陜西旋星電子科技有限公司總經(jīng)理羅應(yīng)顯博士在嘉賓演講環(huán)節(jié)發(fā)表了題為《風(fēng)機(jī)通訊故障—電磁兼容與激光滑環(huán)》的演講：

 

　　非常榮幸來到大會(huì)作報(bào)告，我主要講一下風(fēng)機(jī)的通訊故障——電磁兼容與激光滑環(huán)。下面我就按照以下幾個(gè)方面介紹一下：

 

　　首先介紹一下我們公司的基本狀態(tài)，我們屬于中航工業(yè)的子公司，取得了11項(xiàng)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，在中國算是比較多的企業(yè)。這是整個(gè)產(chǎn)品線，這是國內(nèi)一些軍工單位，這是軍用市場。這是我們的一些體系和一些冠標(biāo)線，相關(guān)的資質(zhì)，武器裝備保密都是比較健全的，我們也是華為的合格供應(yīng)商。

 

　　下面介紹一下我們有三大實(shí)驗(yàn)室，主要是有可靠性實(shí)驗(yàn)室，還有RoHS的實(shí)驗(yàn)室，為研發(fā)提供了比較好的條件，很多實(shí)驗(yàn)我們自己都可以做，同時(shí)也有CNAS認(rèn)證的，一般實(shí)驗(yàn)都是自己可以滿足。然后我們的實(shí)驗(yàn)室也做一些電磁兼容的，包括高頻的，像電機(jī)干擾的分析，風(fēng)機(jī)可能會(huì)受到雷達(dá)，我們也會(huì)做一些仿真和模擬，也是有這樣一些儀器設(shè)備。

 

　　下面重點(diǎn)介紹一下我們所做的產(chǎn)品實(shí)際上就是風(fēng)電里面的一個(gè)變槳滑環(huán)，但是傳統(tǒng)的產(chǎn)品來講它是一個(gè)接觸式的，會(huì)導(dǎo)致一些干擾的問題，但是對于業(yè)主也好，或者對于主機(jī)廠來講，更希望的是部件可靠性很好，能夠保證設(shè)備，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的壽命要求很長，但是滑環(huán)作為一個(gè)易損的，同時(shí)也會(huì)引入一些干擾，所以大多數(shù)看它的通訊故障里面，變槳的故障率是比較高的。

 

　　實(shí)際上機(jī)艙里面所有的電磁干擾基本上都是這樣一個(gè)模式，干擾源和敏感設(shè)備，機(jī)艙里面實(shí)際上有很多電纜相互是不限制走在一起的，線的傳導(dǎo)還有空間的輻射，空間的輻射比如電機(jī)產(chǎn)生的一些干擾，還有變頻器，還有比如說輪轂里面的調(diào)節(jié)電機(jī)的PWM的調(diào)波產(chǎn)生了低頻的干擾很難處理。還有接地干擾，機(jī)艙和輪轂之間都是通過大地連在一起，也做了很好的接地，但是事實(shí)上在接地的時(shí)候有很多回流，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)艙對地的參考電壓可能有2V、3V，在機(jī)艙里面可能不一樣，參考點(diǎn)評拉低了，也會(huì)引入一些故障。這是地地，現(xiàn)在機(jī)柜里面很多通過銅網(wǎng)聯(lián)結(jié)在一起，通過多點(diǎn)和單點(diǎn)也會(huì)存在不少的干擾，所以表面上我們已經(jīng)把地感覺建的很好了，但是事實(shí)上某些接地點(diǎn)恰恰就引入了干擾的來源。

 

　　滑環(huán)實(shí)際上大家應(yīng)該都比較清楚，在機(jī)艙里面它是屬于輪轂和機(jī)艙之間連在一起。輪轂大家知道它的電磁兼容性能比較好，但是在電池上都要求屏蔽電纜，但是恰恰我們很多動(dòng)力電、信號線全都是近距離的耦合在一起，所以這個(gè)地方會(huì)產(chǎn)生一些干擾和耦合，也是干擾的一個(gè)來源。

 

　　對于干擾的一個(gè)來源來講，大家不限制最基本的原則，比如動(dòng)力線和信號線大概需要多少的距離大概都算一下，包括接地的地方盡量保證較好的接地電阻。但是因?yàn)樵诨h(huán)里面空間有限，大家看到很多動(dòng)力線全部是耦合在一起的，而且大多數(shù)滑環(huán)做出來是同軸的，同軸會(huì)面臨相互環(huán)間的串?dāng)_，因?yàn)樵谝欢l率范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場，磁場會(huì)穿過線圈，穿過線圈就會(huì)產(chǎn)生干擾，這也是一個(gè)干擾的來源。

 

　　實(shí)際上滑環(huán)的干擾來源一方面是來源于空間的干擾線其實(shí)就是一個(gè)干擾源，為什么這么講？因?yàn)槭聦?shí)上滑環(huán)產(chǎn)品包括和電機(jī)的原理是一樣的，它是環(huán)道在一起進(jìn)行換向，實(shí)際上在換向過程中環(huán)的表面包括刷的觸點(diǎn)并不是絕對的光滑，中間會(huì)有一些斷點(diǎn)，斷點(diǎn)電流流固的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電流收縮，收縮到每一個(gè)點(diǎn)上，每一個(gè)點(diǎn)上實(shí)際上有收縮電阻，不同的收縮電阻在電流高速變化的情況下，在頻率波動(dòng)的情況下就會(huì)產(chǎn)生一些干擾，雖然對電磁兼容里面就是電流的變化和電壓的變化，就是兩個(gè)微分導(dǎo)致了它的這個(gè)變化而引起的干擾。同時(shí)本身滑環(huán)里面產(chǎn)生的干擾很難輻射出來，因?yàn)榇蠖鄶?shù)產(chǎn)品它的外殼是鋁合金材質(zhì)的，就在內(nèi)部來回反射折射，很難出來，基本上能出來的地方就是電纜，通過電纜，電纜一方面產(chǎn)過來可以從機(jī)艙走，也可以往輪轂走，另外這個(gè)頻率稍微高一點(diǎn)的情況下會(huì)有空間的輻射，比如說滿足一定的波長就會(huì)滿足空間輻射，整個(gè)空間都有這樣一個(gè)干擾。

 

　　它的耦合主要的形式有兩種，第一種就是它是同軸的這個(gè)環(huán)和環(huán)之間的分布，導(dǎo)致了它極容易耦合，是單匝線圈的耦合。另外是環(huán)間分布電容耦合。另外比如在長期磨損中，大家可能也會(huì)發(fā)現(xiàn)我的產(chǎn)品在最初使用了一年或者兩年它的故障率比較低，實(shí)際上因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)新的產(chǎn)品來講，它的環(huán)道的磨損很小，相對比較光滑，產(chǎn)生的收縮電阻坑坑洼洼的地方很少，它的壓降會(huì)比較小，所以產(chǎn)生干擾相對會(huì)少一些，但是使用當(dāng)中不斷磨損，在磨損的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生輕微的空氣的電弧，也會(huì)導(dǎo)致一定頻率的干擾信號。

 

　　另外就是它的模序，我們也做了電磁的仿真，進(jìn)行了真的環(huán)和不同的頻率來看這個(gè)分布電容在什么樣的范圍類似于做一個(gè)濾波，我的信號穿過來，什么樣的波長可以過去，什么樣的波長可以反射回去，如果頻率比較多，用500K或者485的通信可能比較好，但是如果隨著頻率增加返回的就會(huì)越多，阻抗就不太匹配了，所以最終傳遞的信號它的質(zhì)量也會(huì)下降。我們建立了它的整個(gè)等效模型，就是耦合的總線上的等效模型，實(shí)際上有兩種方式，一個(gè)是感性的，一個(gè)是柔性的，就會(huì)導(dǎo)致信號打出來以后明顯發(fā)生變化，從波型的變化也大概可以分析出它產(chǎn)生干擾的原因和它的機(jī)理，或者它接下來會(huì)導(dǎo)致某些數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)丟，我們也做了一些研究。

 

　　這個(gè)是我們實(shí)際測量的，在機(jī)艙里面，比如說24V會(huì)干擾，當(dāng)然一般24V干擾也不怕，但是事實(shí)上正是因?yàn)檫@些干擾的產(chǎn)生，因?yàn)槔^電器的失效主要是老化還有觸點(diǎn)，觸點(diǎn)實(shí)際上是處于抖動(dòng)狀態(tài)，但是實(shí)際上作為繼電器的選型來講它的壽命是比較OK的，型式實(shí)驗(yàn)或者疲勞實(shí)驗(yàn)都做得比較充分，但是可能上去之后就會(huì)發(fā)生這樣的。下面這是我們看到的總線，就是通訊的波形也發(fā)生了變化，干擾比較明顯。邏輯判斷是200毫伏，如果低于200毫伏就沒有辦法判斷。這是我們把整個(gè)包打開之后它會(huì)產(chǎn)生類似于像毛刺的干擾，雖然毛刺這個(gè)地方很多數(shù)據(jù)都已經(jīng)丟失了，當(dāng)然對于通訊來講在總線上不斷訓(xùn)練，5毫秒、10毫秒、20毫秒，但是大家在最底層看不到這個(gè)數(shù)據(jù)，我們也可以看到。我們也做了一個(gè)通信的分析儀器，把它抓起來就可以把這個(gè)數(shù)據(jù)包解碼出來，然后也同步發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)生保護(hù)的地方基本上在從發(fā)狀態(tài)。

 

　　因?yàn)閭鹘y(tǒng)的有刷，同時(shí)里面有比較干擾的耦合所以我們提出一種方法就是能不能從通訊的，所以我們也想能不能里面也是用光的通訊解決問題，當(dāng)然現(xiàn)在很多廠家做型式試驗(yàn)的時(shí)候做無線，有很多種方式。

 

　　這是我們產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)基本狀態(tài)，實(shí)際上我的原理就是這樣，總線性能過來之后FPG把它轉(zhuǎn)化成為驅(qū)動(dòng)光驅(qū)件去發(fā)光，對稱。事實(shí)上激光帶寬非常寬，但是在風(fēng)機(jī)上我們最終做的以太網(wǎng)也就1個(gè)G。另外在激光頭上也做了特殊的處理，這樣打出來是類似于一個(gè)光斑。這是我們做得模塊基本性能，它的抗干擾性能就會(huì)非常優(yōu)越，產(chǎn)品形式就是在我們后面加裝了這么一個(gè)模塊，它的輸入輸出的接口和原有的是保持一致的，做了一些相關(guān)的EMC。目前我們這個(gè)產(chǎn)品裝的應(yīng)該說在每個(gè)機(jī)組大多數(shù)上都已經(jīng)裝過了，而且最長的應(yīng)該跑了接近六年了。正是我們改變了它干擾引入源，所以它的整個(gè)數(shù)據(jù)包被丟掉的概率就會(huì)很小，本身我們機(jī)柜里面就有電路，濾波器，再加上通訊做好之后，變槳系統(tǒng)的健壯性是可以得到保障的。謝謝各位！

 

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