垂直輸送の中核機器であるエレベーターは、動作の安全性と安定性が人の安全に直結します。エレベーター システムにおいて、制御盤は指示の受信、モーターの駆動、ドア機械の制御、その他の重要な動作を担当する「頭脳」です。しかし、エレベーターの動作環境には大量の電磁干渉が存在します。-モーター始動による瞬間パルス-、周波数変換器からの高周波放射、-外部送電網からの電圧変動、同じ建物内の他の電気機器からの信号干渉などです。これらはすべて、制御盤の信号障害、コマンド遅延、さらには故障を引き起こす可能性があり、エレベーターの突然停止やドアの誤開放などの安全上の危険につながります。したがって、エレベータ制御盤の EMC 性能は、エレベータの安全な運転を確保するための重要な指標となっています。
1、課題に直面: エレベーター制御基板が直面する EMC コア要件
エレベーター制御基板の EMC 性能は、「耐干渉」と「非干渉」の両方の要件を満たす必要があります。一方で、外部の電磁干渉に耐え、自身の回路の正常な動作を保証できる必要があります。一方、それ自体によって発生する電磁放射は、干渉を避ける必要があるセンサーや通信モジュールなど、エレベータ システム内の他のコンポーネントや周辺機器の動作に影響を与えることはできません。処理の観点から見ると、中核となる要件は次の 3 つの次元に集中しています。
まず、導電性干渉に対する耐性です。エレベーター モーターや周波数変換器などの高電力機器が動作すると、電力線を通じて高周波干渉信号が制御基板に送信されます。-制御基板のPCBが適切に処理されていない場合、干渉がコアチップに侵入し、命令実行エラーが発生します。次に、放射線干渉に対する耐性です。エレベーターシャフト内の配線は密であり、制御基板とモーターや動力線との距離も比較的近いため、これらの線から放射される電磁エネルギーの影響を受けやすくなっています。特にエレベーターの高速運転中は、周波数変換器によって生成される高周波放射が制御盤のケーシングを貫通し、信号伝送に干渉する可能性があります。-最後に自己放射線管理です。制御基板上のクロック回路と高速信号線は、動作中に電磁放射を発生します。放射線が基準を超えると、かご内の通信機器などエレベーターの通信システムに障害を与えたり、建物内の他の電子機器に障害を与えたりする可能性があります。
2、プロセスの最適化: エレベーター制御盤のEMC性能のための処理ソリューション
エレベータ制御盤の EMC 要件に対応するため、当社は PCB レイアウト、配線、接地、シールドなどの重要な側面から開始し、発生源からの電磁干渉リスクを軽減するための完全な EMC 最適化プロセスを作成します。
(1) レイアウト計画: 干渉結合を低減するための科学的ゾーニング
PCB レイアウトは EMC 保護の基礎であり、合理的なレイアウトにより、異なる回路モジュール間の干渉結合を大幅に低減できます。当社では、制御基板をモーター駆動回路やパワーモジュールなどの「強電エリア」、コアチップや信号処理回路などの「弱電エリア」、RS485通信インターフェースや無線モジュールなどの「通信エリア」の3つのエリアに大きく分割する「機能ゾーニング」レイアウトの原則を採用しています。強電回路から弱電回路への干渉信号の直接放射を避けるため、各エリア間には十分な安全距離を確保しています。同時に、水晶発振器やクロック チップなどの高周波コンポーネントは、ADC アナログ-デジタル変換チップやセンサー インターフェースなどの敏感なコンポーネントから遠ざける必要があります。また、電力フィルタ コンデンサやデカップリング コンデンサをチップの電源ピンの近くに配置して、「ローカル電源ループ」を形成し、電力線での干渉伝導を低減する必要があります。
(2) 配線プロセス: 信号伝送干渉を正確に制御
配線プロセスは、信号の耐干渉能力と放射レベルに直接影響します。{0}}制御チップと周波数変換器間の通信線などの高速信号線には、線路の特性インピーダンスを計算して「インピーダンス整合」配線-を使用します。配線の幅、厚さ、基準グランドプレーンからの距離を制御して、インピーダンス偏差が±10%以内に制御され、信号反射による干渉を回避します。同時に、エンコーダ信号やセンサー信号などの敏感な信号を処理するために「差動配電線」プロセスが使用され、差動ペアを等しい長さ、等距離、平行に配置することができ、差動信号の対コモンモード干渉特性を利用して外部放射干渉を相殺します。さらに、電源線と接地線の配線には厳密な管理を行う必要があります。-幅の銅箔を電源線に使用して、線路のインピーダンスを低減し、電流変動による干渉を最小限に抑える必要があります。接地線は「スター接地」または「ゾーン接地」方式を採用し、強電流接地、信号接地、シールド接地を分離し、異なる接地回路間の干渉電流クロストークを回避します。
(3) 接地とシールド: 電磁保護バリアの構築
接地は電磁干渉を抑制するための重要な手段です。 PCB の接地処理を最適化することで、制御基板の耐干渉能力を強化しています。-多層 PCB 処理では、専用の「グランド プレーン」が設定され、すべてのグランド ピンがグランド プレーンに直接接続され、接地経路が短縮され、接地抵抗が低減され、干渉電流が迅速に放電されます。周波数変換器インターフェース回路などの高周波干渉が強い領域では、「アースビアアレイ」方式を使用して周囲にアースビアを密に配置し、「電磁シールド壁」を形成して高周波干渉が外部に放射または侵入するのを防ぎます。-
さらに、外部からの強力な電磁干渉シナリオに備えて、制御基板のコアチップ領域などの敏感な領域に「金属シールド カバー」を使用した PCB レベルのシールド処理ソリューション - を提供します。シールド カバーは導電性接着剤を介して PCB グランド プレーンにしっかりと接続され、外部放射干渉を 20dB 以上減衰できる完全な電磁シールド キャビティを形成します。同時に、コモンモードインダクタや安全コンデンサなどのEMCフィルタコンポーネントがPCBの電源インターフェイス、通信インターフェイス、その他のインターフェイス部分に取り付けられ、フィルタリング回路を通じて伝導干渉を抑制し、外部干渉がインターフェイスを介して制御基板に侵入しないようにします。
3、品質管理: EMC性能準拠の完全なプロセス検証
エレベーター制御盤の EMC 性能は、運転の安全性に直接関係します。そのため、当社では各制御盤がエレベータ電気機器EMC国際規格IEC61800-3および関連国内規格GB/T17799.2などに適合するよう、「企画前加工完成品」までの全工程EMC品質管理体制を確立しています。
計画の初期段階では、専門的な EMC シミュレーション ソフトウェアを使用して、PCB のレイアウトと配線に関する事前シミュレーション分析を実施し、電磁干渉シナリオをシミュレートし、潜在的な EMC リスクを事前に特定し、ソリューションを最適化します。加工中、接地ビアの溶接品質、シールド カバーの取り付け平面度、フィルタ コンポーネントの溶接信頼性などの主要なプロセス パラメータが厳密に管理されます。 AOI自動光学検査、X線検査などの設備により、仮想溶接や誤溶接がないことを保証し、接地接続も確実に行っています。
完成品のテスト段階では、制御ボードは専門の EMC 研究所に送られ、包括的なテストが行われます。すべての試験項目が標準要件を満たした場合にのみ制御基板が出荷され、お客様に確実に提供される製品が信頼できる EMC 性能を備えていることが保証されます。