迈肯思讲解工控机箱的EMC设计与防护 图文
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迈肯思网址:/深圳市迈肯思科技有限公司,即Macase,创立于2004年,是中国工控机箱制造领域的新兴领军企业。
专注于提供工控机箱、服务器机箱和定制综合解决方案,产品包括1U/2U/3U/4U等工控机箱,服务器机箱广泛应用于工业自动化、通讯、电力、网络安全、智能交通、视频监控、军工/航天、自助终端、数据存储、数字标牌、车载电脑、3C应用等诸多领域。
19英寸机架式服务器机箱设计,450mm机身,采用优质1.0mm马钢高级无花镀锌板成型,黑色贴面板前置,并加装安全防护锁,大面积口空部分是散热器的散热通道。
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4U服务器机箱技术参数:
• 型号:K445FB服务器机箱
• 服务器机箱规格:482(宽)* 450(深)*178MM(高)
• 主板:12"*9.6"(305*245MM)
•硬盘:8个3.5寸硬盘和4个2.5寸硬盘
• 光驱:3个5.25光驱
• 服务器机箱电源:普通台式ATX电源PS2
• 风扇:1个12025风扇和两个8厘米风扇
• 扩展槽:7个全高直插槽
• 面板设置:2个USB 2.0,一个电源开关,一个重启开关,一个电源指示灯,一个硬盘指示灯
• 服务器机箱箱体材质:马钢高级无花镀锌板
迈肯思网址:/• 料厚:1.0MM
4U服务器机箱——K445FB图纸
迈肯思提供高效快速的服务器机箱OEM/ODM定制方案,做到非标,多样化,小批量生产,将工业机箱工艺标准化、产品部件化、系列化,从而实现标品和非标品,结合快捷灵活,满足中小企业多样化小批量定制需求。
机箱 EMC 构造设计1.前言跟着科学技术的快速发展,现代各样电子、电气、信息设施的数目和种类愈来愈多,性能愈来愈先进,其使用处合和数目密度也愈来愈高。
这就使得电子设施工作经常遇到各样电磁扰乱,包含自己扰乱和来自其余设施的扰乱,同时也对其余设施产生扰乱 1。
在这种状况下,要保证设施在各样复杂的电磁环境中正常工作,则在构造设计阶段就一定认真考虑电磁兼容性设计。
假如忽视了这个问题 , 到新产品使用时,扰乱问题就会裸露出来。
因此提早地解决电磁扰乱问题是电子设施机箱构造设计时一定考虑的重要环节。
2.理论基础电子设施构造中常有的电磁扰乱方式主要有传导扰乱和辐射扰乱两种,因此电磁兼容( EMC)设计的主要方法有障蔽、滤波、接地等。
2.1障蔽电磁障蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等障蔽体阻挡或减小电磁能量流传所采纳的一种构造举措。
常用的方法有静电障蔽,磁障蔽和电磁障蔽。
电子设施构造设计人员在着手电磁兼容性设计时,一定依据产品所提出的抗扰乱要求推行有针对性的电磁障蔽设计。
障蔽往常有静电障蔽、磁障蔽和电磁障蔽三种。
2.2滤波电路中的扰乱信号经常经过电源线、信号线、控制线等进入电路造成扰乱,因此对公用电源线及经过扰乱环境的导线一般均要设置滤波电路。
2.3接地接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题,正确的接地方法可以减少或防止电路间的相互扰乱。
依据不一样的电路可用不一样的接地方法。
往常组合单元电路接地有串连一点接地、并联一点接地和多点接地三种方式。
整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要举措之一。
由于其功能不一样,故电路差异甚大,接地状况也不大同样。
一般常用的方法是:将模拟电路、数字电路、机壳分开,各自独立接地,防止相互间的扰乱,最后三地合一接入大地,这种方式较好地克制了电磁噪声,减少了数字信号和模拟信号之间的扰乱。
3.机箱 EMC的构造设计一电子设施中的机箱,机箱有电源线、信号线、控制线等的穿入及穿出以及散热用的通风孔、调理用的调理孔、显示窗等,同机遇箱也是由多个部件组合而成,各部分的连结处不免有泄露。
工控机箱的EMC设计与防护
当我们使用电子设备的时候,就会形成电磁干扰。
EMC (Electromagnetic compatibility电磁兼容性)现象在我们生活中随处可见。
例如我们在看电视的时候,如果手机放在电视机旁边,在来电时手机信号会干扰电视信号形成雪花片。
而随着日常电子设备的广泛使用,电子设备的EMC 设计正变得日益重要起来。
世界大多数发达国家都制定了EMC标准,销往该国家或地区的电子产品必须要符合相应的EMC标准,并通过其认证才可以。
其中比较知名的认证有美国的FCC认证、日本的VCCI认证、欧盟的CE认证,以及我们中国大陆的3C认证等。
下面我们来解释一个优秀的工控机如何进行EMC设计的。
无论工控机还是商用机,EMC设计中的最首先考虑的是板卡本身的EMI (电磁干扰)设计,因此在板卡设计方面就大幅减少了电磁辐射,但由于处理器的频率的提升,单纯依靠板卡本身在EMI方面的设计无法充分满足EMC认证的要求。
因此工控机机箱的EMC设计变得更为重要了。
这篇文章也以机箱的EMC设计为主。
在解释工控机机箱的EMC设计之前,我们先来看看商用PC机机箱的EMC设计,商用PC机由于应用在家庭环境中,与人体接触的时间更长,因此对EMC设计的要求也十分严格。
虽大多数着名PC品牌由于行销全球,也通过了各国的电磁兼容认证。
但由于用途的不同,商用PC通过的EMC认证和工控机的EMC认证侧重点是。
迈肯思网址:/工控机箱一般是在条件比较恶劣的环境中使用的机箱。
噪音和灰尘等很多的地方。
机器主板部分是分为两部分,底版+cpu卡的形式出现。
工控机箱的优点耐挤压,耐腐蚀,抗灰尘,抗振动,抗辐射。
工控机箱主要用于环境比较恶劣的场合,比如:航海、电厂,化工,矿厂,地下作业等。
工控机箱一般用于军队,广播电台,电视台,它的优点是利于散热,具有良好的可扩展性,稳定性能好。
工控机箱的电磁屏蔽的方法:我们的主机在工作的时候,主板、CPU、内存和各种板卡都会产生大量的电磁辐射,如果不加以防范也会对人体造成一定伤害。
这个时候工控机箱就成为了屏蔽电磁辐射,保护我们健康的一道重要防线,屏蔽良好的工控机箱还可以有效地阻隔外部辐射干扰,保证计算机内部配件不受外部辐射影响。
工控机箱为了增加散热效果,工控机箱上必要的部分都会开孔,包括箱体侧板孔、抽气扇进风孔和排气扇排风孔等等,所以孔的形状必须符合能阻挡辐射的技术要求。
工控机箱上的开孔要尽量小,而且要尽量采用阻隔辐射能力较强的圆孔;其次,要注意各种指示灯和开关接线的电磁屏蔽。
比较长的连接线需要设计成绞线,线两端的裸露的焊接金属部分必需用胶套包裹,这样也避免了机箱内用电线路产生的电磁辐射。
迈肯思网址:/肯思旗下的工控机箱涵盖诸多应用领域各个品类,广受合作伙伴好评,尤其最新推出的壁挂式系列工控机箱,具有模块化、紧凑型的特点,并提供弹性的定制化设计服务,能够满足工业领域内的各种工控机使用需求。
迈肯思提供高效快速的工控机箱OEM/ODM定制方案,做到非标,多样化, 小批量生产,将工控机箱工艺标准化、产品部件化、系列化,从而实现标品和非标品,结合快捷灵活,满足中小企业多样化小批量定制需求。
网址:/地址:深圳市光明新区公明塘尾兴华二工业区四栋。
迈肯思网址:/工控机箱是为了适应特殊、恶劣环境下工作的一种工业计算机,它的电源、机箱、主板都是为了能适应长时间不间断运行而设计的。
为了更好地使用它,让它始终保持良好的工作性能,在日常使用中必须对它进行必要、合理的维护。
目前在很多场合使用工控机箱,但真正能把工控机箱转得很好的也不是很多。
经常看到有些人忙活了半天,还是不能把工控机箱故障排除,而有些人用起来则得心应手。
这区别即源自用户对工控机箱的正确管理和维护。
对此迈肯思进行了一点归纳,希望能对大家有所帮助。
首先,要给工控机箱一个平稳的工作环境,如当工控机箱对磁盘或硬盘进行读写操作时出现震动,驱动器会严重磨损或导致硬盘损坏。
如果要靠墙放置,距离墙壁至少应有的间隙,以保证散热良好,否则,会导致元器件加速老化。
具体要做好以下几点:工控机箱的日常维护:一、工控机箱的机箱维护工控机箱中包括工控电源、无源底板、风扇,工控机箱电源:它是为N小时不间断开机服务的,所以它的性能较好,主要需注意的是尽量减少灰尘的进入,迈肯思网址:/防止灰尘影响风扇的运行。
防止瞬时断电,瞬时断电又突然来电往往会产生一个瞬间极高的电压,很可能“烧”坏电脑,电压的波动(过低或过高)也会对电脑造成损伤。
因此,应尽量配备电源。
另外,还应防静电、防雷击。
工控机箱无源底板:它是为各种板卡包括,)(卡、显卡、声卡、网卡等)提供电源的,它的日常维护要注意三点:不能在底板带电的情况下拨插板卡,插拨板卡时不可用力过猛,过大,用酒精等清洗底板时,要注意防止工具划伤底板。
工控机箱的插槽内不能积灰尘,否则会导致接触不良,甚至短路,工控机箱插槽内的金属脚是否对齐,有无弯曲,否则影响板卡在系统中的运行,会因此出现开机不显示、板卡找不到、死机等各种现象。
工控机箱的风扇:工控机箱内风扇是专门为工控机箱设计的,它是向工控机箱内吹风,降低机箱内温度。
它要注意的是:电源是否接到插头上,风扇外部的过滤网要定时清洗(每月一次),以防过多的灰尘进入机箱。
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地址:深圳市光明新区公明塘尾兴华二工业区四
当我们使用电子设备的时候,就会形成电磁干扰。
EMC(Electromagnetic compatibility电磁兼容性)现象在我们生活中随处可见。
例如我们在看电视的时候,如果手机放在电视机旁边,在来电时手机信号会干扰电视信号形成雪花片。
而随着日常电子设备的广泛使用,电子设备的EMC设计正变得日益重要起来。
世界大多数发达国家都制定了EMC标准,销往该国家或地区的电子产品必须要符合相应的EMC标准,并通过其认证才可以。
其中比较知名的认证有美国的FCC 认证、日本的VCCI认证、欧盟的CE认证,以及我们中国大陆的3C认证等。
下面我们来解释一个优秀的工控机如何进行EMC设计的。
无论工控机还是商用机,EMC设计中的最首先考虑的是板卡本身的EMI(电磁干扰)设计,因此在板卡设计方面就大幅减少了电磁辐射,但由于处理器的频率的提升,单纯依靠板卡本身在EMI方面的设计无法充分满足EMC认证的要求。
因此工控机机箱的EMC设计变得更为重要了。
这篇文章也以机箱的EMC设计为主。
在解释工控机机箱的EMC设计之前,我们先来看看商用PC机机箱的EMC 设计,商用PC机由于应用在家庭环境中,与人体接触的时间更长,因此对EMC 设计的要求也十分严格。
虽大多数著名PC品牌由于行销全球,也通过了各国的电磁兼容认证。
但由于用途的不同,商用PC通过的EMC认证和工控机的EMC认证侧重点是不同的。
迈肯思网址:/商用PC的EMC认证更偏向PC机本身对人体的辐射量的考虑,所以在用料和机箱设计上都基于这个方面考虑的。
而工控机的应用环境较为复杂,EMC认证涉及的范围也更为广泛,除了考虑工控机的电磁辐射干扰外,防止外界的各种因素对工控机内部设备造成的干扰也是一个EMC设计要点。
简而言之,商用PC的EMC设计是对内的,而工控机的EMC设计则是双向的。
下面我们通过和商用PC的对比,来阐述对内和双向的区别:
1、散热口的EMC设计
首先我们明确一个概念,无论对内还是对外,对付电磁辐射最好的方法就是用一个全密封的金属盒子把电磁辐射体遮蔽起来,而且屏蔽用的金属层越厚越好。
这样无论对内还是对外,电磁屏蔽的效果都最好。
但是由于散热、外接扩展设备的因素。
无论商用PC还是工控机,都无法做到严格密封的状态。
机箱关于防止电磁泄漏设计很重要的一点就是关于散热和电磁泄漏之间的良好平衡性设计,既要充分散热,也需要兼顾到电磁兼容方面的设计,我们通常在商用PC上所见到的,是上面这样的散热孔径,圆形而多孔。
但实际上防止电磁泄漏的设计标准对散热孔径的大小,以及形状是有诸多限制的,研究实验表明,方形孔径要比圆形孔径具有更出色的防止电磁泄漏效果。
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2、机箱接缝处的EMC设计
根据理论,当机箱上两个接触点之间的距离大于0.25xλ(波长符号)时,两点之间就会很容易泄漏出有害的电磁辐射。
因此在机箱接缝处的设计,也是考察EMC设计功底的一个重要指标。
现在商用PC机的机箱钢板厚度仅为0.6mm,钢板的强度有限,难以保证机箱本身受力后不产生形变,并且由于现在商用PC基本多是立式机箱,因此侧开口的面板也难以保证接缝处的紧密结合,为了克服这些现象,一些高档商用PC 在机箱的接缝处留有EMI弹片设计。
但工控机的使用环境复杂多变,某些环境是具有较强的振动性的,采用EMI 弹片设计容易在振动的环境下失去弹片的弹性。
工控机采用的机箱材料为1.2mm 的优质钢板,本身具有优秀的抗形变特性,由于工控机机箱多为卧式的,顶部钢板自身的重量和钢材特性已经能够保证机箱壁之间的严密接触。
优秀的工控机机箱在不采用EMI弹片的时候也完全可以通过CE,FCC等EMC认证。
如果某些对
迈肯思网址:/电磁兼容极为严格的环境,例如军工行业,我们会推荐客户在机箱接缝处使用更为可靠的金属导电布。
在板卡和机箱的接缝处,这个地方也是极其容易引起电磁泄漏的地方,商用PC由于扩展卡较少,很少有品牌在这个地方采用EMI弹片设计。
而工控机内部会插入多块板卡,板卡和机箱的接触严密与否是电磁兼容是否优秀的一个重要指标,因此做工优良的工控机会采用EMI弹片确保板卡和机箱之间的接缝紧密可靠。
3、机箱表面的特殊设计
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商用PC机箱材料多采用镀锌钢板,并考虑吸收机箱内辐射的有效性,在机箱内部没有进行喷漆处理,因此机箱内壁的镀锌钢板是可以导电的,也更容易吸收电磁辐射,这也使得商用PC机在静电防护、电磁屏蔽方面有着先天的优势。
商用PC的这种机箱在普通使用下没有问题,但是如果用于工控环境则是十分不合适的。
首先、工控机在某些时候要用在有强烈腐蚀性的环境下,例如海上的海盐、高速公路上排出的汽车尾气、化工厂的气体都具有强烈的腐蚀性。
因此机箱内外表面都必须要做抗腐蚀处理。
下图为研华工控机在机箱外表面和机箱内壁进行防腐蚀烤漆处理后的机箱。
其次、有时计算机会在振动的环境下工作,在某些特殊的情况下,振动会导致机箱内的某些电器元件接触到机箱内部表面,由于机箱内壁导电,所以很容易造成短路,烧毁设备。
而工控机在内部的喷漆处理使得机箱内壁不导电,可以杜绝这类现象的发生。
但是正所谓成也萧何、败也萧何,正是因为这些不导电的机箱内壁对工控机的EMC设计有着更高的挑战。
工控机由于内壁也进行了烤漆处理,因此机箱表面不导电,无法象商用PC一样形成等地体,因此只得在部分位置处留出没有喷漆的接触面,形成导电体,在整个机箱表面形成等势体,处理工艺较为复杂。