一, fonts industrials i camins de propagació de la interferència electromagnètica
1. Fonts principals d’interferència
La interferència electromagnètica en entorns industrials presenta característiques de "Alta freqüència, camp fort i múltiples fonts", amb fonts d'interferència típiques incloent:
Inversor i sistema de motor: quan l’inversor condueix el motor mitjançant la modulació PWM, generarà harmònics de freqüència (10KHz-10MHz) d’alta - a la línia d’alimentació i cable de sortida. Per exemple, en una línia de producció d’una determinada planta de fabricació d’automòbils, un robot de soldadura impulsat per un convertidor de freqüència va causar parpelleig periòdic del codi de segment LCD dins d’un rang de 5 metres.
Equips de soldadura i espurna elèctrica: Durant el funcionament de la màquina de soldadura, la descàrrega d’arc generarà interferències de pols transitòries (la tensió màxima pot arribar a milers de volts), cosa que pot envair el circuit LCD mitjançant la radiació espacial o la conducció de la línia d’alimentació. Un estudi de cas d'una determinada fàbrica de construcció naval demostra que durant les operacions de soldadura, la taxa de defectes de caràcter dels mòduls de visualització del codi LCD del codi no protegit augmenta un 300%.
Dispositius de comunicació sense fils: hi ha un solapament harmònic entre la banda de freqüència de 2,4 GHz/5GHz de mòduls sense fils com ara Wi Fi, Bluetooth, Zigbee i LCD Controladors (normalment 10KHz-100KHz), que poden causar fallades tàctils o errors de dades.
Línies de transmissió d’alta tensió: el camp magnètic de freqüència de potència de 50Hz indueix corrents de remolí en el marc LCD, provocant una disminució del contrast de visualització i fins i tot les pantalles negres locals. El codi de segment LCD al corredor de tensió High - d'una determinada planta d'acer mostra una atenuació de brillantor del 40% quan funciona a càrrega completa.
2. Camí de propagació de la interferència
La interferència electromagnètica entra al sistema del codi de segment LCD a través dels camins següents:
Interferència realitzada: es propaga en les línies de potència i de senyal, com ara els harmònics del convertidor de freqüència que afecten l'estabilitat de l'alimentació d'alimentació LCD mitjançant una xarxa de potència compartida.
Interferència de radiació: mitjançant l'acoblament d'ones electromagnètiques espacials, com ara la radiació de freqüència de ràdio dels cables del motor que interfereixen directament amb els xips del controlador LCD.
Acoblament electrostàtic: el camp electrostàtic generat per l'equip de tensió alt - indueix la tensió d'interferència en el circuit LCD mitjançant un efecte capacitiu. En un estudi de cas d’una planta química, l’abocament electrostàtic va augmentar la taxa de dany dels ports de xip del conductor de LCD fins al 15%.
2, modes de falles típiques causades per interferències electromagnètiques
1. Mostra l’anormalitat
Pantalla blanca/blava: els senyals d’interferència envaeixen l’alimentació LCD (VDD/VSS) o la línia de restabliment (restabliment), fent que els registres interns del mòdul s’inicialitzin i el mòdul de visualització s’apagui. En un test de comptador intel·ligent, sota una intensitat de camp electromagnètica de 10V/m, la probabilitat que els mòduls LCD no tinguessin una pantalla blanca va assolir el 80%.
Intermitent i sacsejat: refresc de pantalla anormal causada per fluctuacions de la tensió d’alimentació o la interferència en els senyals de conducció. Una determinada funda de maquinària tèxtil mostra que quan el motor s’inicia i s’atura, la pantalla LCD mostra una freqüència baixa - de freqüència de 0,5Hz-5Hz, fent que l’operador jutgi malament l’estat de l’equip.
Personatge incompletesa i caràcters: la interferència amb la línia de senyal de control va donar lloc a la modificació dels paràmetres de registre. Durant les proves de compatibilitat electromagnètica d’un determinat sistema de control de màquines de modelat per injecció, la taxa d’incompletitud de caràcter LCD es va disparar del 0,2% al 12%.
2. Fallada de la funció
Mal funcionament del tacte: Per a la LCD segmentada amb la funció tàctil, els senyals d’interferència poden fer que el sensor tàctil desencadeni incorrectament o no tingui resposta. Una prova d’un sistema d’emmagatzematge intel·ligent va demostrar que a les zones de cobertura del senyal Wi Fi, la taxa d’error tàctil LCD va assolir el 23%.
Error de transmissió de dades: la interferència pertorba la comunicació en sèrie entre la LCD i la placa de control principal (com I2C, SPI), donant lloc a pèrdues o retards de les dades de visualització. En un cert cas d’electrònica d’automòbils, la interferència del bus pot causar un retard de més de 500ms en les actualitzacions de paràmetres de LCD, donant lloc a l’apagada de la línia de producció.
3. Danys de maquinari
L’exposició a llarg termini a camps electromagnètics forts pot danyar els circuits interns de les LCD a causa d’una sobretensió o sobrepassada. Un estudi de cas d’un sistema de control de parcs eòlics demostra que els mòduls de LCD sense mesures de blindatge tenen una taxa de dany de fins a un 35% després de 18 mesos de funcionament, amb els principals modes de fallada són la ruptura del port i el bloqueig electrostàtic.
3, Contrastes tècniques contra la interferència electromagnètica
1. Protecció a nivell de maquinari
Disseny de blindatge: adoptant una estructura de blindatge de capa multi -, com ara línies de senyal embolicades de paper de coure i anells magnètics de ferrita per suprimir la interferència de freqüència alta -. Un determinat fabricant d’equips mèdics atenua la interferència de radiació a 1/10 del seu valor original aplicant cautxú conductiu fora de la línia de conductor LCD.
Circuit de filtre: connecteu un condensador estabilitzador (10 μ f) i un condensador de filtratge (0,1 μ f/0,01 μ f) en paral·lel a l’entrada d’alimentació per suprimir la interferència de la línia d’alimentació. Una determinada prova d’HMI industrial va demostrar que aquesta solució va reduir l’obligació de potència de 200mV a 20mV.
Optimització de terra: el marc LCD adopta una sola posada a terra (extrem de controlador a terra, final en suspensió) per evitar el soroll de freqüència baixa - introduït pel corrent de bucle de terra. Després de la transformació d’una determinada línia de producció automatitzada, l’estabilitat de la pantalla LCD s’ha millorat en un 90%.
2. Protecció a nivell de programari
Inicialització periòdica dels registres: mitjançant la refrescació dels paràmetres de registre LCD a intervals regulars, es pot evitar que la interferència causi la deriva de paràmetres. El sistema de control d’una determinada màquina de modelat per injecció adopta una estratègia d’inicialitzar el registre de visualització cada 100ms, cosa que redueix la taxa d’incompletitud del caràcter fins al 0,05%.
Mecanisme de protecció d’interrupció: desactiveu la resposta d’interrupció quan la MPU escriu dades a LCD per evitar que es modifiquin els senyals de control. Un determinat mesurador intel·ligent va aconseguir la taxa d’error zero en les proves de compatibilitat electromagnètica mitjançant aquest esquema.
Mode de visualització negativa: desactiveu la llum de fons durant els períodes no operatius per reduir la interferència amb la finestra de detecció. Després que un cert instrument a l'aire lliure adoptés aquesta tecnologia, la taxa d'anormalitat de la pantalla de LCD en camps electromagnètics forts va disminuir del 15% al 2%.
3. Optimització del nivell del sistema
Aïllament de disseny: mantingueu el mòdul LCD com a mínim a 30cm de fonts d’interferència fortes com ara convertidors de freqüència i motors i eviteu l’encaminament paral·lel de les línies de senyal i les línies d’alimentació. Un determinat fabricant d’electrònica d’automòbils ha millorat la capacitat d’interferència LCD anti - tres vegades optimitzant la disposició del PCB.
Selecció de cables: utilitzeu cables de parella o coaxial retorçats per transmetre senyals i seleccioneu cables especialitzats amb capes de blindatge EMI. Després de la renovació d’un sistema de control de parcs eòlics, la vida útil del mòdul LCD s’ha ampliat de 18 mesos a 60 mesos.
Adaptació ambiental: per a entorns durs com ara alta temperatura, humitat elevada i vibracions, es selecciona una LCD de temperatura àmplia (temperatura de treball -40 graus ~ 85 graus) i es reforça el disseny de segellat. Després d’adoptar aquest esquema al sistema de control de forns d’explosió d’una determinada planta d’acer, la taxa de fallida de LCD va disminuir del dues vegades al mes a una vegada a l’any.
4, Pràctica de la indústria i tendències futures
1. Normes i certificació
Els LCD industrials han de passar la prova estàndard de compatibilitat electromagnètica de la sèrie IEC 61000-4, inclosa:
IEC 61000-4-3: Prova d’immunitat radiada (freqüència 80MHz-6GHz, força de camp 10V/m).
IEC 61000-4-4: Prova d’immunitat de ràfegues transitòries ràpides elèctriques (tensió ± 2kV, freqüència 5KHz).
IEC 61000-4-5: Prova d’immunitat de sobretensió (tensió ± 6kV, forma d’ona 1,2/50 μ s).
2. Direcció de la innovació tecnològica
Xip de controlador nou: un controlador dedicat amb funció de filtratge EMI integrada (com TPS65185 de TI), que pot reduir el nombre de components externs i millorar la capacitat d’interferència anti -.
Tecnologia de visualització flexible: LCD flexible mitjançant elèctrodes de grafè o nanowire de plata es pot adaptar als equips industrials irregulars i millorar l'efecte de blindatge.
Sistema de monitorització intel·ligent: seguiment en temps real de la temperatura LCD, la tensió, l’entorn electromagnètic i altres paràmetres mitjançant els sensors construïts - per aconseguir un manteniment predictiu.
