anh_huong_moi_truong_den_mach_dien_tu_va_cach_khac_phuc

57 232 5
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 07/05/2019, 17:18

Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường đến mạch điện tử (nhiễu, nhiệt độ, độ ẩm) và đề xuất phương pháp khắc phục. Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN MẠCH ĐIỆN TỬ VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC LỜI NÓI ĐẦU Song song với phát triển khoa học công nghệ cách mạng cơng nghiệp 4.0 , phát triển không ngừng công nghiệp điện tử Ngày nay, thiết bị điện tử có mặt hầu hết lĩnh vực đời sống, từ giáo dục, y tế đến hoạt động sản xuất, Để đáp ứng cho cách mạng công nghiệp 4.0 thiết bị điện tử cần đảm bảo yêu cầu khắt khe tính xác độ bền cao Bởi chúng không hoạt động riêng lẻ mà kết hợp thành hệt thống, có sai sót hỏng hóc thiết bị gây ảnh hưởng đến q trình vận hành toàn hệ thống Tuy nhiên yếu tố lại bị ảnh hưởng trực tiếp yếu tố mơi trường q trình sản xuất vận hành thiết bị Do mà công nghiệp điện tử nước ta chưa thể phát triển chưa giải vấn đề mặt kĩ thuật Đòi hòi phải có phải có nghiên cứu xác mức độ ảnh hưởng yếu tố môi trường để đưa biện pháp khắc phục cho vấn đề Mặc dù giới có nhiều đề tài nghiên cứu vấn đề trên, nhiên lại mạng tính lý thuyết cao chưa sâu vào thực tiễn Sau thời gian học tập tìm hiểu thơng tin qua tài liệu, báo, phương tiện truyền thông thực tiễn đời sống hàng ngày với hướng dẫn nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Th.S Tô Anh Dũng, chúng em thực nghiên cứu đề tài “nghiên cứu ảnh hưởng môi trường đến mạch điện tử” Trong đề tài nghiên cứu khoa học chúng em sâu vào việc tìm hiểu yếu tố mơi trường gây ảnh hưởng đến mạch điện tử Từ đánh giá đưa biện pháp tối ưu để khắc phục vấn đề Do thời gian kinh nghiệm hạn chế, nên việc thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận góp ý, nhắc nhở, nhận xét đánh giá q báu từ phía thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng MỤC LỤC Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường đến mạch điện tử đề xuất phương pháp khắc phục Lời nói đầu Danh mục hình ảnh CHƯƠNG I: Tổng Quan Về Đề Tài I.1: Lí chọn đề tài I.2: Phương pháp nghiên cứu I.3: Tổng quan cấu tạo mạch điện tử I.3.1: Giới thiệu chung mạch điện tử I.3.1.1: Lịch sử I.4: Định nghĩa mạch điện tử .8 I.5: Thành phần chế tạo mạch điện tử I.6: Các loại mạch điện tử I.7: Môi trường yếu tố môi trường I.7.1: Các yếu tố mơi trường có ảnh hưởng đến mạch I.7.1.1: Độ ẩm: I.7.1.2: Nhiệt độ: 10 I.7.1.3: Nhiễu điện từ: 10 I.7.1.4: Điện trường: 11 I.7.1.5: Từ trường: 11 I.7.1.6: Áp suất khí quyển: .11 I.7.1.7: Nhận xét: 11 CHƯƠNG II: Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Môi Trường Đến Mạch Điện Tử 12 II.1: Ảnh hưởng nhiễu sóng điện từ 12 II.1.1: Khái quát sóng điện từ 12 II.1.1.1: Sóng điện từ gì? 12 II.1.1.2: Đặc điểm sóng điện từ: 13 II.1.1.3: Nguyên tắc truyền thơng tin sóng điện từ: 13 II.1.2: Nhiễu điện từ 14 II.1.2.1: Nhiễu điện từ gì? 14 II.1.3: Nguyên nhân gây nhiễu sóng điện từ 14 II.1.4: Tổng quan tương thích điện từ 14 II.1.5: Các thành phần nhiễu điện từ 16 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng II.1.6: Mơ hình hóa nhiễu điện từ .17 II.1.6.1: EMI ghép nối trở kháng .19 II.1.6.2: EMI ghép nối cảm kháng 21 II.1.6.3: EMI ghép nối điện dung .23 II.1.6.4: EMI ghép nối xạ 25 II.1.7: Các loại nhiễu điện từ thường gặp 25 II.1.7.1: Nhiễu điện từ gây từ thành phần bên mạch 26 II.1.7.2: Nhiễu điện từ gây từ thành phần mạch 27 II.1.7.3: Nhiễu điện trở dây dẫn 28 II.2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến mạch điện tử .29 II.2.1: Tìm hiểu chung số linh kiện bản: 30 II.2.1.1: Các đặc điểm cấu tạo điện trở 30 II.2.1.1.2: Giá trị loại điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ khác 30 II.2.1.2: Cấu tạo, tính chất ứng dụng tụ điện 33 II.2.1.3: Cấu tạo, tính chất ứng dụng cuộn cảm 34 II.2.2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến linh kiện điện tử 35 II.3: Ảnh hưởng độ ẩm đến mạch điện tử 37 II.3.1: Hiệu suất 37 II.3.2: Khử nhiễu 37 II.3.3: Điện trở bề mặt 37 II.3.3.1: Di chuyển ion .37 II.4: Ảnh hưởng số yếu tố khác 38 II.4.1: Ảnh hưởng bụi bẩn 38 II.4.2: Ảnh hưởng môi trường dung lắc 39 CHƯƠNG III: Phương Pháp Khắc Phục Ảnh Hưởng Của Môi Trường 40 III.1: Biện pháp kĩ thuật 40 III.1.1: Kỹ thuật ổn định tần số dao động 40 III.1.2: Kỹ thuật lựa chọn linh kiện .42 III.1.3: Giảm VCC 43 III.1.4: Sử dụng linh kiện phụ trợ 44 III.1.5: Kỹ thuật layout 45 III.2: Biện pháp thay đổi điều kiện môi trường 47 III.2.1: Sử dụng quạt gió để làm mát 47 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng III.2.2: Máy điều hòa nhiệt độ, độ ẩm 48 III.2.3: Chống ẩm hạt chống ẩm Silica .48 III.2.4: Sử dụng tủ chống ẩm 49 III.2.5: Máy hút ẩm .49 III.2.5.1: Máy hút ẩm Rotor : 50 Nguyên lý hoạt động máy hút ẩm Rotor: 50 III.2.6: Máy hút ẩm dạng ngưng tụ: 51 Nguyên lý hoạt động máy hút ẩm ngưng tụ 51 III.2.7: Phương án đề xuất 52 CHƯƠNG IV: Tổng Kết 54 IV.1: Những đặc điểm điểm phát triển mà đề tài đem lại 54 IV.1.1: Đa dạng đặc điểm môi trường 54 IV.1.2: Có tính thực tế ứng dụng cao 54 IV.1.3: Đưa biện pháp khắc phục cụ thể 54 IV.2: Điểm hạn chế hướng phát triển đề tài 54 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình I-1: Ví dụ mạch in Hình II-1: Các thành phần EMI 17 Hình II-2: Mơ hình nhiễu điện từ mạch in .18 Hình II-3: Ghép nối trở kháng 19 Hình II-4: Mơ hình ghép nối trở kháng đơn giản 20 Hình II-5: Ghép nối cảm kháng mạch tương đương .21 Hình II-6: Suy hao trường theo khoảng cách mạch điện line mạch điện line – 22 Hình II-7: Ghép nối điện dung mạch tương đương 23 Hình II-8: Mơ hình dây ghép điện dung 24 Hình II-9: Điện áp phụ thuộc theo ghép nối điện dung .24 Hình II-10: Bọc chắn cho dây cáp 25 Hình II-11: L C kí sinh 27 Hình II-12: Tác động nhiễu 27 Hình II-13: Cấu trúc kim loại .31 Hình II-14: Sơ đồ cấu trúc vùng lượng chất bán dẫn 31 Hình II-15: Màng nước mỏng bề mặt 37 Hình II-16: Cầu nối dây dẫn cầu kim loại 38 Hình II-17: Rửa dạng ion kim loại 38 Hình III-1: Bộ dao động RC 40 Hình III-2: Dao động thạch anh 41 Hình III-3: Dao động resonator 41 Hình III-4: Thay linh kiện chân cắm chân dán 42 Hình III-5: Thay nhớ ngồi nhớ 42 Hình III-6: Sử dụng PORT mode 43 Hình III-7: Giảm VCC 44 Hình III-8: Sử dụng điện trở damping .44 Hình III-9: Sử dụng mạch lọc EMI 45 Hình III-10: Tối ưu hóa đường mạch 46 Hình III-11: Phân bố VCC GND hợp lý .47 Hình III-12: Hạt chống ẩm Silica 48 Hình III-13: Tủ hút chống ẩm 49 Hình III-14: Máy hút ẩm Rotor 50 Hình III-15: Máy hút ẩm dạng ngưng tụ 51 Hình III-16: HÌnh minh họa lồng Faraday 52 Hình III-17: Thí nghiệm kiểm chứng lơng Faraday 53 Hình III-18: Hình ảnh mơ thiết bị 54 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I.1: Lí chọn đề tài Ngày công nghiệp điện tử bùng nổ tồn cầu với quy mơ số lượng thiết bị tăng theo cấp số nhân qua năm Với tính ưu việt việc gia tăng suất lao động cơng tác quản lí, thiết bị điện tử áp dụng hầu hết lĩnh vực đời sống từ khoa học, kinh tế, giáo dục, nơng khiệp, Tuy nhiên q trình sử dụng thiết bị điện tử chúng em thấy có nhiều thiết bị điện tử sản xuất vận hành châu Âu tuổi thọ cao nhiên mang sang số nước nhiệt đới ẩm gió mùa Việt Nam tuổi thọ thiết bị bị giảm đáng kể, lại hay xảy cố kĩ thuật xử lí tín hiệu Một số thiết bị khác lại hoạt động tốt điều kiện mơi trường bình thường nhà mang trời nắng hoạc mang vào xử dụng nhà máy công nghiệp lại bị đơ, vận hành bị hỏng nhanh Vì nhóm chúng em định lựa chon đề tài “Ảnh hưởng yếu tố môi trường đến mạch điện tử đề xuất phương pháp khắc phục” làm đề tài nghiên cứu để đưa giải pháp khắc phục tình trạng nói từ cải thiện khả làm việc tuổi thọ thiết bị điện tử I.2: Phương pháp nghiên cứu Được hướng dẫn nhiệt tình ThS Tơ Anh Dũng với kết hợp thông tin tử trang web uy tín tài liêu tham khảo từ nhà trường áp dụng vào thực tiễn môi trường xung quanh điều kiện khí hậu Việt Nam Chúng em hoàn thành đề tài I.3: Tổng quan cấu tạo mạch điện tử I.3.1: Giới thiệu chung mạch điện tử I.3.1.1: Lịch sử Trước thập niên 1950 thiết bị điện tử dùng đèn điện tử chân không Đèn linh kiện mạch tiêu thụ cơng suất lớn, có kích thước to tỏa nhiều nhiệt Để lắp ráp chúng người ta đặt ch ốt gá cách ện lên khung kim loại, làm nơi hàn chân linh kiện Những radio ti vi tồn đến thập niên 1970, Việt Nam đến đầu thập niên 1990 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng Khi tranzito đời năm 1947 , dẫn đến thu nhỏ thiết bị điện tử công suất tiêu tán giảm mạnh Hầu hết linh ki ện hoạt động không tỏa nhiệt Điều tạo khả thu nhỏ kích c ỡ linh ki ện s ắp đ ặt chúng sát khối mạch Khoảng năm 1950 bắt đầu đưa linh ki ện lên b ảng cách điện có khoan lỗ để cắm chân linh ki ện, thúc đ tìm ki ếm cách n ối mạch Các nguyên liệu cách điện phủ lớp đồng đời Để chế bảng m ạch, người ta vẽ tay ảnh đường dẫn điện, khoan lỗ chân linh ki ện lên bảng, dùng in lưới đưa ảnh lên mặt lớp đồng cho ăn mòn đồng Lúc đời in mạch cơng nghệ vượt trội, dẫn đến tên g ọi "b ảng m ạch in" hay PCB Sự phát triển công nghệ mạch in dẫn đến, tùy theo nhu cầu làm mạch mà bảng mạch in đặc trưng với số lớp khác nhau: Mạch in hai lớp có mặt đồng, dùng phổ biến chuột máy tính, phần ti vi, thiết bị âm dân dụng, ều ển qu ạt, lò vi sóng Mạch in ba lớp có hai mặt đồng, dùng thi ết bị ện tử ph ức tạp hệ thống đo lường Mạch in năm lớp, tương đương với ép hai loại kể trên, có ba l ớp đồng hai lớp cách điện, dùng hệ phức tạp cao máy tính cá nhân Mạch in nhiều lớp hơn, dùng thiết bị có kết nối phức tạp cần ti ết kiệm không gian Từ năm 1970 bảng mạch phủ sơn chống ẩm ăn mòn, có màu xanh lục sẫm, gọi "phủ lắc" Lúc đầu đường mạch vẽ tay, sau chuyển sang in ảnh in lưới lên mặt lớp đồng Những bảng mạch in thời đầu thiết kế dạng vẽ kỹ thuật với tỷ lệ lớn cỡ thật, sau thu kích cỡ thật, đưa lỗ lên máy khoan bảng mạch theo tọa độ, in gia công mạch Về sau xuất in dẫn gồm chữ hình vẽ (legend hay silkscreen) mực sơn lên hai mặt bảng mạch bán thành phẩm, để dẫn cho lắp ráp sửa chữa Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng Hình I-1: Ví dụ mạch in Từ cỡ năm 1975, thời kỳ khởi đầu thiết kế sản xuất hỗ tr ợ máy tính (CAD-CAM), thiết kế bảng mạch in thực máy tính tách rời với thiết kế sơ đồ mạch điện Lúc máy tính cá nhân đời xuất trình hỗ trợ vẽ bảng mạch, làm việc mơi trường PC-DOS Trình có thư viện biên tập được, chứa kích cỡ xếp chân linh ki ện nhi ều chân bản, nhiên người dùng phải nắm sơ đồ mạch để bố trí vị trí linh kiện chạy đường mạch hợp lý Các trình PC-DOSthường quản lý lớp vẽ mặt linh kiện (component), mặt hàn (solder), lớp dẫn (silkscreen) K ết xuất ảnh PCX BMP cho lớp để đưa lên film lưới in, lỗ để đưa lên máy khoan bảng mạch theo tọa đô Từ năm 1981 "tự động hóa thiết kế điện tử" (EDA, Electronic design automation), gọi "thiết kế điện tử hỗ trợ máy tính" (ECAD, electronic computer-aided design) đời, với phần mềm hỗ trợ thiết kế phát triển riêng cho mạch điện tử Ban đầu phần mềm hoạt động máy tính trạm, Microsoft Windows cho máy tính cá nhân đời có phiên cho PC Các cơng đoạn tích hợp gói phần mềm, đảm nhận từ thiết kế sơ đồ mạch điện, thiết kế bảng mạch in sau điều khiển gia cơng bảng mạch, máy khoan lỗ hoạt động plotter đặc chủng I.4: Định nghĩa mạch điện tử Mạch điện tử mạch điện bao gồm linh kiện điện tử riêng lẻ, điện trở, bóng bán dẫn, tụ điện, cuộn cảm, điốt, vi mạch, nối dây dẫn vệt dẫn để dẫn dòng điện Sự kết hợp thành phần dây dẫn cho phép thực Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng thao tác đơn giản phức tạp: tín hiệu khuếch đại, tính tốn thực hiện, liệu di chuyển từ nơi sang nơi khác I.5: Thành phần chế tạo mạch điện tử Mạch chế tạo từ thành phần rời rạc kết nối đoạn dây Nhưng ngày phổ biến để tạo kết nối kỹ thuật in quang học bề mặt lớp mỏng (một bảng mạch in PCB) hàn thành phần vào mối liên kết để tạo mạch thành phẩm Trong mạch tích hợp IC, thành phần khác kết nối hình thành bề mặt, điển hình chất bán dẫn silic, số arsenua gali I.6: Các loại mạch điện tử Một mạch điện tử thông thường phân loại mạch tương tự, mạch điện tử số, mạch tín hiệu hỗn hợp (một kết hợp mạch tương tự mạch số) I.7: Môi trường yếu tố môi trường Trong thời đại 4.0 việc sử dụng phương tiên, thiết bị điện tử trở thành việc khơng xa lạ người giới Xã hội ngày phát triển khiến nhu cầu sử dụng phương tiên,thiết bị điện tử coi trọng bao giười hết.Nhưng chất lượng tuổi thọ phương tiện,thiết bị điện tử lại trở thành vấn đề nan giải kèm theo đại yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng tuổi thọ thiết bị yếu tố môi trường tự nhiên(độ ẩm, nhiệt độ,áp suất, Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng …) I.7.1: Các yếu tố mơi trường có ảnh hưởng đến mạch I.7.1.1: Độ ẩm: Đất nước ta nước thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa,vào mùa hạ cuối xn khơng khí có độ ẩm cao khiến cho lớp bề mặt vi mạch bị bào mòn tạo rỉ sét,điều khiến cho điện trở tăng lên giảm điện dung gây ảnh hưởng khơng nhỏ tới độ xác hiệu thiết bị Ngồi khơng khiến cho giảm hiệu thiết bị mà số trường hợp thời tiết ẩm ướt nguyên nhân khiến thiết bị điện tử,kỹ thuất số bị chập chờn chí gây cháy nổ I.7.1.2: Nhiệt độ: Khơng độ ẩm mà nhiệt độ ảnh hưởng nặng nề tới chất lượng tuổi thọ thiết bị phương tiện điện tử Đặc biệt với tình hình tự nhiên trái đất nóng lên, tầng ozon bị hư hại khiến tia cực tím mặt trời trở nên nguy hại, điều khiến nhiệt độ bình thường ngưỡng lớn đặc biệt vào mùa hè nhiệt độ mức đỉnh điểm Điều ảnh hưởng lớn tới thiết bị điện tử Bởi sử dụng thiết bị khiến thiết bị nóng lên phận tản nhiệt thổi khơng khí vào để làm mát Nhưng với nhiệt độ khơng khí khiến thiết bị trở nên nóng dễ hỏng hóc chí cháy nổ Khơng nhiệt độ cao ảnh hưởng tới thiết bị Ngay thời tiết lạnh (khoảng -1 độ C) gây nguy hại cho thiết bị điện tử Khi mơi trường q lạnh chí băng giá khiến cho thiết bị sử dụng nhiều lượng bình thường để vừa làm việc vừa trì nhệt độ làm việc Điều vừa gây tổn hại kinh tế cho người sử dụng vừa khiến thiết bị làm việc nhiều khả chúng hiệu lại khơng bình thường Khiến cho thiết bị dễ gặp trục trặc nhanh hỏng I.7.1.3: Nhiễu điện từ: Ngồi mơi trường tự nhiên mơi trường khơng tự nhiên yếu tố đáng lo ngại, xung quang có nhiều thiết bị điện tử tạo mơi trường nhiễu điện từ Nhiễu điện từ (nhiễu dẫn nhiễu xạ) mối quan tâm lớn 10 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng Tương tự, dây dẫn nối mạch chân cắm với linh ki ện phải tối ưu Tiêu biểu nhớ nên tích hợp vào bên chip Các loại chip đảm bảo EMI trước phân phối Hình III-23: Thay nhớ nhớ Việc sử dụng IC hệ với khả giao tiếp đ ơn gi ản hiệu góp phần giảm nhiễu cho hệ thống Các IC đ ời cũ th ường s dụng bus mode với xung giao tiếp rời rạc ngắt quãng, ti ểu bi ểu dòng 8051 cũ Trong IC hệ PIC, MSP430 s dụng PORT mode với xung đơn để giảm nhiễu Mạch điện tử linh kiện riêng lẻ mà kết hợp nhiều linh kiện kết hợp với Và hệ thống kĩ thuật số kết hợp nhiều mạch điện tử với nhau, mạch hệ thống lại có liên quan mật thiết với Vì linh kiện bị hỏng dẫn đến chức mạch điện tử bị ảnh hưởng gây sai số gây hỏng mạch làm cho hệ thống bị lỗi dừng hoạt động Do trước nghiên cứu, thiết kế thiết bị điện tử ta phải tìm hiểu kĩ môi trường mà thiết bị 43 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng làm việc dựa vào mục đích sản xuất Từ cần lựa chọn linh kiện phù hợp với điều kiện mơi trường để tránh gây ảnh hướng đến tồn hệ thống Ví dụ: - LM358 (OA) hoạt động nhiệt độ từ -55oC – 125oC - Tụ khí điều hòa bị nổ nhiệt độ lớn 47oC - IC NE555 hoạt động nhiệt độ -65oC – 150oC III.1.3: Giảm VCC Hình III-24: Sử dụng PORT mode 44 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng Kỹ thuật giúp giảm thiểu độ lớn nhiễu tác động lên hệ thống Các hệ thống 5V thay dần 3.3V, ứng dụng DSP, người ta s dụng VCC 2.8V 1.6V Hình III-25: Giảm VCC III.1.4: Sử dụng linh kiện phụ trợ Các điện trở damping đóng vai trò quan trọng việc triệt tiêu xung nhiễu mạch số Các điện trở có giá trị thấp mắc n ối ti ếp v ới đường tín hiệu mạch để giảm thiểu tác nhân sóng h ồi ti ếp không mong muốn.[ CITATION Jae97 \l 1033 ] Hình III-26: Sử dụng điện trở damping Việc sử dụng lọc EMI mạch nguồn trở nên thống dụng nhiên người ta sử dụng chúng mạch tín hiệu Mạch lọc cấu 45 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng tạo từ cuộn cảm tụ điện giúp triệt tiêu nhiễu truyền mạch Tùy thuộc vào đặc tính mạch điện mà người ta sử dụng cấu trúc mạch EMI khác nhau.[ CITATION Jae97 \l 1033 ] III.1.5: Kỹ thuật layout Đây số kỹ thu ật khó khăn đòimạch hỏi nhi u kinh nghi ệm Hình III-27: Sử dụng lọcềEMI thực tế Kỹ thuật rút số quy tắc sau:  Định nghĩa chức cho khối linh kiện: Các linh ki ện ph ải phân thành lớp như: Analogue sensor, digital low speed, digital high speed, power elements xếp chúng thành nhóm Tất linh ki ện nhóm ph ải đặt gần đường mạch in phải tối ưu hóa độ dài Kho ảng cách linh kiện phù hợp để tích hợp tụ by pass 46 Hình III-28: Tối ưu hóa đường mạch Nghiên cứu khoa học  GVHD: ThS Tô Anh Dũng Các đường tín hiệu tốc độ cao đặt trung tâm mạch in, tránh xa góc mạch in  Đặt đường mạch cơng suất phải mang dòng lớn gần có th ể đ ể đầu mạch ổn áp  Hạn chế lỗ via mạch, lí việc thay đổi l ớp layout đ ồng th ời thây đổi điện trở line, đồng thời tăng hiệu ứng phản xạ tín hiệu  Đặt cổng mở rộng I/O cách xa thạch anh cacs khu v ực ho ạt đ ộng tần số cao  Đặt cách đường mạch GND VCC đối xứng qua hai bên PCB đ ể giảm nhiễu điện từ trường phát sinh 47 Hình III-29: Phân bố VCC GND hợp lý Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng III.2: Biện pháp thay đổi điều kiện môi trường Khi nhiệt độ độ ẩm mơi trường ngồi vượt q ngưỡng cho phép thiết bị ta phải sử dung thiết bị làm mát giảm độ ẩm III.2.1: Sử dụng quạt gió để làm mát Tùy thuộc vào kích thước tải nhiệt vỏ bọc, số tùy chọn làm mát có sẵn để đảm bảo thiết bị điện tử khơng bị nóng Phương pháp đơn giản sử dụng quạt làm mát để tăng lưu thơng khơng khí làm để giảm nhiệt độ vỏ Phương pháp phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí xung quanh nhiệt độ bao vây có phần cao Nó khơng khuyến khích cho vỏ điện tải nặng môi trường nhiệt độ môi trường cao Cẩn thận để cài đặt thành phần điện tử theo khuyến nghị nhà sản xuất với khơng gian thích hợp đơn vị đảm bảo đường dẫn khí bên chúng khơng bị cản trở Đừng quên cho phép thực tế số khu vực vỏ bọc nóng khu vực khác Tùy thuộc vào kích thước vỏ bọc cách bố trí thiết bị điện, cần phải lắp đặt quạt tăng áp để đảm bảo lưu thông khơng khí đầy đủ vách ngăn để đưa khơng khí mát đến khu vực quan trọng Đảm bảo tất mặt hàng điện tử nhiệt độ tối đa đề nghị III.2.2: Máy điều hòa nhiệt độ, độ ẩm 48 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng Hiện thị trường có nhiều sản phẩm đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng Tuy nhiên giá thành cho hệ thống làm mát cho thiết bị công nghiệp có chi phí cao III.2.3: Chống ẩm hạt chống ẩm Silica Hình III-30: Hạt chống ẩm Silica Silica Gel dạng tinh thể, hạt tròn thường đóng gói nhỏ để khỏi vung vãi Nên lấy loại có thị màu Nó có màu xanh dương khơ, màu trắng đục gần đầy sang màu hồng bão hòa nước Và bão hòa ta “sạc” lại Cần có thùng kín, đống silica gel lưu ý silica gel no nước cần phải thay / sạc để tệ khơng có 49 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng III.2.4: Sử dụng tủ chống ẩm Hình III-31: Tủ hút chống ẩm Tủ chống ẩm thiết bị chuyên dụng sử dụng công nghê hút ẩm đại IC làm lạnh trừ ẩm giúp bạn ln n tâm khơng phải lo tình trạng ẩm mốc thiết bị Cấu tạo tủ chống ẩm thường vỏ kim loại, mặt trước kính, phía bên có núm vặn điều chỉnh mức độ ẩm phù hợp bên ngồi cửa tủ có đồng hồ ẩm kế giúp bạn dễ dàng theo dõi độ ẩm bên tủ Một số dòng sản phẩm tủ chống ẩm đại sử dụng điều khiển điện tử bên III.2.5: Máy hút ẩm Máy hút ẩm sử dụng nhiều mùa mưa Thiết bị có tác dụng làm giảm độ ẩm khơng khí, đồng thời diệt vi khuẩn gây ẩm mốc hay vi khuẩn có hại có sức khỏe Ngồi dùng để cân đổ ẩm để bảo quản thiết bị điện tử, đồ gỗ, kho hàng… Vậy nguyên lý hoạt động máy nào? Cùng tìm hiểu với chúng tơi.Máy hút ẩm có loại: máy hút ẩm Rotor máy hút ẩm ngưng tụ 50 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng III.2.5.1: Máy hút ẩm Rotor : Hình III-32: Máy hút ẩm Rotor  Nhìn vào hình ảnh bạn thấy máy hút ẩm dạng có bánh xe rotor hút ẩm cực lớn, chế tạo từ lớp xen kẽ phẳng gấp nếp Có thể nói phần quan trọng xác định hiệu tuổi thọ thiết bị loại  Vật liệu hút ẩm tẩm bề mặt bánh rotor trước muối Lithium Clorua Loại muối có tác dụng hút ẩm làm khô, nhiên nguyên liệu không chịu nhiệt độ cao nên sau chúng thay Silicagel-loại chất hút ẩm tốt chịu nhiệt tốt Nguyên lý hoạt động máy hút ẩm Rotor: Máy hút ẩm dạng hoạt động sau Thiết bị hút ẩm từ khơng khí xung quang vị trí đặt máy, khí ẩm có nước lại chất làm khơ rotor sau chuyển đến vị trí khử ẩm thải ngồi cách làm nóng khơng khí từ bay Máy hút ẩm dạng đặc biệt thích hợp với mơi trường có độ ẩm cao nhiệt độ thấp Loại có công suất hút ẩm từ 10 đến 50l / ngày độ xác gần tuyệt đối 51 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng III.2.6: Máy hút ẩm dạng ngưng tụ: Hình III-33: Máy hút ẩm dạng ngưng tụ Nhìn qua hình ảnh ta thấy cấu tạo máy hút ẩm ngưng tụ bao gồm:  Máy nén khí  Quạt động  Dàn ngưng tụ  Dàn bay hơi: Có nhiều cách bố trí đường ống, kiểu loại cánh tản nhiệt khác nhau, thường cánh tản nhiệt có bước cánh lớn, nhiều ống trơn ống dẫn dàn bay thường lớn dàn ngưng tụ  Khay hứng nước ngưng  Chậu hứng nước ngưng Có thể thấy máy hút ẩm dạng máy lạnh ngược chiều Theo thứ tự đầu khơng khí vào, qua dàn bay chuyển đến dàn ngưng tụ đưa đến quạt gió máy nén Phía có bao che dàn bay có khay đựng nước ngưng tụ lại Nguyên lý hoạt động máy hút ẩm ngưng tụ: Là máy hút ẩm có cấu tạo theo ngun lý làm lạnh khơng khí ẩm ngưng tụ thành nước Hơi ẩm không khí hút vào máy đưa đến hệ thống làm lạnh giúp chúng ngưng tụ thành nước phần khơng khí sau lọc hết ẩm trả lại môi trường 52 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng Loại máy hút ẩm có khả hút ẩm nhiều mức độ khác nhau, sử dụng độ ẩm tương đối từ 45 đến 60% chúng có khả hút ẩm linh động nên sử dụng hộ gia đình kho bảo quản hàng hóa nhiều III.2.7: Phương án đề xuất Sau nghiên cứu ảnh hưởng môi trường đến mạch điện tử Nhóm nghiên cứu định đề xuất phương án thiết kế thiết bị giúp loại bỏ nhiễu, đồng thời bảo vệ mạch khỏi tác động từ nhiệt độ, độ ẩm bụi bẩn để giúp cho mạch hoạt động ổn định tăng tuổi thọ thiết bị Thiết bị hoạt động dựa nguyên lý lồng Faraday (Faraday cage) Hình III-34: HÌnh minh họa lồng Faraday Lồng Faraday vật dẫn rỗng, bên điện trường điểm Khi đặt lồng Faraday lại gần cột phóng điện lồng Faraday "màn chắn điện" người lồng Faraday không chịu lực điện bên tác động Lồng Faraday chặn từ trường ổn định từ từ thay đổi, chẳng hạn từ trường Trái đất (một la bàn hoạt động bên trong) Tuy nhiên, mức độ lớn, chúng che chắn bên khỏi xạ điện từ bên dây dẫn đủ dày lỗ nhỏ đáng kể so với bước sóng xạ  Nguyên lý hoạt động lồng Faraday: Một lồng Faraday hoạt động trường điện bên ngồi làm cho điện tích vật liệu dẫn điện lồng phân phối để chúng hủy hiệu ứng trường phần bên lồng Hiện tượng sử dụng để bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm khỏi nhiễu tần số vô tuyến bên ngồi (RFI) 53 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tơ Anh Dũng Ngoài lồng Faraday sử dụng để bao quanh thiết bị sản xuất RFI, chẳng hạn máy phát vơ tuyến , để ngăn sóng vô tuyến chúng can thiệp vào thiết bị khác gần Chúng sử dụng để bảo vệ người thiết bị chống lại dòng điện thực tế sét đánh phóng tĩnh điện, lồng kèm theo dẫn dòng điện xung quanh bên ngồi khơng gian kín khơng có qua bên Kiểm chứng tính hiệu lồng Faraday: Để chứng minh lồng faraday chăn loại sóng điện từ Nhóm nghiên cứu đinh thí nghiệm tạo lồng Faraday sau đặt điện thoại vào bên điện thoại hồn tồn bị sóng di động wifi Hình III-35: Thí nghiệm kiểm chứng lơng Faraday Thơng số thiết kế thiết bị: - Hình dạng thiết kế tùy theo hình dạng kích thước thiết bị điện tử - Vỏ thiết bị làm hoàn toàn bằng vật liệu từ tính ( thép mạ kẽm) vật liệu khơng từ tính (nhơm, đồng) Các lỗ hổng vỏ có phải đảm bảo nhỏ bước sóng sóng có tần số cao cần chặn - Sử dụng sò nóng lạnh quạt tản nhiệt để làm mát hệ thống - Sử dụng hạt chống ẩm cho thiết bị có kích thước nhỏ máy hút ẩm cho thiết bị có kích thước lớn - Giá đỡ để cách điện thiết bị với vỏ - Sử dụng dây cáp chống nhiễu để tối ưu việc chống nhiễu 54 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng Hình II-36: Hình ảnh mô thiết bị Nguyên lý hoạt động thiết bị: Khi có sóng điện tử gây nhiễu truyền đến vỏ thiết bị, chặn lại bên thành lồng bên lồng khơng có chữa sóng gây nhiễu Điều sóng điện từ gây cảm ứng lồng dòng điện cảm ứng, dòng điện phân bố bên ngồi lồng bên lồng khơng có điện tích Trên thành lồng có lỗ nhỏ để mạch giao tiếp thông tin với thiết bị khác cấp nguồn cho mạch Trong điều kiện thực tế sóng thường gặp sóng cực ngắn, có tần số cao từ 30MHz – 30000MHz tương ứng với bước sóng 0,01m – 10m Do đường kính lỗ hổng bề mặt lồng phải nhỏ 0.01m để khơng ảnh hưởng đến tính chất lồng Trên vỏ lồng có gắn sò nóng lạnh quạt gió có tác dụng điều hòa khí lạnh bên tản khí nóng bên ngồi mơi trường Bên lồng co chứa gói chống ẩm giúp hút hết khí ẩm bên  Kết dự kiến: Thiết bị bảo khỏi nhiễu từ môi trường bên Nhiệt độ độ ẩm bên lồng ổn định, ngăn chặn bụi bẩn bám bề mặt thiết bị 55 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng CHƯƠNG IV: TỔNG KẾT IV.1: Những đặc điểm điểm phát triển mà đề tài đem lại IV.1.1: Đa dạng đặc điểm môi trường Phù hợp với đặc điểm khí hậu nước ta Do nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với tính chất có nhiệt độ ẩm tương đối cao, có phân hóa rõ dệt theo mùa, biên độ nhiệt lớn (từ oC-38oC), với kiểu khí hậu bắc nam khác Nên với khu vực có đặc điểm mơi trường khác nhau, Và cần có giải pháp khác để khắc phục IV.1.2: Có tính thực tế ứng dụng cao Những phân tích đánh giá dựa tình hình thực tế trường hợp cụ thể, điều kiện khác Để từ đưa phương án khắc phục phù hợp Các nghiên cứu thử nghiệm điều kiện thực tế Có thể áp dụng nhiều lĩnh vực, ngành nghề điều kiện môi trường khác IV.1.3: Đưa biện pháp khắc phục cụ thể Từ phân tích đánh giá trình nghiên cứu với yếu tố ảnh hưởng môi trường đưa giải pháp cụ thể từ kết hợp với để đưa giải pháp tổng thể IV.2: Điểm hạn chế hướng phát triển đề tài Ở cấp độ nhà trường , chưa đảm bảo yếu tố mặt kĩ thuật nguồn nhiễu môi trường phức tạp thời gian có hạn nên nhóm nghiên cứu chưa thể đưa thiết kế tối ưu cho phương án đề xuất Lồng faraday áp dụng cho thiết bị truyền thông cáp, dây dẫn Đối với thiết bị truyền thông sóng điện từ bị hạn chế bị chặn sóng truyền vào bên nên khơng thể áp dụng thiết bị Trong thời gian tới nhóm cố gắng để hồn thiện mơ hình sản phẩm kiểm chứng tính hiệu thiết bị Từ cải tiến thiết bị để phù hợp điều kiện khác sớm áp dụng thực tiến, đồng thời hạ thấp giá thành chế tạo sản phẩm để ứng dụng rộng rãi 56 Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS Tô Anh Dũng DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T B Hoàng, Vật liệu điện từ, Hồ Chí MInh: Đại học quốc gia TP.HCM, 2002 [2] C Alexander, Fundametals of Electric Circuit, McGraw-Hill, 2004 [3] R Jaeger, Microelectronic Circuit Design, McGraw-Hill, 1997 57
- Xem thêm -

Xem thêm: anh_huong_moi_truong_den_mach_dien_tu_va_cach_khac_phuc, anh_huong_moi_truong_den_mach_dien_tu_va_cach_khac_phuc, CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ đề tài, I.7: Môi trường và các yếu tố của môi trường, CHƯƠNG II: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN MẠCH ĐIỆN TỬ, II.1: Ảnh hưởng của nhiễu sóng điện từ, a, Nhiễu do tụ và cuộn cảm kí sinh, II.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mạch điện tử, CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG, III.1: Biện pháp kĩ thuật, III.2: Biện pháp thay đổi điều kiện môi trường., Nguyên lý hoạt động của máy hút ẩm ngưng tụ:

Mục lục

Xem thêm