EN
روابط سريعة
في العالم الحديث اليوم، حيث توجد أنظمة إلكترونية في كل مكان، غالبًا ما لا ندرك التهديد الخفي للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI). يظهر التداخل الكهرومغناطيسي بطرق مزعجة مختلفة، مثل تلك النبضات غير المرغوب فيها التي تؤثر على جهد أجهزتنا بشكل مفاجئ. كما أنه يتسبب في تشويه الإشارات، مما يجعل البيانات التي نعتمد عليها أقل دقة، وقد يؤدي حتى إلى جعل أجهزتنا تتصرف بطريقة غير متوقعة ومثيرة للإحباط. فكر في الأمر، في المجالات الحرجة مثل المعدات الطبية، حيث يهم كل قراءة لصالح رفاهية المريض، أو في أنظمة التحكم السيارات التي تحافظ على عمل سياراتنا بسلاسة، يمكن أن تكون هذه الاضطرابات مشكلة كبيرة. أظهرت الأبحاث الأخيرة حقيقة مقلقة للغاية: حوالي 42٪ من أعطال الأجهزة الإلكترونية في البيئات الصناعية مرتبطة بعدم وجود استراتيجيات كافية للتعامل مع EMI. لذلك، من الواضح أن علينا أخذ هذا الموضوع على محمل الجد.
الآن بعد أن علمنا مدى مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، لنلقِ نظرة على واحدة من الطرق للتصدي لها. يلعب المكثفات المتخصصة دورًا حاسمًا. تعمل بناءً على مبادئ الاستقراء الكهرومغناطيسي. يمكنك تصورها كمرشحات صغيرة لخطوط الطاقة ومسارات الإشارات لدينا، وهي مصممة خصيصًا للتعامل مع الضوضاء ذات التردد العالي. طريقة عملها مثيرة للاهتمام للغاية. خصائص مقاومتها الكهربائية تخلق نوعًا من المقاومة التي تعتمد على التردد. هذه المقاومة تعمل مثل حارس بوابة، حيث تحجب تلك التوافقيات غير المرغوب فيها التي تسبب كل المشاكل، وفي الوقت نفسه تسمح بمرور الإشارات التي نريدها دون أي مشاكل. الأشخاص الذين يقومون بتصميم هذه المكثفات يستمرون في ابتكار طرق جديدة وأفضل لجعلها تعمل بكفاءة أكبر. التصاميم المتقدمة تستخدم تقنيات ملف متعدد الطبقات، وهي شبيهة بلف الأسلاك بعناية في طبقات متعددة لتحسين الأداء. كما أنها تستخدم مواد نواة محسّنة. يتم اختيار هذه المواد لتتمكن من التعامل مع التيارات العابرة، والتي يمكن أن تصل إلى 20A، بينما تحتفظ بقيم الإندكتانس المستقرة حتى عند تغير درجة الحرارة المحيطة.
بما أننا نعلم أن المحولات مهمة لتقليل الإشارة الكهرومغناطيسية (EMI)، السؤال التالي هو كيف نختار المحولات المناسبة. لقمع الإشارة الكهرومغناطيسية بشكل فعال، نحتاج إلى التأكد من أن مواصفات المحول تتطابق مع ملفات الضوضاء الخاصة بأنظمتنا. هناك عدة معايير رئيسية يجب أخذها بعين الاعتبار. أحد هذه المعايير هي تصنيفات تيار التشبع. عادةً ما يتم تحديدها بنسبة 150% - 200% من التيار العامل. لماذا هذا مهم؟ حسنًا، إذا لم يستطع المحول التعامل مع التيار بشكل صحيح، فلن يعمل بكفاءة. معيار آخر مهم هو نقاط التردد الذاتي للرنين. هذا يحدد التردد الذي قد يبدأ عنده المحول في العمل بطريقة غير مرغوب فيها. ثم هناك قيم المقاومة المباشرة (DC). كل هذه الأمور تهم عند اختيار محول. في بعض الصناعات، مثل صناعة السيارات، تكون المتطلبات أكثر صرامة. يجب أن تكون المكونات المستخدمة في السيارات قادرة على الأداء بشكل جيد عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، من درجة حرارة شديدة البرودة -40°C إلى درجة حرارة عالية تصل إلى 150°C. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تلبي هذه المكونات معايير التأهيل AEC-Q200، والتي تضمن أنها موثوقة وآمنة للاستخدام في التطبيقات السيارات.
بمجرد أن نختار المحولات المناسبة، الخطوة التالية هي استخدامها بكفاءة في تصميم الدائرة لدينا. مكان وضع هذه المحولات الكهرومغناطيسية في تخطيط اللوحة الدوائر المطبوعة مهم للغاية. إنه مشابه لترتيب الأثاث في الغرفة لاستخدام المساحة بأفضل طريقة ممكنة. يجب أن نضع المكونات المرشحة، مثل المحولات، بالقرب من مصادر الضوضاء. قد تكون هذه مصادر الضوضاء أشياء مثل المنظمات الانتقالية أو مولدات الساعة، وهي معروفة بإنتاج الكثير من الإزعاج الكهرومغناطيسي. كما يجب علينا الحفاظ على طول المسارات بين المحولات والدوائر المحمية قصيرة قدر الإمكان. هذا يساعد في تقليل أي إزعاج إضافي يمكن أن يحدث. ولا يجب أن ننسى التأريض. استخدام تقنيات التأريض الصحيحة يشبه تقديم مكان آمن للطاقة الكهربائية غير المرغوب فيها للتخلص منها، مما يساعد في تقليل الإزعاج المشترك. عند التعامل مع الضوضاء RF فوق 500MHz، فإن استراتيجية جيدة هي وضع أغطية درعية فوق الأقسام التناظرية الحساسة. هذا يشبه وضع درع واقٍ حول هذه الأجزاء لمنع الضوضاء.
لفهم الحقيقي لكيفية فعالية هذه الاستراتيجيات، دعونا ننظر إلى بعض الأمثلة الواقعية من صناعات مختلفة. في أنظمة الطاقة المتجددة، وبشكل خاص في العواكس ثلاثية الطور، عندما يتم تحديد اللفائف بشكل صحيح، يحدث شيء رائع. هناك تقليل بنسبة 35٪ في الانبعاثات المنقولة. هذا يعني أن كمية التداخل الكهرومغناطيسي التي يتم إرسالها تتناقص بشكل كبير، وهو أمر جيد لأداء النظام وموثوقيته العامة. في مجال الطب، رأى مصنعو أجهزة تصوير طبي تحسينًا كبيرًا. بعد تنفيذ مرشحات EMI متعددة المراحل، يتم الإبلاغ عن قراءات خاطئة أقل بنسبة 60٪. هذا أمر مهم جدًا لأن القراءات الدقيقة ضرورية للتشخيص الصحيح. في صناعة السيارات، حققت شركات توريد المستوى الأول تحسنًا بنسبة 50٪ في سلامة إشارات شبكة CAN باستخدام شبكات لفائف مُحسّنة في وحدات توزيع الطاقة الخاصة بالمركبات الكهربائية. تظهر هذه الأمثلة بوضوح أنه باستخدام استراتيجيات تقليل EMI المناسبة، يمكننا تحقيق نتائج مذهلة في الصناعات المختلفة.
حتى بعد أن نقوم بإعداد أنظمتنا مع المكونات والتصميم المناسبين، لا يزال علينا العناية بها لضمان أدائها الجيد. الفحوصات الدورية باستخدام التصوير الحراري هي وسيلة رائعة للقيام بذلك. إنها كاستخدام كاميرا خاصة لفحص داخل معداتنا. يمكن لهذه الفحوصات مساعدتنا في تحديد ما إذا كانت هناك مشاكل تتعلق تشبع النواة المستخدمة في المحولات قبل أن تفشل بالفعل. يمكننا أيضًا تنفيذ أنظمة مراقبة أوتوماتيكية. هذه الأنظمة مثل "حراس صغار" يقومون بمراقبة انحراف القدرة الاستيعابية للمحول. إذا انحرف بنسبة 15٪، فهذا علامة على أن المكون قد يبدأ بالتدهور. بالنسبة للتطبيقات الحيوية جدًا، مثل بعض البيئات الصناعية أو الطبية حيث لا يمكننا تحمل أي توقف عن العمل، من الجيد وضع فترات استبدال مجدولة بناءً على ساعات التشغيل. بهذه الطريقة، يمكننا ضمان بقاء أداء قمع الإشارة الكهرومغناطيسية ثابتًا طوال عمر الجهاز.
عالم إدارة الضوضاء يتغير باستمرار، وهناك بعض التقنيات الناشئة المثيرة حقًا. على سبيل المثال، أدى التقدم الأخير إلى تطوير مواد ذات نوى نانوية بلورية. هذه المواد رائعة لأنها حققت تحسين بنسبة 90٪ في النفاذية مقارنة بالمغنتيتات التقليدية. هذا يعني أنها تستطيع التعامل مع الحقول المغناطيسية بشكل أفضل بكثير، وهو أمر حاسم لأداء المحاثات. تقنية أخرى ممتعة هي المحاثات المطبوعة ثلاثيًا الأبعاد بقنوات تبريد مدمجة. هذه المحاثات مثل محطات قوة صغيرة. يمكنها التعامل مع سعة تيار أعلى بنسبة 40٪ بسبب نظام التبريد المدمج. ثم هناك منصات المحاكاة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي. هذه المنصات مثل مساعدين ذوي ذكاء فائق. يمكنها التنبؤ بسلوك EMI بدقة تصل إلى 92٪ خلال مرحلة التصميم. هذا ميزة كبيرة لأن ذلك يعني أننا يمكننا اتخاذ قرارات تصميم أفضل منذ البداية وتقليل عدد المرات التي نحتاج فيها لبناء نماذج أولية لاختبار وإصلاح الأمور بشكل كبير.