استفاده از فیلترهای فرکانس برای سیستم های کنترل

فیلترهای فرکانس تغییرات نامطلوب سیگنال ها و منابع انرژی را حذف می کنند. در این مقاله به بررسی این که چرا در اتوماسیون صنعتی به فیلترهای فرکانس نیاز داریم و معمولاً در کجا یافت می شوند ، می پردازیم.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

تداخل الکترومغناطیسی (ای ام آی) چیست؟

با توجه به اینکه کارخانه‌های امروزی از اتوماسیون برای تولید سریع‌تر و با کیفیت‌تر قطعات استفاده می‌کنند، میزان تداخل الکترومغناطیسی در داخل کارخانه و تجهیزات افزایش یافته است. مشکل ای ام آی این است که می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند یا سنسورها را وادار به گزارش دادن داده‌های نادرست کند، و زمانی که تصمیم‌ها بر اساس آن داده‌ها باشد، ممکن است افراد یا تجهیزات آسیب ببینند .

ای ام آی می تواند از منابع دست ساز مانند تجهیزات جوشکاری، رادیوهای دستی یا حتی موتورهای سرو تهیه شود. منبع دیگر ای ام آی از خود محیط است، از طریق طوفان های خورشیدی یا برخورد صاعقه. به همین دلایل است که افزودن فیلترهای فرکانس به تاسیسات الکتریکی بسیار مهم است.

منابع ای ام آی و اثرات آن

در تجهیزات اتوماسیون صنعتی، منابع بسیاری از ای ام آی وجود دارد، اما رایج ترین آنها درایوهای سروو و فرکانس متغیر هستند. این قطعات سیگنال هایی با چرخه های روشن/خاموش فرکانس بالا تولید می کنند تا کنترل دقیقی بر روی سرعت و گشتاور موتور فراهم کنند. به طور متوسط، این درایوها می توانند سیگنال هایی را با فرکانس 8 تا 20 کیلوهرتز تولید کنند که تا 20000 چرخه روشن/خاموش در ثانیه است. این فرکانس بالا می تواند ولتاژهایی را به تجهیزات دیگر انتقال دهد. اگر یک سنسور آنالوگ در نزدیکی آن وجود داشته باشد ، سیگنال خروجی آن ممکن است مقداری از این ولتاژ انتقالی را دریافت کند و باعث خوانش نادرست شود. دستگاه‌های ارتباطی نیز مستعد ولتاژ پایین القایی هستند، بنابراین اگر کابل‌های اترنت بدون محافظ به موازات کابل‌های سروو کار کنند، ممکن است ارتباطات با دستگاه‌های مهم مختل شود.

دستگاه‌های شبکه دستی یا بی‌سیم برای ارسال و دریافت سیگنال‌ها به فرکانس‌ها متکی هستند، اما اگر این دستگاه‌ها تحت ولتاژ ناشی از فرکانس بالا قرار گیرند، ممکن است توانایی آنها برای ارسال و دریافت سیگنال‌ها مختل شود که در صورت نیاز به این ارتباط برای ایمنی اپراتور، می‌تواند باعث بروز حادثه شود.

روش های کاهش ای ام آی

هنگام تلاش برای کاهش ای ام آی گزینه های کمی وجود دارد. برخی از آنها پرهزینه هستند و به تجهیزات گران قیمت نیاز دارند و برخی دیگر طراحی ساده ای دارند.

قرارگیری و مسیریابی مناسب کابل

کابل های فرکانس بالا را جدا کنید. در مرحله طراحی، کابل هایی را که ممکن است از سیگنال های فرکانس بالا استفاده کنند، شناسایی و آنها را از تجهیزاتی که ممکن است مستعد ولتاژ القایی یا فرکانس بالا باشند جدا کنید. در صورت امکان، کابل ها را در یک کابل / مسیر دیگر اعمال کنید. اگر امکان پذیر نیست، سعی کنید از اجرای طولانی موازی دو نوع کابل خودداری کنید.

کابل محافظ

از کابل های محافظ استفاده کنید. در صورت امکان، سعی کنید از کابل های محافظ با اتصال زمین یا سیم تخلیه مناسب بهره بگیرید. این تضمین می کند که هر EMI که کابل در معرض آن قرار می گیرد به درستی از طریق ترمینال زمین دفع می شود. برای اترنت، همیشه از کابل‌های محافظ صنعتی با کیفیت بالا استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که سوئیچ‌های اترنت شما روی ترمینال شاسی متصل هستند.

طول کابل را به حداقل برسانید

از طول کابل های غیر ضروری خودداری کنید. در حالی که کابل به خودی خود منبع ای ام آی نیست، اما به عنوان یک آنتن عمل می کند، بنابراین با اجتناب از طول کابل های غیر ضروری، می توانید مقدار ای ام آی را که به اطراف تجهیزات خود منتقل می شود را کاهش دهید.

فیلتر فرکانس

فیلترهای فرکانس را نصب کنید. فیلترهای فرکانس دستگاه هایی هستند که در داخل تابلو برق به صورت سری با منبع ولتاژ تجهیزات حساس مانند وی اف دی یا درایوهای سروو نصب می شوند. وظیفه آنها این است که فرکانس بالا را فیلتر کنند اما اجازه دهند ولتاژ فرکانس پایین از آن عبور کند.

فیلتر کردن سیگنال های صنعتی پر سر و صدا

فیلترهای فرکانس در تعدادی از برنامه ها استفاده می شود. آن ها در سه دسته اصلی با بسیاری از تغییرات دیگر قرار می گیرند و برای انواع ولتاژهای مختلف مناسب هستند. فیلترهای فرکانس معمولاً دارای مشخصاتی مانند ناحیه عبور باند یا ناحیه توقف باند هستند. این ها مناطقی از فرکانس هستند که فیلتر به سیگنال اجازه عبور یا ارسال سیگنال را به زمین می دهد. فرکانس قطع، جایی است که منطقه توقف باند به طور موثر شروع می شود و منطقه پاس-باس به پایان می رسد.

فیلتر پایین گذر

این طراحی، سیگنال های فرکانس بالا را فیلتر می کند و به فرکانس های پایین اجازه عبور می دهد. آنها می توانند برای فیلتر کردن سیگنال ها در محدوده کیلوهرتز تا گیگاهرتز طراحی شوند. در یک سیستم صوتی، ممکن است از یک فیلتر باند پایین برای فیلتر کردن سیگنال ساب ووفر استفاده شود.

فیلتر بالا گذر

این فیلتر فرکانس های پایین را با فرکانس های بالا که از طریق فیلتر مجاز هستند حذف می کند و معمولاً در برنامه های بی سیم یا فرکانس رادیویی مورد استفاده قرار می گیرد . این برنامه ها از سیگنال های فرکانس بالا استفاده می کنند بنابراین هر فرکانس پایینی که در سیگنال یافت می شود مفید و مورد استفاده نیست.

فیلتر میان گذر( باند گذر )

این فیلتر برای ه فرکانس با محدوده خاص و مشخص استفاده می شود. هنگام استفاده از فیلتر باند گذر، کیفیت سیگنال برای آن محدوده خاص تا حد زیادی بهبود می یابد. این فیلترها را می توان در برنامه های کاربردی موبایل یا سیستم های صوتی با کیفیت بالا یافت که در آن فیلتر کردن دقیق سیگنال ارائه می دهد.

کاربردهای صنعتی فیلترهای فرکانس

فیلترهای فرکانس یک راه عالی برای بهبود کیفیت سیگنال قبل از استفاده از آن سیگنال برای هدف مورد نظر است. با وی اف دی ها و درایوهای سروو، فیلترهای فرکانس معمولاً در سمت ورودی درایو نصب می شوند. برق ای سی به ورودی فیلتر و خروجی مستقیماً به ورودی درایو متصل خواهد شد. این کار ولتاژ ای سی ورودی را قبل از ورود به درایو تمیز می کند و منبع ولتاژ متناوب با کیفیتی را در اختیار درایو قرار می دهد.

فیلترهای کوچکتر نیز می توانند با وسایل ارتباطی یا ولتاژ تغذیه سنسورهای آنالوگ استفاده شوند. همانطور که تعداد دستگاه های الکترونیکی در یک ماشین معمولی افزایش می یابد، مقدار ای ام آی درون دستگاه نیز افزایش می یابد و فیلترهای فرکانس اهمیت بیشتری پیدا می کند.

برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع: