En tant qu'équipement de base du transport vertical, la sécurité de fonctionnement et la stabilité des ascenseurs sont directement liées à la sécurité du personnel. Dans le système d'ascenseur, le tableau de commande est le « cerveau » responsable de la réception des instructions, de l'entraînement des moteurs, de la régulation des machines de porte et d'autres opérations clés. Cependant, il existe une grande quantité d'interférences électromagnétiques dans l'environnement d'exploitation des ascenseurs : - impulsions instantanées provenant du démarrage du moteur-, rayonnement haute-fréquence des convertisseurs de fréquence, fluctuations de tension provenant des réseaux électriques externes et interférences de signaux provenant d'autres équipements électriques dans le même bâtiment. Tous ces éléments peuvent provoquer un trouble du signal du tableau de commande, un retard de commande ou même une défaillance, entraînant des risques pour la sécurité tels qu'un arrêt soudain de l'ascenseur et une fausse ouverture de porte. Par conséquent, les performances CEM du tableau de commande d’ascenseur sont devenues un indicateur clé pour garantir le fonctionnement sûr des ascenseurs.
1, Relever le défi : exigences de base en matière de CEM auxquelles sont confrontées les cartes de commande d'ascenseur
Les performances CEM du tableau de commande d'ascenseur doivent répondre à la fois aux exigences « anti-interférence » et « non-interférence : d'une part, il doit être capable de résister aux interférences électromagnétiques externes et d'assurer le fonctionnement normal de son propre circuit ; D'autre part, le rayonnement électromagnétique généré par lui-même ne peut pas affecter le fonctionnement d'autres composants ou équipements périphériques du système d'ascenseur, tels que des capteurs, des modules de communication, etc., qui doivent être évités contre les interférences. Du point de vue du traitement, les exigences fondamentales se concentrent sur trois dimensions :
Premièrement, la capacité à résister aux interférences conductrices. Lorsque des équipements de haute-puissance tels que des moteurs d'ascenseur et des convertisseurs de fréquence fonctionnent, ils transmettent des signaux d'interférence à haute-fréquence au tableau de commande via les lignes électriques. Si le PCB de la carte de contrôle n'est pas traité correctement, les interférences envahiront la puce centrale, provoquant des erreurs d'exécution des instructions. Vient ensuite la capacité de résister aux interférences radiologiques. Le câblage à l'intérieur de la cage d'ascenseur est dense et la distance entre le tableau de commande et le moteur et les lignes électriques est relativement proche, ce qui le rend sensible à l'énergie électromagnétique rayonnée par ces lignes. En particulier lors du fonctionnement à grande vitesse-de l'ascenseur, le rayonnement haute-fréquence généré par le convertisseur de fréquence peut pénétrer dans le boîtier de la carte de commande et interférer avec la transmission du signal. Enfin, il existe un contrôle automatique des radiations. Le circuit d'horloge et la ligne de signal-haute vitesse sur la carte de commande génèrent un rayonnement électromagnétique pendant le fonctionnement. Si le rayonnement dépasse la norme, il peut interférer avec le système de communication de l'ascenseur, tel que l'équipement de communication de la cabine, et même interférer avec d'autres appareils électroniques du bâtiment.
2, Optimisation des processus : Solution de traitement pour les performances CEM du tableau de commande d'ascenseur
En réponse aux exigences CEM des tableaux de commande d'ascenseur, nous commençons par des aspects clés tels que la disposition des circuits imprimés, le câblage, la mise à la terre et le blindage, et créons un processus complet d'optimisation CEM pour réduire les risques d'interférences électromagnétiques provenant de la source.
(1) Planification du tracé : zonage scientifique pour réduire le couplage d'interférences
La disposition des PCB est la base de la protection CEM, et une disposition raisonnable peut réduire considérablement le couplage d'interférences entre les différents modules de circuit. Nous adoptons le principe de « zonage fonctionnel » pour diviser le tableau de commande en trois zones principales : la « zone électrique forte » comprend les circuits d'entraînement du moteur, les modules de puissance, etc., la « zone électrique faible » couvre les puces principales, les circuits de traitement du signal, etc., et la « zone de communication » comprend les interfaces de communication RS485, les modules sans fil, etc. Maintenez une distance de sécurité suffisante entre chaque zone pour éviter le rayonnement direct des signaux d'interférence des circuits électriques forts vers les circuits électriques faibles. Dans le même temps, les composants haute fréquence -tels que les oscillateurs à cristal et les puces d'horloge doivent être tenus à l'écart des composants sensibles tels que les puces de conversion analogique-vers{{8}numériques ADC et les interfaces de capteurs, et les condensateurs de filtrage de puissance et les condensateurs de découplage doivent être placés à proximité des broches d'alimentation de la puce pour former une "boucle d'alimentation locale" et réduire la conduction des interférences sur les lignes électriques.
(2) Processus de câblage : contrôle précis des interférences de transmission du signal
Le processus de câblage affecte directement la capacité anti--anti-interférence et le niveau de rayonnement du signal. Pour les lignes de signaux à grande vitesse - telles que les lignes de communication entre les puces de contrôle et les convertisseurs de fréquence, nous utilisons un câblage « d'adaptation d'impédance » - en calculant l'impédance caractéristique de la ligne, nous contrôlons la largeur, l'épaisseur et la distance par rapport au plan de masse de référence du câblage pour garantir que l'écart d'impédance est contrôlé à ± 10 % et éviter les interférences causées par la réflexion du signal. Dans le même temps, le processus de « ligne de distribution différentielle » est utilisé pour traiter des signaux sensibles tels que des signaux de codeur et des signaux de capteur, permettant aux paires différentielles d'être disposées en longueur égale, équidistantes et parallèles, en utilisant les caractéristiques anti-interférences de mode commun des signaux différentiels pour compenser les interférences de rayonnement externe. De plus, un contrôle strict doit être exercé sur le câblage des lignes électriques et de terre - une large feuille de cuivre doit être utilisée pour les lignes électriques afin de réduire l'impédance de la ligne et de minimiser les interférences causées par les fluctuations de courant ; Le fil de terre adopte la méthode « mise à la terre en étoile » ou « mise à la terre par zone » pour séparer la terre à fort courant, la terre du signal et la terre de blindage, évitant ainsi la diaphonie des courants d'interférence entre les différents circuits de mise à la terre.
(3) Mise à la terre et blindage : construction de barrières de protection électromagnétique
La mise à la terre est un moyen clé pour supprimer les interférences électromagnétiques. Nous améliorons la capacité anti-interférence de la carte de contrôle en optimisant le traitement de mise à la terre du PCB. Dans le traitement des PCB multi-couches, un « plan de masse » dédié est configuré pour connecter directement toutes les broches de terre au plan de masse, raccourcir le chemin de mise à la terre, réduire la résistance de mise à la terre et décharger rapidement le courant d'interférence. Pour les zones présentant de fortes interférences à haute fréquence - telles que les circuits d'interface de convertisseur de fréquence, une méthode de « mise à la terre via un réseau » est utilisée pour organiser de manière dense des vias de mise à la terre autour de la zone, formant un « mur de blindage électromagnétique » pour empêcher les interférences à haute fréquence - de rayonner ou d'envahir vers l'extérieur.
De plus, pour les scénarios d'interférences électromagnétiques externes fortes, nous proposons des solutions de traitement de blindage au niveau des PCB - utilisant des « couvercles de blindage métalliques » dans les zones sensibles telles que la zone de la puce centrale de la carte de commande. Le couvercle de blindage est étroitement connecté au plan de masse du PCB via un adhésif conducteur, formant une cavité de blindage électromagnétique complète qui peut atténuer les interférences de rayonnement externe de plus de 20 dB. Dans le même temps, des composants de filtrage CEM tels que des inductances de mode commun et des condensateurs de sécurité sont installés au niveau de l'interface d'alimentation, de l'interface de communication et d'autres parties d'interface du PCB pour supprimer les interférences conduites à travers les circuits de filtrage et garantir que les interférences externes ne peuvent pas pénétrer dans la carte de commande via l'interface.
3, contrôle qualité : vérification complète du processus de conformité des performances EMC
Les performances CEM des tableaux de commande d'ascenseur sont directement liées à la sécurité opérationnelle. Par conséquent, nous avons établi un système de contrôle de qualité CEM complet couvrant « le traitement préalable des produits finis de planification » pour garantir que chaque carte de commande est conforme à la norme internationale CEM des équipements électriques d'ascenseur IEC61800-3 et aux normes nationales pertinentes telles que GB/T17799.2.
Au début de la planification, un logiciel de simulation CEM professionnel est utilisé pour effectuer une analyse préalable à la simulation de la disposition et du câblage des PCB, simuler des scénarios d'interférences électromagnétiques, identifier à l'avance les risques CEM potentiels et optimiser les solutions. Pendant le traitement, les paramètres clés du processus tels que la qualité du soudage des vias de mise à la terre, la planéité d'installation des couvercles de blindage et la fiabilité du soudage des composants filtrants sont strictement contrôlés. Grâce à l'inspection optique automatique AOI, à l'inspection aux rayons X - et à d'autres équipements, le soudage est assuré d'être exempt de soudure virtuelle et de fausse soudure, et la connexion à la terre est ferme.
Lors de la phase de test du produit fini, la carte de contrôle est envoyée à un laboratoire CEM professionnel pour des tests complets. Ce n'est que lorsque tous les éléments de test répondent aux exigences standard que la carte de contrôle peut être expédiée, garantissant ainsi que les produits livrés aux clients présentent des performances CEM fiables.