聊一聊：機(jī)器人EMC測(cè)試與整改
作者：宇冠檢測(cè) 發(fā)布時(shí)間：2021-07-30 閱讀： 來(lái)源：
眾所周知，在機(jī)器人CR檢測(cè)認(rèn)證當(dāng)中，EMC的測(cè)試是一類非常難通過的測(cè)試類別，為此很多機(jī)器人生產(chǎn)廠家被這項(xiàng)測(cè)試羈絆住了前進(jìn)的腳步。那么怎么讓機(jī)器人能有效快速地通過CR認(rèn)證中的EMC測(cè)試，成為他們亟需解決的問題。而其中，通過率最低的，則是EMC中輻射和傳導(dǎo)這兩項(xiàng)測(cè)試。主要問題存在于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，生產(chǎn)廠家為了產(chǎn)品的功能提升和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，常常忽略了減少EMC干擾的電路設(shè)計(jì)，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)樣品在認(rèn)證過程中需要進(jìn)行EMC整改，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，延誤獲證時(shí)間。那如何在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就考慮產(chǎn)品的EMC的缺陷，或是如何對(duì)EMC測(cè)試不合格的項(xiàng)目進(jìn)行有效整改呢？
相對(duì)于其他內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)很緊湊的產(chǎn)品來(lái)講，機(jī)器人產(chǎn)品內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)空間相對(duì)比較大，但由于機(jī)器人功能相對(duì)較多。所以，各功能電路板塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題、聯(lián)結(jié)線纜的走線問題、濾波器的選型問題等因素皆有可能導(dǎo)致EMC測(cè)試不通過。
EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)階段，機(jī)器人CR認(rèn)證以及歐洲CE認(rèn)證中，EMC測(cè)試要求主要分為電磁干擾（EMI）和電磁抗擾度抗干擾（EMS）兩部分。分別按照如下的標(biāo)準(zhǔn)：
如何解決機(jī)器人輻射電磁干擾
機(jī)器人電路內(nèi)部的各種信號(hào)傳遞，經(jīng)常會(huì)無(wú)意間導(dǎo)致噪聲和有用信號(hào)以共模電流的方式，傳導(dǎo)到各種殼體或各種連接線纜，使得這些導(dǎo)體變?yōu)樘炀€并通過空間耦合到其他電路或電器，從而形成輻射發(fā)射干擾。解決機(jī)器人輻射電磁干擾問題，主要考慮如下三點(diǎn)：屏蔽、濾波、接地。
1、屏蔽
屏蔽就是以金屬隔離的原理來(lái)控制某一區(qū)域的電場(chǎng)或磁場(chǎng)對(duì)另一區(qū)域的干擾。它包括兩個(gè)含義：一是將電路、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來(lái)，防止電磁干擾向外擴(kuò)散；二是用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來(lái)，防止它們受到外界電磁干擾的影響。
1） 機(jī)器人控制電路與主功率電路要有明確的布局區(qū)分。
2） 盡量避免大電流高電壓布線與各種功能板的控制線、互連線和信號(hào)線并行布線，各種功能板的控制線和信號(hào)線盡量采用屏蔽線，將普通的大電流信號(hào)或數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)電纜改為對(duì)稱絞線電纜。
3） 在不影響機(jī)器人性能的前提下，適當(dāng)調(diào)整各種互連線纜的走向和排列，做到不同類型的電纜相互隔離。
4） 在可能的情況下，對(duì)重要器件進(jìn)行屏蔽、隔離處理，特別是服務(wù)機(jī)器人所使用的無(wú)線射頻模塊盡量帶有屏蔽罩。
2、濾波
機(jī)器人的電源模塊往往是EMC干擾的主要部件，針對(duì)電源模塊所產(chǎn)生的干擾，往往可以使用濾波器來(lái)解決。
1） 要選擇合適的濾波或?yàn)V波電路。認(rèn)證之前最好做一下預(yù)測(cè)試，知曉或估計(jì)需濾掉的雜波頻點(diǎn)或頻段以及其輻射強(qiáng)度，然后定制合適的濾波器，市面上買來(lái)的通用濾波器有時(shí)候起不了作用。
2） 電源濾波器的輸入端和輸出端要完全隔離，濾波器金屬外殼和屏蔽盒緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)良好接地。
3） 設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，在結(jié)構(gòu)空間上預(yù)留出裝濾波器的位置。
3、接地
接地技術(shù)是電磁兼容中的一項(xiàng)重要技術(shù)。
1）在機(jī)器人控制部分的電路設(shè)計(jì)中，盡量將數(shù)字電路與模擬電路分開，電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積，且盡量避免形成不必要的地回路。
2）各種控制電路板卡盡量采用完整的地平面設(shè)計(jì)，多層板設(shè)計(jì)，鋪設(shè)地層，便于干擾信號(hào)泄放。
3）接地平面應(yīng)采用低阻的導(dǎo)電材料制成，并且有足夠的長(zhǎng)度和寬度，厚度，以保證在所有頻率上它的兩邊均具有低阻抗。
4）機(jī)器人本體中一些起到接地和固定作用的金屬框架，工業(yè)機(jī)體中的電氣柜等，需要可靠接地，電氣柜內(nèi)部金屬部件之間也要可靠連接。
如何解決機(jī)器人的電磁傳導(dǎo)騷擾
在傳導(dǎo)騷擾測(cè)試中，干擾信號(hào)主要是通過電源線傳導(dǎo)到測(cè)試人工電源網(wǎng)絡(luò)從而被探測(cè)到的。在機(jī)器人產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之初，我們就要考慮通過產(chǎn)品構(gòu)架的設(shè)計(jì)，來(lái)改變這種電流的傳遞路徑和大小，把風(fēng)險(xiǎn)降到最低。所以，解決機(jī)器人電磁傳導(dǎo)騷擾，可以考慮如下幾點(diǎn)：
1、為機(jī)器人預(yù)留濾波器或?yàn)V波電路的位置，選擇合適的濾波器。
2、電源模塊中的電源輸入線的長(zhǎng)度要縮短，輸入線過長(zhǎng)，外面進(jìn)來(lái)的干擾還沒有經(jīng)過濾波，就已經(jīng)通過空間耦合的方式串?dāng)_到電路板上，反之電路板上產(chǎn)生的干擾信號(hào)也會(huì)直接耦合到濾波器的輸入線上，傳導(dǎo)到機(jī)箱外造成傳導(dǎo)的超標(biāo)。
3、電源濾波器要正確安裝，濾波器的輸入端和輸出端要盡量完全隔離。
4、電源濾波器金屬外殼，其他電路屏蔽殼體的接地線要盡量短，并實(shí)現(xiàn)良好接地。
5、選擇合適的磁環(huán)以扼制共模干擾。
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