工程机械控制器封装的电磁兼容性设计

工程机械控制器封装的电磁兼容性设计

摘要:工程机械电子控制系统及状态信息监控系统要具有良好的环境适应性和电磁兼容性,才能满足工程机械的使用要求。本文就工程机械电控系统中控制器的电磁兼容性提出设计方案。

关键词:工程机械电控系统;控制器;电磁兼容性

在全面分析工程机械控制和监测需求的基础上,采用通用化、模块化设计理念和先进的微电子技术,构建工程机械电子控制系统软硬件平台,是为工程机械信息化、智能化的实现及其长远发展奠定必要的技术基础,研制出的具有自主知识产权的控制器及液晶显示终端,可应用于工程机械电子控制系统和状态信息监控系统,改变目前我国工程机械控制器依赖进口的局面,具有良好的效益和应用前景。

电子控制系统及状态信息监控系统要具有良好的环境适应性和电磁兼容性,才能满足工程机械的使用要求。本项目设计研究的控制器和显示终端原理样机需通过环境适应性和电磁兼容性的试验,从而能满足工程机械的使用要求。如何解决电控系统内的电磁兼容性问题,也是工程机械电控设计研究的一项重要内容。本研究是依据GB/T 4942.2-1993《低压电器外壳防护等级》、GJB 1389-2005《系统电磁兼容性要求》等相关标准对电子产品环境和电磁兼容性的要求。

控制器的封装是提高电磁兼容性的重要途径,设计时采用下列技术措施提高电磁屏蔽效果。

1 连接器选型

所有连接器选用航空连接器,如图1所示,该类接插件为全金属制作,与结构件采用螺纹连接,且内部还有屏蔽磁环,能够有较好的电磁屏蔽效果。并且自身带有密封圈,环境密封较好,体积小、重量轻。

2 选用屏蔽电缆

航空连接器引出的电缆线束要裹有轻型防波套(屏蔽网),这样电缆不但柔韧性不会降低,同时也起到了屏蔽效果。屏蔽电缆与航空连接器连接时,防波套与航空连接器必须连接紧密,用热缩套管整形密封,达到更好的屏蔽效果。

3 选用高性能密封橡胶和导电胶

采用由高性能硅胶以及铝镀银颗粒混合组成的铝镀银硅橡胶密封条进行密封,其内阻很小,只有几欧姆。具有良好的环境密封、优异的物理机械性能和良好的屏蔽效果。

铝镀银填料的导电橡胶是盐雾环境下用于铝表面的最好衬垫材料。为达到更好的电磁屏蔽效果与防水措施,要将铝镀银硅橡胶密封

条与导电胶共同使用。

选用与铝镀银硅橡胶密封条同样特性的导电胶(72-00192),导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶粘剂,以导电粒子形成复合粉体与环氧树脂固化剂为黏合剂形成导电通路。应用于缝隙处接合面的胶合,适于永久密封。频率在1 GHz时,效果较好。对屏蔽玻璃与结构体配合面的间隙,薄膜键盘扁平电缆通过结构体引出的遗留的间隙都可用其进行粘结填充,它能够保持缝隙处的导电连续性,用以达到屏蔽的效果。

4 液晶显示终端配有电磁屏蔽玻璃

屏蔽玻璃是以有机(或无机)玻璃的基础上结合电磁屏蔽技术而研制出的特种玻璃,它主要使用在既有电磁屏蔽要求,又有一定可视要求的部位。因此具有良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能,以及良好的透视性能。

电磁屏蔽玻璃主要有两种,一种是将金属丝网夹于两块玻璃之间;另一种是在玻璃表面镀制金属薄膜,前者的屏蔽效果、透光率都优先与后者,所以设计时选用金属网屏蔽玻璃,如图2所示。其屏蔽效能＞60 dB,透光率达65%以上。

5 合理的封装结构设计

封装时根据控制器原理样机电路板尺寸,从电路板安装方式,连接、结构加工工艺等方面开展了研究,通过三维软件进行实体建模设计,设计合理的控制器及液晶显示终端的封装结构。

参考文献

［1］邱士安.机电一体化技术[M]．西安电子科技大学出版社,2004.

［2］俞文英.电磁干扰来源及电磁兼容设计的探讨[J]．皖西学院学报,2003,19(5):24-26.