針對伺服系統(tǒng)的電磁兼容性問題本文以某公司設(shè)計的一款以伺服系統(tǒng)為主的醫(yī)療機器人的EMC干擾類型、風(fēng)險評估以及抵制方法等幾個方面進行闡述。
數(shù)據(jù)緩沖:由于I/O設(shè)備的速率較低而CPU和內(nèi)存的速率卻很高,故在控制器中必須設(shè)置一緩沖器。在輸出時,用此緩沖器暫存由主機高速傳來的數(shù)據(jù),然后才以I/O設(shè)備所具有的速率將緩沖器中的數(shù)據(jù)傳送給I/O設(shè)備;在輸入時,緩沖器則用于暫存從I/O設(shè)備送來的數(shù)據(jù),待接收到一批數(shù)據(jù)后,再將緩沖器中的數(shù)據(jù)高速地傳送給主機。
差錯控制:設(shè)備控制器還兼管對由I/O設(shè)備傳送來的數(shù)據(jù)進行差錯檢測。若發(fā)現(xiàn)傳送中出現(xiàn)了錯誤,通常是將差錯檢測碼置位,并向 CPU報告,于是CPU將本次傳送來的數(shù)據(jù)作廢,并重新進行一次傳送。這樣便可保證數(shù)據(jù)輸入的正確性。
數(shù)據(jù)交換:這是指實現(xiàn)CPU與控制器之間、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。對于前者,是通過數(shù)據(jù)總線,由CPU并行地把數(shù)據(jù)寫入控制器,或從控制器中并行地讀出數(shù)據(jù);對于后者,是設(shè)備將數(shù)據(jù)輸入到控制器,或從控制器傳送給設(shè)備。為此,在控制器中須設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器。
狀態(tài)說明:標識和報告設(shè)備的狀態(tài)控制器應(yīng)記下設(shè)備的狀態(tài)供CPU了解。例如,僅當(dāng)該設(shè)備處于發(fā)送就緒狀態(tài)時,CPU才能啟動控制器從設(shè)備中讀出數(shù)據(jù)。為此,在控制器中應(yīng)設(shè)置一狀態(tài)寄存器,用其中的每一位來反映設(shè)備的某一種狀態(tài)。當(dāng)CPU將該寄存器的內(nèi)容讀入后,便可了解該設(shè)備的狀態(tài)。
接收和識別命令:CPU可以向控制器發(fā)送多種不同的命令,設(shè)備控制器應(yīng)能接收并識別這些命令。為此,在控制器中應(yīng)具有相應(yīng)的控制寄存器,用來存放接收的命令和參數(shù),并對所接收的命令進行譯碼。例如,磁盤控制器可以接收CPU發(fā)來的Read、Write、Format等15條不同的命令,而且有些命令還帶有參數(shù);相應(yīng)地,在磁盤控制器中有多個寄存器和命令譯碼器等。
地址識別:就像內(nèi)存中的每一個單元都有一個地址一樣,系統(tǒng)中的每一個設(shè)備也都有一個地址,而設(shè)備控制器又必須能夠識別它所控制的每個設(shè)備的地址。此外,為使CPU能向(或從)寄存器中寫入(或讀出)數(shù)據(jù),這些寄存器都應(yīng)具有的地址。
來自空間的輻射干擾分布極為復(fù)雜,通常都是電磁感應(yīng)的形式在空間傳播的。這類干擾像空氣一樣也無處不在,如機時,電視機的圖像會產(chǎn)生雪花點。飛機飛行中禁止使用等也是基于避免輻射干擾的考慮。
那么,對于醫(yī)療標準YY0505里這類干擾主要是以輻射抗擾度為主,風(fēng)險在于輻射干擾存在時可能會引起PC工作的不正常,例如,PC機損壞,液晶顯示器顯示異常,機械手臂的動作不受控等。機械手臂作為醫(yī)療機器人的主要功能不能有任何異常,尤其不受控的動作是不允許的。
2.來自系統(tǒng)內(nèi)部配線間的輻射干擾XBV4G060001MXBV4G060001MXBV4G060001M
這類干擾的途徑多為自控系統(tǒng)中的變頻器和伺服驅(qū)動器產(chǎn)生的噪音,經(jīng)由電源電纜、信號電纜或者錯誤的接地電纜等,輻射到系統(tǒng)中的其它電纜,從而影響到機械設(shè)備的穩(wěn)定運行。
根據(jù)框圖,我們可以分析到低壓直流配線與AC220V配線間的輻射干擾,主板接口線、位置編碼器線、CAN通信線、直流電源線、電機線、編碼線等線間相互干擾等。都可能會干擾PC和機械手臂的正常工作。