascensore sono diventate un indicatore chiave per garantire il funzionamento sicuro degli ascensori.
1, Affrontare la sfida: requisiti fondamentali EMC affrontati dai quadri di controllo degli ascensori
Le prestazioni EMC del quadro di controllo dell'ascensore devono soddisfare sia i requisiti di "anti-interferenza" che di "non-interferenza": da un lato, dovrebbe essere in grado di resistere alle interferenze elettromagnetiche esterne e garantire il normale funzionamento del proprio circuito; D'altra parte, la radiazione elettromagnetica generata da sola non può influenzare il funzionamento di altri componenti o apparecchiature periferiche dell'impianto di ascensore, come sensori, moduli di comunicazione, ecc., che devono essere evitati da interferenze. Dal punto di vista dell’elaborazione, i requisiti fondamentali sono concentrati in tre dimensioni:
Innanzitutto, la capacità di resistere alle interferenze conduttive. Quando le apparecchiature ad alta-potenza come i motori degli ascensori e i convertitori di frequenza sono in funzione, trasmettono segnali di interferenza ad alta-frequenza al quadro di controllo attraverso le linee elettriche. Se il PCB della scheda di controllo non viene elaborato correttamente, l'interferenza invaderà il chip principale, causando errori di esecuzione delle istruzioni. La prossima è la capacità di resistere alle interferenze delle radiazioni. Il cablaggio all'interno del pozzo dell'ascensore è denso e la distanza tra il quadro di controllo e il motore e le linee elettriche è relativamente ridotta, rendendolo suscettibile all'energia elettromagnetica irradiata da queste linee. Soprattutto durante il funzionamento ad alta-velocità dell'ascensore, la radiazione ad alta-frequenza generata dal convertitore di frequenza potrebbe penetrare nell'involucro della scheda di controllo e interferire con la trasmissione del segnale. Infine, c’è l’autocontrollo delle radiazioni. Il circuito dell'orologio e la linea del segnale ad alta-velocità sulla scheda di controllo generano radiazioni elettromagnetiche durante il funzionamento. Se la radiazione supera lo standard, potrebbe interferire con il sistema di comunicazione dell'ascensore, come le apparecchiature di comunicazione nell'auto, e persino interferire con altri dispositivi elettronici nell'edificio.
2, Ottimizzazione del processo: soluzione di elaborazione per le prestazioni EMC del pannello di controllo dell'ascensore
In risposta ai requisiti EMC dei quadri di controllo degli ascensori, iniziamo con aspetti chiave come il layout del PCB, il cablaggio, la messa a terra e la schermatura e creiamo un processo completo di ottimizzazione EMC del processo per ridurre i rischi di interferenze elettromagnetiche dalla fonte.
(1) Pianificazione del layout: zonizzazione scientifica per ridurre l'accoppiamento delle interferenze
Il layout del PCB è il fondamento della protezione EMC e un layout ragionevole può ridurre significativamente l'accoppiamento delle interferenze tra i diversi moduli del circuito. Adottiamo il principio della "zonizzazione funzionale" per dividere la scheda di controllo in tre aree principali: l'"area elettrica forte" comprende circuiti di azionamento del motore, moduli di potenza, ecc., l'"area elettrica debole" copre chip centrali, circuiti di elaborazione del segnale, ecc. e l'"area di comunicazione" comprende interfacce di comunicazione RS485, moduli wireless, ecc. Mantenere una distanza di sicurezza sufficiente tra ciascun distretto per evitare la radiazione diretta di segnali di interferenza da circuiti elettrici forti a circuiti elettrici deboli. Allo stesso tempo, i componenti ad alta-frequenza come gli oscillatori a cristallo e i chip dell'orologio dovrebbero essere tenuti lontani da componenti sensibili come i chip di conversione da analogico a-digitale dell'ADC e le interfacce dei sensori, mentre i condensatori di filtraggio dell'alimentazione e i condensatori di disaccoppiamento dovrebbero essere posizionati vicino ai pin di alimentazione del chip per formare un "anello di alimentazione locale" e ridurre la conduzione delle interferenze sulle linee elettriche.
(2) Processo di cablaggio: controllo preciso delle interferenze nella trasmissione del segnale
Il processo di cablaggio influisce direttamente sulla capacità anti-interferenza e sul livello di radiazione del segnale. Per le linee di segnale ad alta-velocità come le linee di comunicazione tra chip di controllo e convertitori di frequenza, utilizziamo un cablaggio di "adattamento dell'impedenza" - calcolando l'impedenza caratteristica della linea, controlliamo la larghezza, lo spessore e la distanza dal piano di massa di riferimento del cablaggio per garantire che la deviazione dell'impedenza sia controllata entro ± 10% ed evitare interferenze causate dalla riflessione del segnale. Allo stesso tempo, il processo della "linea di distribuzione differenziale" viene utilizzato per elaborare segnali sensibili come segnali dell'encoder e segnali del sensore, consentendo di disporre coppie differenziali di uguale lunghezza, equidistanti e parallele, utilizzando le caratteristiche di interferenza di modo comune anti-comune dei segnali differenziali per compensare l'interferenza della radiazione esterna. Inoltre, dovrebbe essere esercitato uno stretto controllo sul cablaggio delle linee elettriche e di terra. - Per le linee elettriche dovrebbe essere utilizzato un foglio di rame largo per ridurre l'impedenza della linea e minimizzare le interferenze causate dalle fluttuazioni di corrente; Il filo di terra adotta il metodo "messa a terra a stella" o "messa a terra a zona" per separare la forte corrente di terra, la terra del segnale e la terra di schermatura, evitando la diafonia della corrente di interferenza tra diversi circuiti di terra.
(3) Messa a terra e schermatura: costruzione di barriere di protezione elettromagnetica
La messa a terra è un mezzo fondamentale per sopprimere le interferenze elettromagnetiche. Miglioriamo la capacità anti-interferenza della scheda di controllo ottimizzando il trattamento di messa a terra del PCB. Nell'elaborazione PCB multi-strato, viene impostato un "piano di terra" dedicato per collegare direttamente tutti i pin di terra al piano di terra, abbreviare il percorso di terra, ridurre la resistenza di terra e scaricare rapidamente la corrente di interferenza. Per le aree con forti interferenze ad alta{5}}frequenza, come i circuiti di interfaccia del convertitore di frequenza, viene utilizzato un metodo di "messa a terra tramite array" per disporre in modo denso i passaggi di messa a terra intorno all'area, formando un "muro di schermatura elettromagnetica" per impedire che le interferenze ad alta-frequenza si irradino o penetrino verso l'esterno.
Inoltre, per scenari di forti interferenze elettromagnetiche esterne, forniamo soluzioni di elaborazione della schermatura a livello PCB - utilizzando "coperture di schermatura metallica" in aree sensibili come l'area del chip principale della scheda di controllo. La copertura di schermatura è strettamente collegata al piano di massa del PCB tramite adesivo conduttivo, formando una cavità di schermatura elettromagnetica completa in grado di attenuare le interferenze delle radiazioni esterne di oltre 20 dB. Allo stesso tempo, componenti di filtraggio EMC come induttori di modo comune e condensatori di sicurezza sono installati sull'interfaccia di alimentazione, sull'interfaccia di comunicazione e su altre parti dell'interfaccia del PCB per sopprimere le interferenze condotte attraverso i circuiti di filtraggio e garantire che le interferenze esterne non possano entrare nella scheda di controllo attraverso l'interfaccia.
3, Controllo qualità: verifica completa del processo di conformità delle prestazioni EMC
Le prestazioni EMC dei quadri di controllo degli ascensori sono direttamente correlate alla sicurezza operativa. Pertanto, abbiamo istituito un sistema di controllo qualità EMC dell'intero processo che copre la "pre-pianificazione dell'elaborazione dei prodotti finiti" per garantire che ciascuna scheda di controllo sia conforme allo standard internazionale EMC per le apparecchiature elettriche per ascensori IEC61800-3 e agli standard nazionali pertinenti come GB/T17799.2.
Nella fase di pianificazione iniziale, viene utilizzato un software di simulazione EMC professionale per condurre analisi pre-simulazione sul layout e sul cablaggio del PCB, simulare scenari di interferenza elettromagnetica, identificare in anticipo potenziali rischi EMC e ottimizzare le soluzioni. Durante la lavorazione vengono rigorosamente controllati parametri chiave del processo come la qualità della saldatura delle vie di messa a terra, la planarità di installazione delle coperture schermanti e l'affidabilità della saldatura dei componenti filtranti. Attraverso l'ispezione ottica automatica AOI, l'ispezione a raggi X- e altre apparecchiature, si garantisce che la saldatura sia priva di saldature virtuali e false saldature e che il collegamento di messa a terra sia saldo.
Nella fase di test del prodotto finito, la scheda di controllo viene inviata a un laboratorio EMC professionale per test completi. Solo quando tutti gli elementi di prova soddisfano i requisiti standard è possibile spedire la scheda di controllo, garantendo che i prodotti consegnati ai clienti abbiano prestazioni EMC affidabili.