Überblick
In modernen elektronischen Geräten und elektromechanischen Systemen ermöglichen elektrische Schleifringe die Übertragung elektrischer Energie und Signale zwischen rotierenden Teilen und stationären Teilen. Im Betrieb treten jedoch häufig Probleme mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) auf. Und diese Probleme können zu Datenübertragungsfehlern oder sogar zu Fehlfunktionen der Geräte führen. In diesem Artikel untersuchen wir die Ursachen der EMV-Probleme und schlagen wirksame Lösungen vor.
Ursachen der EMV-Probleme von Schleifringen
Störungsquelle
Wenn die Bürsten eines elektrischen Schleifrings auf den leitfähigen Ringen gleiten, entstehen aufgrund der Reibung statische elektrische Ladungen. Die Anhäufung und Freisetzung dieser Ladungen führt zu elektromagnetischen Störungen, die den Betrieb umliegender elektronischer Komponenten beeinträchtigen.
Empfangseinheit
Die relative Bewegung zwischen den leitfähigen Ringen und den Bürsten entspricht dem Schneiden magnetischer Kraftlinien, die eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugen. Dies führt zu einem Störstrom im Stromkreis und löst dann EMV-Probleme aus.
Übertragungskanal
Bei der Signalübertragung durch Mehrkanal-Schleifringe kommt es zu elektromagnetischer Kopplung zwischen verschiedenen Kanälen, was zu Signalübersprechen führt.
Maßnahmen zur Lösung der elektromagnetischen Verträglichkeitsprobleme von Schleifringen
1. Abschirmungsdesign
Magnetfeldabschirmung
Wir können hochpermeable Materialien wie Ferrit verwenden, um eine Struktur zur Abschirmung von Magnetfeldern aufzubauen. Ferrit kann das äußere Magnetfeld in sein Inneres leiten und die Magnetfeldstärke um etwa 90 % reduzieren.
Abschirmung elektromagnetischer Wellen
Dies bezieht sich auf die Verwendung metallischer Abschirmschichten (z. B. Kupfer oder Aluminium) oder leitfähiger Beschichtungen, um das Eindringen elektromagnetischer Wellen zu verhindern. Insbesondere in einer Umgebung mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen können sie die Durchdringungsrate elektromagnetischer Wellen innerhalb von 5 % steuern.
2. Erdungsdesign
Einzelpunkterdung
Einpunkterdung bedeutet, dass alle zu erdenden Komponenten des Schleifringsystems mit demselben Erdungspunkt verbunden sind. Durch diese Erdungsmethode kann die Bildung von Erdschleifen vermieden und die durch Erdströme verursachten elektromagnetischen Störungen reduziert werden.
Mehrpunkterdung
Bei Hochfrequenzanwendungen verbindet das Mehrpunkt-Erdungsdesign jede Komponente des Schleifrings mit der nahegelegenen Erde. Zur Unterdrückung von Gleichtaktstörströmen können wir auch Komponenten wie Gleichtaktdrosseln in die Erdungsleitungen einbauen.
3. Filtertechnologie
Leistungsfilterung
Netzfilter werden zwischen Stromleitungen und elektronischen Geräten installiert, um parasitäre elektromagnetische Störungen bei der Stromübertragung zu unterdrücken, beispielsweise Netzfilter vom Typ LC.
Signalfilterung:
Die Einbauposition des Signalfilters sollte möglichst nahe an der Signalquelle bzw. an beiden Enden des Signals (Empfangsende) liegen. Sein Typ variiert je nach Bandbreite des Signals und der Störfrequenz.
4. Optimierungsdesign
Eine segmentierte leitfähige Ringstruktur würde die Wahrscheinlichkeit kapazitiver Kopplung und Signalübersprechen verringern.
Wir sollten die Größe und den Abstand der elektrischen Schleifringe angemessen gestalten und die Kreuzung von Kabeln reduzieren.
5. Materialverbesserung
Wir können hochpermeable Materialien zur Magnetfeldabschirmung verwenden, um den Ein- und Austritt interner und externer Strahlung in den Schleifring zu begrenzen.
Wählen Sie Graphitbürsten oder Edelmetallbürsten mit guter elektrischer Leitfähigkeit und geringer Reibung. Dadurch wird der Kontakt zwischen ihnen und den leitfähigen Ringen stabil und elektromagnetische Störungen werden reduziert.
6. Datenüberprüfung
Beachten Sie auf der Empfangsseite der vom Schleifring übertragenen Daten die EMV-Teststandards und verwenden Sie Methoden wie die zyklische Redundanzprüfung (CRC), um die empfangenen Daten zu überprüfen.
Verarbeiten Sie Signale mit durch elektromagnetische Interferenzen erzeugtem Rauschen durch digitale Filteralgorithmen, Signalglättungsalgorithmen usw., um die Eigenschaften des Originalsignals wiederherzustellen.
Die von ByTune bereitgestellten Lösungen sind wie folgt
1. ByTune verwendet hochpermeable Materialien, um eine Magnetfeldabschirmung innerhalb der Struktur des elektrischen Schleifrings für verschiedene Arbeitsbedingungen durchzuführen.
2. Wir unterbrechen die Ausbreitungswege des elektromagnetischen Rauschens der elektrostatischen Kopplung und der induktiven Kopplung im Schleifring. Dies wird durch den Einsatz hochleitfähiger Materialien, spezieller Gehäuse und Leiterplatten-Routing-Layouts erreicht.
3. ByTune entwirft geeignete Erdungskabeldesigns für Ihr gesamtes System, um sicherzustellen, dass das Erdungskabelpotential so stabil wie möglich ist und so Störungen vermieden werden.
Abschluss
Aus dem oben Gesagten können wir ersehen, dass die Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit von Schleifringen unter mehreren Gesichtspunkten betrachtet und angegangen werden müssen. Dazu gehören Abschirmungsdesign, Erdungsdesign, Filtertechnik, Designoptimierung, Materialauswahl und strenge Tests. ByTune bietet eine komplette EMV-Schleifringlösung vom Design über die Prüfung bis zur Zertifizierung, um Sie bei der Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit von Schleifringen zu unterstützen. Bei Interesse bitte meldenKontaktieren Sie unsum mehr Fachwissen zu erlangen!