Shield (koruyucu) Kablolar: Hareket Sistemlerinde Elektromanyetik Parazitin (EMI) Ortadan Kaldırılması
Hareket sisteminizde bazı istenmeyen hareket veya açıklanamayan sürücü hataları yaşarsanız, bunun olası birkaç nedeni vardır. Örneğin; sürücü üzerinden hareket kurulumu, kontrol içinde kötü tasarlanmış bir program ve 180 derece aşamalı motor veya geri bildirim komütasyonu, istenmeyen harekete neden olabilir. Bu incelemede kötü seçilmiş ve monte edilmiş motor kablolarının yarattığı sorunlara bakacağız.
EMI (Elektromanyetik Arayüz) dünyasında, uymak zorunda olduğumuz bazı kurallar vardır. EMC (Elektromanyetik Uyumluluk) kuralları olarak da bilinen FCC sınıfı B kuralları, bizi bu aralıkta belirli bir genlik altında oluşturduğumuz EMI gürültüsünü tutmaya zorlar. Diğer makine parçalarıyla birlikte kontrolörler, tahrikler ve motorlar, minimum EMI emisyonlarına ve düşük kabul edilebilirliğe sahip olmalıdırlar. Makinelerin ayrıca 30-300 megahertz aralığında da EMI dış kaynaklarına kabul edilmediğini göstermeleri gerekir. EMI Olmayan bir ortama sahip olmak imkansız olduğu için bir sistemin (sürücü, kablo, motor), belirli EMI seviyelerine maruz kalırken düzgün çalışması gerekir. Bu direncin bir kısmı ürün tasarımındadır. Başka bir kısmı da sistemin entegrasyonundadır.
Kablolarla ilgili EMI’yi neden önemsiyoruz? Çünkü elektromanyetik frekanslara giden bir kablo bir antene çok benzer. Antenler genellikle radyo dalgalarını yakalanmasını ve iletilmesini sağlayan uzun metal uzantılardan oluşur. Benzer şekilde kablolar da uzun, ince, metal uzantılardan oluşur ve bu nedenle kablonuz sisteminizde ne kadar uzun olursa, bir dalga yakalama olasılığınız o kadar yükselir. Bu, kabloların uzunluklarını sınırlamanın nedenlerinden biridir.
Sistemde çok fazla sinyal-gürültü oranı var ise, makine beklendiği gibi çalışmaz. Konumda durmama, beklenmedik anda hareketlenme veya beklenmedik anda durma gibi umulmadık hareketler görebilirsiniz. Geri bildirim sorunları veya akım döngüsü sorunları gibi nadir sürücü arızaları da görebilirsiniz.
Korumalı ve çift bükümlü kablolar kullanın. Bir kablo etrafındaki shield, kabloyu hareket sisteminin diğer alanlarında üretilen EMI’den korumayı amaçlar. Radyasyonun kabloya girmesini ve çıkmasını önlemek için manyetik bir shield kullanmak da şiddetle tavsiye edilir. (Kollmorgen motor ve tahrik sistemleri için minimum shield gereksinimi %85’tir, Kollmorgen kabloları %90 olarak derecelendirilmiştir)
Elbette shieldler, her iki uçta da bağlanmış ve topraklanmış değilseler çalışmazlar.
Sistem sorunları yaşıyorsanız, sorun giderme kontrol listenize kabloları incelemeyi eklediğinizden emin olun. Aslında bu, en kolay sorun giderme işi olabilir, bu yüzden devam edin ve gözden geçirin. Ama ne arıyorsunuz?
Önce kablonun sürücü bağlantısını kontrol edin. 360 derecelik bir tutucu, dış kılıfın çıkarıldığı ve kelepçenin doğrudan shield ile temas ettiği kablo alanının etrafında olmalıdır. Tutucu, sürücüye takılı topraklama plakasına bağlanmalıdır -ve umarız bu aşikârdır- ancak topraklama plakası topraklanmalıdır. Bunun kontrol edilmesi gereken en zor şey olabileceğini söylememiz gerek. Genellikle topraklama plakası panoya topraklanır. Pano topraklama bağlantısı metale dokunduğu sürece topraklanmalıdır. Bununla birlikte, topraklama noktasında pano üzerinde boya varsa, topraklanmamıştır. Pano anodize ise, muhtemelen tam topraklanmış değildir. Plaka normal bir metal plaka gibi görünüyor ancak üzerindeki vernik çizilebiliyorsa tam olarak topraklanmamıştır. Eğer topraklama plakanız düzgün topraklanmamışsa, buna bağlı ögeler de düzgün topraklanmamıştır. Yani shield içindeki kablo telleri savunmasızdır.
Lütfen yüksek frekanslı EMI için topraklamanın, yangınları veya elektrik çarpmasını önlemek için gereken elektrik kurallarındaki topraklama ile aynı olmadığını unutmayın. Yüksek frekanslı sinyaller telin göbeğinde değil, telin dış kısmında gerçekleşmeye eğilimlidir. Galvanizli vidalar direnç görevi görür. İletkenler arasındaki boya veya ince malzeme katmanları, bir yalıtkandan daha çok bir kondansatör gibi davranır. Toprağa düşük empedanslı bir yolun olmaması EMI sinyalini yaymaya zorlayabilir (iletim, hava yoluyla).
Shield topraklamak, EMI gürültüsüne karşı kabloları korumaya yardımcı olur. En iyi çözümün, EMI gürültüsünü kaynağında ortadan kaldırmak olduğunu görebilirsiniz. Bir eksende yaşanan kablo hatasının tamamen farklı bir eksende sorunlar yarattığı birçok durum olmuştur. Bu sorunu gidermenin tek yolu, normal çalışmayı teyit etmek için hasta (veya kurban) eksenin kabloları dışındaki tüm kabloların bağlantısını kesmektir. Ardından sorunun saptanması için ikinci bir eksen kablosunu geri takın.
Bir sürücünün, motordan beklenen hareketi ve performansı elde etme yeteneği doğrudan kablo işlevine bağlıdır. Beklenmeyen hareketler görüyorsanız fazlarınızı, programlamanızı ve kablo bağlantınızı kontrol edin.
Daha fazla bilgi istiyorsanız, EMI gürültüsü kontrol listemizi genişletilmiş bir uygulama notu PDF’i olarak KDN aracılığı ile yayınlıyoruz ve bunu ayrıca blog yazısı ve basılı olarak da yayınlıyoruz: Topraklama ve Zırh Bulunan Ekipman. Hareket Sistemlerinde EMI’yi Ortadan Kaldırma makalesi, Makine Tasarımı çevrimiçi yayınlarda bulunmaktadır.
Yazar Hakkında
Emily 9 yıldan fazla bir süredir Kollmorgen’da. İç satış elamanı olarak başladığı bu süreçte, önce teknik yazar olmuş ve şu anda e-öğrenim tasarımcısı pozisyonunda görev alıyor. (O da sosyal medya üzerinde Kollmorgen için gönderme içine bir atılım yapmıştır). Emily Virginia Tech İletişim bölümünden BA ile mezun oldu ve halen master programı üzerinde çalışıyor. Işten ayrı zaman içinde o iyi yemek yapıyor, film izlemeyi seviyor. Ayrıca kocası ve iki oğlu ile vakit geçirmeyi tercih ediyor. Emily Blanchard
