Grelna plošča z digitalnim krmilnikom PID ali IoT povezljivostjo vsebuje mikroprocesorje in stikalne napajalnike, ki lahko oddajajo elektromagnetne motnje. Nasprotno pa mora biti odporen na motnje bližnjih strojev. Zagotavljanje skladnosti z elektromagnetno združljivostjo krmilnikov grelne plošče preprečuje nepravilno delovanje in preprečuje, da bi plošča motila drugo opremo.
Razumevanje dveh strani EMC
Elektromagnetna združljivost v grelnih ploščah obravnava dve različni zahtevi. Prvi so emisije – omejevanje količine sevanega ali prevodnega hrupa, ki ga ustvarja notranja elektronika plošče. Drugi je odpornost – zagotavljanje, da plošča še naprej pravilno deluje, ko je izpostavljena zunanjim elektromagnetnim poljem motorjev, pogonov s spremenljivo frekvenco ali brezžičnih oddajnikov v istem objektu.
Brez ustrezne zasnove elektromagnetne združljivosti lahko grelna plošča povzroči nepravilno delovanje bližnjih instrumentov ali, nasprotno, povzroči napačne odčitke temperature, nestabilnost krmilne zanke ali celo popolno zaustavitev, ko v bližini deluje radio viličarja ali varilni stroj.
Ključne metode za doseganje skladnosti z EMC
Pri grelnih ploščah z elektronskim nadzorom se uporabljajo tri osnovne tehnike: filtriranje, zaščita in optimizirana postavitev tiskanega vezja (PCB). Vsak obravnava drugačno pot motenj.
Filtriranje EMI
Prevedene emisije potujejo po napajalnih kablih. Feritne kroglice in kondenzatorji, nameščeni na napajalnih vhodnih vodih, dušijo visoko{1}}frekvenčni šum, ki ga ustvarjajo stikalni napajalniki in digitalni procesorji. Običajni vhodni filter je sestavljen iz navadnih-dušil v kombinaciji s kondenzatorjema X in Y. Te komponente preprečujejo, da bi hrup zapustil napravo prek omrežnega kabla, hkrati pa preprečujejo vstop zunanjih prenapetosti v krmilno vezje.
Zaščita
Sevane emisije – hrup, ki potuje po zraku – se omejijo s kovinskimi ohišji ali prevodnimi prevlekami. Ohišje grelne plošče, če je izdelano iz kovine, deluje kot Faradayeva kletka, če je pravilno ozemljeno. Pri plastičnih ohišjih ima isti namen prevodni premaz ali obloga s folijo na notranji površini. Zaščita je še posebej učinkovita pri frekvencah nad 30 MHz, kjer sledi tiskanih plošč in povezovalni kabli delujejo kot nenamerne antene.
Postavitev PCB
Pravilna postavitev tiskanega vezja je stroškovno-najučinkovitejši ukrep EMC. Urne-linije visoke hitrosti in sledi preklopnih vozlišč so kratke in usmerjene stran od občutljivih analognih vhodov (kot so termočleni ali signalne poti RTD). Neprekinjena ozemljitvena plošča zmanjša površino zanke in zagotavlja povratno pot z nizko-impedanco za visoko-frekvenčne tokove. Kritične sledi so pogosto postavljene na notranje plasti med tlemi in električnimi ravninami, da zadržijo elektromagnetna polja.
Pri zasnovah z digitalnimi krmilniki skrbno ločevanje hrupnih digitalnih odsekov od tihih analognih odsekov preprečuje notranjo sklopitev, ki bi sicer zahtevala dodatno filtriranje.
Ustrezni standardi EMC
Grelne plošče z elektronskim krmiljenjem morajo izpolnjevati regionalne zakonske zahteve. Za Združene države Amerike 15. del FCC omejuje sevane in prevodne emisije digitalnih naprav. V Evropski uniji velja EN 55011 (za industrijsko, znanstveno in medicinsko opremo) ali EN 55014 (za gospodinjske aparate). Testiranje odpornosti običajno urejajo standardi serije IEC 61000-4, ki vključujejo preskuse elektrostatične razelektritve (ESD), sevanega RF polja in električnih hitrih prehodov (EFT).
Preizkušanje skladnosti vključuje specializirane laboratorije, kjer se za preverjanje emisij in ravni odpornosti uporabljajo umerjene antene, omrežja za stabilizacijo impedance linij (LISN) in generatorji signalov.
Oblikovanje za EMC – Praktični nasveti za inženirje
Pri načrtovanju ali določanju grelne plošče z elektronskim krmiljenjem naslednji ukrepi bistveno izboljšajo učinkovitost EMC:
Dodajte dušilna vezja (omrežja upor-kondenzatorjev) čez izhode-prevodniških relejev (SSR). SSR-ji, ki preklapljajo na izmenični tok, ustvarjajo strme napetostne robove, ki povzročajo elektromagnetne motnje, če niso ustrezno zadušeni.
Postavite feritne kroglice na vse V/I linije, daljše od 30 cm, vključno z vodniki senzorjev temperature in komunikacijskimi kabli.
Uporabite ožičenje s sukanim parom za termočlene in povezave RTD, da odpravite inducirane magnetne motnje.
Zagotovite namenski ozemljitveni terminal na ohišju z nizko-induktivno povezavo od ozemljitvene plošče PCB do ohišja.
Izogibajte se razcepljenim ozemljitvenim ravninam, razen če uporabljate jasno izolacijsko pregrado (npr. optični spojnik); ena sama trdna ozemljitvena ravnina je zaželena za večino mešanih{2}}signalov.
Poiščite vhod za izmenični tok čim bližje vhodnemu filtru, izhodno ožičenje filtra pa naj bo ločeno od nefiltriranega ožičenja.
Posebna pozornost: polprevodniški-releji
Grelne plošče pogosto uporabljajo SSR za krmiljenje AC napajanja grelnega elementa. Vsakič, ko SSR preklopi pri-prehodu nič (ali, pri nadzoru-faznega kota, na poljubnih točkah na valovni obliki izmeničnega toka), pride do hitrega porasta-napetostnega prehoda. Brez zatiranja lahko ti prehodni pojavi sevajo in prevajajo hrup v širokem frekvenčnem območju. Pravilno zasnovano dušilno omrežje prek izhodnih sponk SSR upočasni prehod napetosti in absorbira zvonjenje, kar močno zmanjša EMI.
Postopek testiranja skladnosti
EMC preverjanje sledi določenemu zaporedju. Najprej se sevane emisije izmerijo v pol-bnehični komori z grelno ploščo, ki deluje pri največji moči. Drugič, prevedene emisije se merijo na vhodnem električnem vodu. Tretjič, preskusi odpornosti se nanašajo na zunanje motnje – kot so sevana polja 3 V/m ali 10 V/m, ESD razelektritve in izbruhi na napajalnih ali signalnih kablih – medtem ko se spremlja stabilnost nadzora temperature plošče. Z opravljenimi testi se grelna plošča kvalificira za oznako CE ali FCC certifikat.
Zaključek
Skladnost z elektromagnetno združljivostjo zagotavlja, da grelna plošča zanesljivo deluje v industrijsko hrupnem okolju, ne da bi povzročala motnje v bližnji opremi. Kombinacija filtra EMI, kovinske ali prevlečene zaščite in disciplinirane postavitve tiskanega vezja obravnava poti prevajanega in sevanega hrupa. Dodatni ukrepi, kot so dušilci za-prevodniške releje in skrbna ozemljitev, dodatno izboljšajo delovanje. Sodobni elektronski krmilniki – s svojimi hitrimi mikroprocesorji, brezžično povezljivostjo in natančno regulacijo – zahtevajo namerno načrtovanje elektromagnetne združljivosti že v najzgodnejši shematski fazi. Ko se ta načela pravilno uporabijo, grelna plošča postane tihi sosed v tovarniških tleh in zanesljivo orodje za natančno termično obdelavo.
