د دیجیټل پاور میټرونو لپاره ګټور ډیزاین: 4kV EFT او 15kV ESD ټیسټونه پېښلول

I. نظرة عامة​

تم تصميم هذه الحل لمعالجة التحديات الشديدة التي تواجه العدادات الرقمية التقليدية في البيئات الكهرومغناطيسية الصناعية المعقدة، خاصة نقطة الألم الأساسية وهي قلة القدرة على مقاومة التداخل. من خلال سلسلة من التصاميم المبتكرة للدوائر الإلكترونية الرئيسية، يعزز هذا الحل بشكل كبير قدرة العداد على تحمل التفريغات السريعة الكهربائية (EFT) والإطلاق الكهروستاتيكي (ESD). في الوقت نفسه، يتم تحسين هيكل النظام لتحقيق هدفي زيادة الموثوقية وتحسين التكلفة، مما يوفر أساسًا ثابتًا ودقيقًا للبيانات لمراقبة نظام الطاقة.

​II. الخلفية والأهداف​

​1. تحليل المشكلة​

تحتوي العدادات التقليدية على نقاط ضعف في التصميم. غالبًا ما يفتقر واجهة الاتصال بين وحدة العرض واللوحة الرئيسية للتحكم إلى تدابير حماية فعالة ضد التداخل الكهرومغناطيسي (EMC). يؤدي ذلك إلى أداء ضعيف أثناء اختبارات المناعة، مع انخفاض مقاومة EFT عن المتطلبات الصناعية، مما يؤثر بشدة على التشغيل المستقر في بيئات التوزيع الحقيقية.

​2. الأهداف الأساسية​

• ​تعزيز الأداء:​​ تحسين كبير لـ EMC للعداد، مما يضمن أنه يمكنه المرور بنجاح باختبارات EFT المستوى 4 كيلو فولت واختبارات ESD عالية المستوى.
• ​التشغيل المستقر:​​ ضمان التشغيل طويل الأمد بدون أعطال للعداد في مواقع الطاقة مليئة بالنبضات العابرة والتداخل الكهروستاتيكي، مما يضمن استمرارية جمع البيانات وإرسالها.
• ​تحسين الهيكل:​​ تبسيط تصميم الدائرة، وتقليل عدد المكونات الخارجية، وتحكم/خفض تكاليف الأجهزة مع تعزيز الأداء.

​III. البنية العامة لنظام العداد​

يتبنى العداد تصميمًا معياريًا يدور حول رقاقة التحكم الرئيسية، ويتميز ببنية واضحة ومسؤوليات محددة. يتضمن بشكل أساسي الوحدات الأساسية التالية:

• ​وحدة التحكم الرئيسية:​​ "الدماغ" للنظام، مسؤولة عن حساب البيانات والتحكم في المنطق وجدولة النظام.
• ​وحدة جمع الإشارات:​​ مسؤولة عن جمع ومعالجة الأولية للإشارات الأولية للفولتية والتيار ثلاثي الأطوار من الشبكة الكهربائية.
• ​وحدة إدارة الطاقة:​​ توفر طاقة عمل مستقرة ومفصولة متعددة القنوات لكل الوحدات الوظيفية.
• ​وحدة التفاعل بين الإنسان والآلة (HMI):​​ تتضمن وحدة التحكم في العرض للعرض المحلي للمعلمات.
• ​وحدة اتصال البيانات:​​ توفر واجهة RS485 لتبادل البيانات مع أنظمة الرصد البعيد.
• ​وحدة تخزين البيانات والساعة:​​ تستخدم لتخزين البيانات التاريخية وتقديم مرجع دقيق للوقت.
• ​الابتكار الرئيسي: وحدة مكافحة التداخل المخصصة:​​ جانب رئيسي لهذا الحل، بإضافة وحدات حماية للمسارات الإشارات الحرجة.

​IV. الاختراقات التقنية الرئيسية​

​1. تصميم دائرة فلاتر مخصصة لمكافحة EFT​

• ​النهج المبتكر:​​ تم تحديد الخطوط التواصلية بين وحدة التحكم في العرض والرقاقة الرئيسية للتحكم كنقطة ضعف لاختراق EFT. وفقًا لذلك، تم تصميم قنوات فلترة مستقلة لكل خط إشارة تواصل.
• ​تنفيذ:​​ تم توصيل مكثف بقيمة معينة بالتوازي من كل خط تواصل إلى الأرض، مما يشكل شبكة فلتر منخفض التردد بسيطة. يقوم هذا المكثف بامتصاص الطاقة النابضة ذات التردد العالي التي تنتجها EFT على خطوط الإشارة، مما يحمي واجهة الرقاقة الرئيسية للتحكم من التداخل.
• ​النتيجة:​​ هذا التصميم منخفض التكلفة للغاية يرفع مناعة العداد ضد EFT إلى 4 كيلو فولت، مما يحل مشكلة العدادات التقليدية في هذا المجال.

​2. تحسين مقاومة التداخل على مستوى النظام للتحكم الرئيسي​

• ​تحسين دارة الساعة:​​ تم التخلي عن استخدام البلورات عالية التردد التي تكون عرضة للتداخل، واختيار بلورة منخفضة التردد كمصدر الساعة الرئيسي. تتمتع إشارات الساعة ذات التردد المنخفض بطبيعتها بمقاومة أفضل للتداخل، مما يقلل من احتمالية التأثير على مستوى النظام.
• ​تبسيط التكامل النظامي:​​ تم الاستفادة الكاملة من التكامل العالي للرقائق الرئيسية الحديثة. يتم دمج المحول التناظري-الرقمي (ADC) والمكثفات التعويضية للمذبذب داخليًا، مما يلغي الحاجة إلى المكونات الخارجية المنفصلة.
• ​الفوائد الشاملة:​​
• تحسنت دارة الساعة بشكل كبير قدرة العداد على مقاومة التداخل الكهروستاتيكي الخارجي، مما يسمح له بسهولة المرور بأعلى مستويات اختبارات ESD.
• تصميم التكامل العالي يبسط تخطيط اللوحة الدوائر المطبوعة، ويقلل من عدد المكونات، وبالتالي ليس فقط خفض تكاليف المواد ولكن أيضًا تحسين كفاءة الإنتاج والموثوقية الكلية.

​V. مزايا الحل وقيمته​

​1. موثوقية استثنائية​

• قادرة على التشغيل المستقر في بيئات التداخل EFT التي تتجاوز 4 كيلو فولت وفي بيئات ESD التي تتجاوز 15 كيلو فولت، مما يلبي أعلى المعايير الصناعية.
• ضمان دقة التوقيت في جمع البيانات والاستقرار الطويل الأمد للقياسات بسبب الأساس المادي المحسن.

​2. كفاءة اقتصادية كبيرة​

• تخفيض مباشر لتكلفة شراء المواد بتقليل عدد المكونات الخارجية.
• تحسين نسبة النجاح الأولى في الإنتاج وتقليل تكاليف الصيانة بعد البيع، مما يقدم للعملاء ميزة تكلفة دورة الحياة.

​3. تصنيع ممتاز​

• تستخدم الإجراءات المضادة للتداخل مكونات قياسية وناضجة وعامة. التصميم بسيط وموثوق به، مما يجعله مناسبًا جدًا لإنتاج الكميات الكبيرة، مما يضمن تجانس المنتج وجودته العالية.