مطالعه موردی: تداخل حالت معمول در سیستم‌های دونده داغ

I. بررسی یک مورد معمولی: رانش کنترل دما "جمعی" ناشی از تداخل جوشکاری

1. علائم خطا

چندین منطقه گرمایش در سیستم دونده داغ به طور همزمان نوسانات دمایی دوره ای ± 5-7 درجه را نشان می دهند. تنظیم مکرر پارامترهای PID بی اثر بود.

ترموکوپل‌ها اغلب خطاهای "مدار باز" را گزارش می‌کنند، اما اندازه‌گیری‌های مقاومت خط در سایت، مقادیر نرمال را نشان می‌دهند.

پدیده تداخل یک همبستگی قوی با عملیات جوشکاری رباتیک در کارگاه نشان داد: تداخل زمانی که جوشکاری شروع شد تشدید شد و پس از پایان جوشکاری به سطح عادی بازگشت.

ماژول ارتباطی RS485 به طور دوره‌ای آفلاین می‌شد و در جمع‌آوری داده‌ها برای سیستم نظارت مرکزی اختلال ایجاد می‌کرد.

2. عیب یابی اولیه

تعویض ترموکوپل‌ها، کابل‌های سیگنال و ماژول‌های کنترل دما هیچ نتیجه‌ای نداشت و در نتیجه خرابی سخت‌افزار را رد کرد.

مشاهدات نشان داد که فرکانس‌های تداخل در فرکانس‌های 1.2 مگاهرتز و 4.8 مگاهرتز{2}} متمرکز بودند که با فرکانس‌های تشدید منابع تغذیه سوئیچینگ منطبق بودند.

اندازه‌گیری‌هایی که در کابل‌های سیگنال و سیم‌های زمین با استفاده از یک گیره جریان انجام شد، جریان‌های نویز با فرکانس، فاز و دامنه یکسان را نشان داد. این وجود تداخل حالت مشترک را تایید کرد.

3. شناسایی علت ریشه ای

اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل زمین بین کابینت کنترل دما، قالب و قاب دستگاه قالب‌گیری تزریقی، دیفرانسیل تا 1.8 ولت AC را نشان داد و در نتیجه یک حلقه زمین ایجاد کرد.

جریانهای زیاد تولید شده در طول عملیات جوشکاری رباتیک، نویز حالت مشترک با فرکانس بالا را از طریق خط زمین مشترک ایجاد کرد، که متعاقباً به حلقه‌های سیگنال سیستم دونده داغ متصل شد.

کابل های محافظ موجود در *دو انتها* به زمین متصل شدند. در نتیجه، لایه محافظ خود به عنوان یک "آنتن" برای جریان های حالت رایج عمل می کند و در نتیجه تداخل را تقویت می کند.

II. راه حل و اجرا

1. بازسازی سیستم زمین

یک شینه اتصال زمین مستقل و هم پتانسیل برای ایجاد یک اتصال زمین یکپارچه-برای کابینت کنترل دما، قالب و قاب دستگاه ایجاد شد. این اختلاف پتانسیل زمین را به زیر 0.1 ولت کاهش داد.

یک کابل مسی لخت 10 میلی‌متر مربع برای اتصال به زمین استفاده شد که مسیر کابل به کمتر از 3 متر کوتاه شد. مقاومت زمین اندازه‌گیری شده 0.3 Ω. 2. بود.

کابل‌های سیگنال با کابل‌های تخصصی دو-شلددار جایگزین شدند:

سپر داخلی به زمین سیگنال (SG) متصل است.

سپر بیرونی به زمین شاسی (PG) متصل است.

لایه محافظ فقط در یک انتها -به طور خاص در سمت کابینت کنترل دما- برای جلوگیری از تشکیل حلقه های زمین، زمین می شود.

3. فیلترهای حالت معمول و دستگاه‌های جداسازی{1} را نصب کنید

A π-type EMI filter (with a common-mode insertion loss of >45 دسی بل در 1 مگاهرتز) در ورودی برق کنترل کننده دما نصب شد.

یک تقویت کننده جداسازی در ورودی ترموکوپل نصب شد تا مسیر فعلی حالت مشترک را به طور کامل قطع کند.

III. مقایسه نتایج قبل و بعد از اصلاح

خلاصه تجربه: کاهش تداخل حالت رایج به ترکیبی از سه عنصر نیاز دارد: «طراحی سیستماتیک»، «اندازه‌گیری دقیق»، و «اجرای مهندسی عملی». تکیه بر یک معیار به تنهایی اغلب برای ریشه کن کردن کامل مشکل کافی نیست.