一 ، منابع صنعتی و مسیرهای انتشار تداخل الکترومغناطیسی
1. منابع اصلی تداخل
تداخل الکترومغناطیسی در محیط های صنعتی ویژگی های "فرکانس بالا ، میدان قوی و منابع متعدد" را با منابع تداخل معمولی از جمله:
اینورتر و سیستم حرکتی: هنگامی که اینورتر موتور را از طریق مدولاسیون PWM هدایت می کند ، هارمونیک های فرکانس- بالا را تولید می کند (10kHz-10MHz) و تابش فرکانس رادیویی (30MHz-3GHz) در خط برق و کابل خروجی. به عنوان مثال ، در یک خط تولید یک کارخانه تولید اتومبیل خاص ، یک ربات جوشکاری که توسط یک مبدل فرکانس رانده می شود ، باعث سوسو زدن دوره ای کد قطعه LCD در یک محدوده 5 متری شد.
دستگاه جوشکاری و تجهیزات جرقه الکتریکی: در حین کار دستگاه جوشکاری ، تخلیه قوس باعث ایجاد تداخل پالس گذرا می شود (ولتاژ اوج می تواند به هزاران ولت برسد) ، که می تواند از طریق تابش فضا یا هدایت خط برق به مدار LCD حمله کند. یک مطالعه موردی از یک کارخانه کشتی سازی خاص نشان می دهد که در طول عملیات جوشکاری ، میزان نقص کاراکتر کد قطعه قطعه قطعه نشده ماژول های نمایشگر LCD 300 ٪ افزایش می یابد.
دستگاه های ارتباطی بی سیم: بین باند فرکانس 2.4 گیگاهرتز/5GHz از ماژول های بی سیم مانند Wi FI ، Bluetooth ، Zigbee و LCD درایور (معمولاً 10KHz-100KHz) همپوشانی هارمونیک وجود دارد که ممکن است باعث خرابی لمس یا خطاهای داده شود.
خطوط انتقال ولتاژ بالا: میدان مغناطیسی فرکانس قدرت 50 هرتز باعث ایجاد جریان های گرداب در قاب LCD می شود و باعث کاهش کنتراست صفحه نمایش و حتی صفحه های سیاه محلی می شود. کد قطعه LCD در راهرو ولتاژ-}}} یک کارخانه فولادی خاص ، هنگام کار با بار کامل ، ضعف میزان روشنایی 40 ٪ را نشان می دهد.
2. مسیر انتشار تداخل
تداخل الکترومغناطیسی از طریق مسیرهای زیر وارد سیستم LCD کد Segment می شود:
تداخل انجام شده: در امتداد خطوط قدرت و سیگنال ، مانند هارمونیک مبدل فرکانس مؤثر بر ثبات منبع تغذیه LCD از طریق یک شبکه برق مشترک ، پخش می شود.
تداخل تابش: از طریق اتصال موج الکترومغناطیسی مکانی ، مانند تابش فرکانس رادیویی از کابل های حرکتی که مستقیماً در تراشه های راننده LCD تداخل دارند.
اتصال الکترواستاتیک: میدان الکترواستاتیک تولید شده توسط تجهیزات ولتاژ بالا-} ولتاژ تداخل در مدار LCD از طریق اثر خازنی ایجاد می کند. در یک مطالعه موردی از یک گیاه شیمیایی ، تخلیه الکترواستاتیک میزان آسیب درگاه های تراشه راننده LCD را به 15 ٪ افزایش داد.
2 ، حالت های گسل معمولی ناشی از تداخل الکترومغناطیسی
1. ناهنجاری را نمایش دهید
صفحه سفید/آبی: سیگنال های تداخل به منبع تغذیه LCD (VDD/VSS) یا خط تنظیم مجدد (تنظیم مجدد) حمله می کنند و باعث می شود ثبت های داخلی ماژول اولیه و ماژول نمایشگر خاموش شود. در یک تست سنج هوشمند ، تحت شدت میدان الکترومغناطیسی 10 ولت در متر ، احتمال ماژول های LCD بدون اندازه که صفحه نمایش سفید ظاهر می شود به 80 ٪ رسیده است.
چشمک زن و لرزش: تازه کردن نمایش غیر طبیعی ناشی از نوسانات ولتاژ منبع تغذیه یا تداخل در سیگنال های رانندگی. یک مورد خاص ماشین آلات نساجی نشان می دهد که وقتی موتور شروع و متوقف می شود ، صفحه نمایش LCD با سوسو زدن فرکانس 1- کم نشان می دهد که 0.5 هرتز -5Hz را نشان می دهد و باعث می شود اپراتور وضعیت تجهیزات را نادرست کند.
ناقص بودن کاراکتر و کاراکترهای زباله: تداخل در خط سیگنال کنترل منجر به اصلاح پارامترهای ثبت شد. در طی آزمایش سازگاری الکترومغناطیسی از یک سیستم کنترل دستگاه تزریق خاص ، شخصیت LCD میزان ناقص بودن از 0.2 ٪ به 12 ٪ افزایش یافته است.
2. خرابی عملکرد
نقص عملکرد: برای LCD تقسیم شده با عملکرد لمسی ، سیگنال های تداخل ممکن است باعث شود سنسور لمسی به طور نادرست تحریک شود یا پاسخی نداشته باشد. آزمایش یک سیستم انبارداری هوشمند نشان داد که در مناطق پوشش سیگنال Wi FI ، میزان خطای لمسی LCD به 23 ٪ رسیده است.
خطای انتقال داده ها: تداخل باعث اختلال در ارتباطات سریال بین LCD و صفحه کنترل اصلی (مانند I2C ، SPI) می شود و منجر به از بین رفتن یا تأخیر در داده های نمایش می شود. در یک مورد خاص الکترونیک خودرو ، آیا تداخل اتوبوس باعث تأخیر بیش از 500ms در به روزرسانی پارامتر LCD شد و در نتیجه خاموش شدن خط تولید ایجاد شد.
3. آسیب سخت افزار
قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در زمینه های الکترومغناطیسی قوی ممکن است به دلیل ولتاژ یا بیش از حد ، به مدارهای داخلی LCD آسیب برساند. یک مطالعه موردی از یک سیستم نظارت بر مزرعه بادی نشان می دهد که ماژول های LCD بدون اقدامات محافظ ، پس از 18 ماه کار ، میزان خسارت تا 35 ٪ را دارند که حالت های اصلی خرابی آن شکست بندر و قفل الکترواستاتیک هستند.
3 ، اقدامات متقابل فنی در برابر تداخل الکترومغناطیسی
1. حفاظت از سطح سخت افزار
طراحی محافظ: اتخاذ یک ساختار محافظ لایه چند- ، مانند خطوط سیگنال پیچیده شده فویل مس و حلقه های مغناطیسی فریت برای سرکوب تداخل فرکانس بالا {1}. یک سازنده تجهیزات پزشکی خاص با استفاده از لاستیک رسانا در خارج از خط راننده LCD ، تداخل اشعه را به 1/10 از ارزش اصلی خود کاهش می دهد.
مدار فیلتر: یک خازن تثبیت کننده (10 میکروگرم در F) و یک خازن فیلتر (0.1 میکروگرم/0.01 میکروگرم F) را به موازات ورودی منبع تغذیه برای سرکوب خط برق انجام دهید. یک آزمایش خاص HMI صنعتی نشان داد که این محلول باعث کاهش قدرت از 200mV به 20mV می شود.
بهینه سازی زمینی: قاب LCD یک زمین نهایی پایان یافته را اتخاذ می کند (کنترل کننده پایان زمین ، انتهای صفحه نمایش معلق) برای جلوگیری از سر و صدای فرکانس - که توسط جریان حلقه زمین معرفی شده است. پس از تبدیل یک خط تولید خودکار خاص ، پایداری نمایشگر LCD 90 ٪ بهبود یافته است.
2. حفاظت از سطح نرم افزار
اولیه سازی دوره ای رجیسترها: با تازه کردن پارامترهای ثبت LCD در فواصل منظم ، می توان از تداخل جلوگیری از ایجاد پارامتر جلوگیری کرد. سیستم کنترل یک دستگاه قالب گیری تزریق خاص ، استراتژی اولیه را برای ثبت نام در صفحه نمایش هر 100ms اتخاذ می کند ، که باعث می شود شخصیت ناقص بودن شخصیت به 0.05 ٪ کاهش یابد.
مکانیسم محافظت از وقفه: هنگام نوشتن MPU داده ها به LCD ، پاسخ قطع را غیرفعال کنید تا از تغییر سیگنال های کنترل جلوگیری شود. یک متر هوشمند خاص در آزمایش سازگاری الکترومغناطیسی از طریق این طرح ، خطای صفر به دست آورد.
حالت نمایش منفی: برای کاهش تداخل در پنجره سنجش ، نور پس زمینه را خاموش کنید. پس از اتخاذ یک ابزار خاص در فضای باز این فناوری ، میزان ناهنجاری نمایشگر LCD در زمینه های الکترومغناطیسی قوی از 15 ٪ به 2 ٪ کاهش یافته است.
3 بهینه سازی سطح سیستم
جداسازی چیدمان: ماژول LCD را حداقل 30 سانتی متر از منابع تداخل قوی مانند مبدل های فرکانس و موتورها دور نگه دارید و از مسیریابی موازی خطوط سیگنال و خطوط برق خودداری کنید. یک سازنده خاص الکترونیک خودرو ، با بهینه سازی طرح PCB ، توانایی تداخل LCD {{2} را بهبود بخشیده است.
انتخاب کابل: برای انتقال سیگنال ها از کابل های پیچ خورده یا کواکسیال استفاده کنید و کابل های تخصصی را با لایه های محافظ EMI انتخاب کنید. پس از نوسازی یک سیستم نظارت بر مزرعه بادی ، طول عمر ماژول LCD از 18 ماه به 60 ماه تمدید شده است.
سازگاری با محیط زیست: برای محیط های سخت مانند درجه حرارت بالا ، رطوبت بالا و لرزش ، LCD با درجه حرارت گسترده (دمای کار -40 درجه 85 درجه) انتخاب شده و طراحی آب بندی تقویت می شود. پس از اتخاذ این طرح در سیستم نظارت بر کوره انفجار یک کارخانه فولادی خاص ، میزان خرابی LCD از دو بار در ماه به یک بار در سال کاهش یافت.
4 ، تمرین صنعت و روندهای آینده
1. استانداردها و صدور گواهینامه
LCD های صنعتی باید آزمایش استاندارد سازگاری الکترومغناطیسی سری IEC 61000-4 را از جمله:
IEC 61000-4-3: تست ایمنی تابشی (فرکانس 80MHz-6GHz ، قدرت میدان 10V/m).
IEC 61000-4-4: تست ایمنی پشت سر هم سریعتر الکتریکی (ولتاژ ± 2 کیلو ولت ، فرکانس 5kHz).
IEC 61000-4-5: تست ایمنی افزایش (ولتاژ 6kV ± ، شکل موج 1.2/50 میکرومتر).
2. جهت نوآوری تکنولوژیکی
تراشه درایور جدید: یک درایور اختصاصی با عملکرد یکپارچه فیلتر EMI (مانند TPS65185 TI) ، که می تواند تعداد اجزای خارجی را کاهش داده و توانایی تداخل ضد {1} را بهبود بخشد.
فناوری صفحه نمایش انعطاف پذیر: LCD انعطاف پذیر با استفاده از الکترودهای گرافن یا نقره ای نانوسیم می تواند با تجهیزات صنعتی نامنظم سازگار شود و اثر محافظ را بهبود بخشد.
سیستم نظارت هوشمند: ردیابی زمان واقعی دمای LCD ، ولتاژ ، محیط الکترومغناطیسی و سایر پارامترها از طریق ساخته شده - در سنسورها برای دستیابی به نگهداری پیش بینی.
