صفحه گرمایش با کنترلر دیجیتال PID یا اتصال اینترنت اشیا حاوی ریزپردازنده ها و منابع تغذیه سوئیچینگ است که می تواند تداخل الکترومغناطیسی را منتشر کند. برعکس، باید از تداخل ماشین آلات مجاور مصون باشد. حصول اطمینان از کنترل صفحه گرمایش مطابق با EMC از رفتار نامنظم جلوگیری می کند و از اختلال در سایر تجهیزات صفحه جلوگیری می کند.
درک دو طرف EMC
سازگاری الکترومغناطیسی در صفحات گرمایش دو الزام متمایز را برطرف می کند. اولین مورد انتشار گازهای گلخانه ای است - محدود کردن میزان نویز تابشی یا هدایت شده تولید شده توسط الکترونیک داخلی صفحه. دوم مصونیت است - اطمینان از اینکه صفحه به درستی کار می کند وقتی در معرض میدان های الکترومغناطیسی خارجی موتورها، درایوهای فرکانس متغیر یا فرستنده های بی سیم در همان مرکز قرار می گیرد.
بدون طراحی مناسب EMC، صفحه گرمایش ممکن است باعث اختلال در عملکرد ابزارهای مجاور شود یا برعکس، ممکن است از خوانش دمای کاذب، ناپایداری حلقه کنترل یا حتی خاموش شدن کامل هنگامی که یک رادیو لیفتراک یا یک دستگاه جوش در نزدیکی کار میکند، رنج ببرد.
روش های کلیدی برای دستیابی به انطباق EMC
سه تکنیک اصلی در صفحات گرمایشی با کنترلهای الکترونیکی اعمال میشود: فیلتر کردن، محافظ، و چیدمان بهینهشده برد مدار چاپی (PCB). هر کدام مسیر متفاوتی از تداخل را نشان می دهد.
فیلتر EMI
انتشار گازهای گلخانه ای در امتداد کابل های منبع تغذیه حرکت می کند. مهرهها و خازنهای فریت که روی خطوط ورودی برق قرار میگیرند، صدای فرکانس{1} بالا تولید شده توسط سوئیچینگ منابع تغذیه و پردازندههای دیجیتال را سرکوب میکنند. یک فیلتر ورودی معمولی از چوک های حالت معمولی ترکیب شده با خازن های X و Y تشکیل شده است. این قطعات از خروج صدای دستگاه از طریق سیم برق جلوگیری میکنند و در عین حال از ورود نویزهای خارجی به مدار کنترل جلوگیری میکنند.
محافظ
انتشار تشعشع - سر و صدایی که در هوا حرکت می کند - با استفاده از محفظه های فلزی یا پوشش های رسانا مهار می شود. محفظه صفحه گرمایش، اگر از فلز ساخته شده باشد، در صورت اتصال مناسب به عنوان قفس فارادی عمل می کند. برای محفظه های پلاستیکی، یک پوشش اسپری رسانا یا پوشش فویل روی سطح داخلی به همین منظور عمل می کند. محافظ به ویژه در فرکانس های بالاتر از 30 مگاهرتز، جایی که ردیابی برد PC و کابل های متصل به عنوان آنتن های ناخواسته عمل می کنند، موثر است.
چیدمان PCB
چیدمان مناسب PCB مقرون به صرفه ترین{0}}معیار EMC است. خطوط ساعت با سرعت بالا و گره های سوئیچینگ کوتاه نگه داشته می شوند و از ورودی های حساس آنالوگ (مانند ترموکوپل یا مسیرهای سیگنال RTD) دور می شوند. یک صفحه زمین پیوسته مساحت حلقه را کاهش میدهد و یک مسیر بازگشت امپدانس پایین-برای جریانهای فرکانس{5}بالا فراهم میکند. آثار بحرانی اغلب بر روی لایههای داخلی بین زمین و هواپیماهای قدرت قرار میگیرند تا میدانهای الکترومغناطیسی را در خود جای دهند.
در طرحهایی با کنترلهای دیجیتال، جداسازی دقیق بخشهای دیجیتال پر سر و صدا از بخشهای آنالوگ بیصدا، مانع از اتصال داخلی میشود که در غیر این صورت نیاز به فیلتر اضافی دارد.
استانداردهای EMC مربوطه
صفحات گرمایش با کنترل های الکترونیکی باید الزامات نظارتی منطقه ای را برآورده کنند. برای ایالات متحده، محدودیتهای FCC قسمت 15 از دستگاههای دیجیتال تشعشع و انتشار میکردند. در اتحادیه اروپا، EN 55011 (برای تجهیزات صنعتی، علمی و پزشکی) یا EN 55014 (برای لوازم خانگی) اعمال می شود. تست ایمنی معمولاً توسط استانداردهای سری IEC 61000-4 کنترل میشود که شامل آزمایشهای تخلیه الکترواستاتیک (ESD)، میدان RF تشعشعی و آزمایشهای گذرا سریع الکتریکی (EFT) میشود.
تست انطباق شامل آزمایشگاههای تخصصی است که در آن آنتنهای کالیبرهشده، شبکههای تثبیت امپدانس خط (LISN) و ژنراتورهای سیگنال برای تأیید میزان انتشار و ایمنی استفاده میشوند.
طراحی برای EMC - نکات کاربردی برای مهندسان
هنگام طراحی یا تعیین صفحه گرمایش با کنترل های الکترونیکی، اقدامات زیر به طور قابل توجهی عملکرد EMC را بهبود می بخشد:
مدارهای snubber (شبکههای مقاومتی-خازن) را در خروجیهای رله حالت جامد- (SSR) اضافه کنید. SSR هایی که برق متناوب را سوئیچ می کنند لبه های ولتاژ شیب دار ایجاد می کنند که اگر به درستی مهار نشود، EMI هدایت شده تولید می کند.
دانه های فریت را روی تمام خطوط ورودی/خروجی بلندتر از 30 سانتی متر، از جمله سیم های سنسور دما و کابل های ارتباطی قرار دهید.
برای لغو تداخل مغناطیسی القایی از سیمکشیهای جفت تابیده برای اتصالات ترموکوپل و RTD استفاده کنید.
یک ترمینال اتصال زمین اختصاصی روی شاسی، با اتصال اندوکتانس پایین-از صفحه زمین PCB به محفظه ارائه دهید.
از دوشاخه های زمینی خودداری کنید مگر اینکه از یک مانع جداسازی شفاف (مثلاً کوپلر نوری) استفاده شود. یک صفحه زمین جامد برای اکثر طرحهای سیگنال مختلط ترجیح داده میشود.
محل ورودی برق AC را تا حد امکان نزدیک به فیلتر ورودی قرار دهید و سیمکشی خروجی فیلتر را از سیمکشی فیلتر نشده جدا نگه دارید.
توجه ویژه: رلههای حالت جامد-
صفحات گرمایش اغلب از SSR برای کنترل برق AC به المنت گرمایشی استفاده می کنند. هر بار که SSR در -تقاطع صفر (یا در کنترل زاویه{2}} فاز، در نقاط دلخواه در شکل موج AC)، یک افزایش سریع-گذر ولتاژ زمانی رخ میدهد. بدون سرکوب، این گذراها می توانند تابش کنند و نویز را در محدوده فرکانس وسیعی هدایت کنند. یک شبکه snubber به درستی طراحی شده در سراسر پایانه های خروجی SSR انتقال ولتاژ را کند می کند و زنگ را جذب می کند و EMI را به طور چشمگیری کاهش می دهد.
روش تست انطباق
تأیید EMC از یک توالی تعریف شده پیروی می کند. ابتدا، انتشارات تشعشع شده در یک محفظه نیمه{1}}آنکویک با صفحه گرمایش با حداکثر توان اندازه گیری می شود. دوم، انتشار گازهای گلخانه ای در خط ورودی برق اندازه گیری می شود. سوم، آزمایشهای ایمنی اختلالات خارجی را اعمال میکنند - مانند میدانهای تابشی 3 V/m یا 10 V/m، تخلیههای ESD، و ترکیدگی در کابلهای برق یا سیگنال - در حالی که ثبات کنترل دمای صفحه کنترل میشود. گذراندن این تست ها صفحه گرمایش را برای نشان CE یا گواهی FCC واجد شرایط می کند.
نتیجه گیری
انطباق با EMC تضمین می کند صفحه گرمایش به طور قابل اعتماد در یک محیط صنعتی پر سر و صدا بدون ایجاد تداخل در تجهیزات مجاور کار می کند. ترکیبی از فیلتر EMI، محافظ فلزی یا پوشش داده شده، و چیدمان منظم PCB به مسیرهای نویز هدایت شده و تابشی میپردازد. اقدامات اضافی مانند snubbers برای رلههای حالت جامد-و اتصال به زمین دقیق عملکرد را بیشتر میکنند. کنترلهای الکترونیکی مدرن - با ریزپردازندههای سریع، اتصال بیسیم و تنظیم دقیق - نیاز به طراحی عمدی EMC از اولین مرحله شماتیک دارند. هنگامی که این اصول به درستی اعمال شوند، صفحه گرمایش به یک همسایه بی صدا در کف کارخانه و ابزاری قابل اعتماد برای پردازش حرارتی دقیق تبدیل می شود.
