Industrielle Lufttrockner-Designs erfordern ein scharfes Auge für Sicherheit

In meiner Schulzeit war ich faul und vergesslich. Ich schob alles auf, einschließlich des Waschens meiner Schulschuhe. Unter Zeitdruck trocknete ich meine Schuhe oft unter der Heizspirale eines altmodischen Kühlschranks. Natürlich blieb mir das nicht erspart, einen Rüffel von meiner Mutter zu bekommen.

Bei einem meiner ersten industriellen Elektronikdesigns ging ich über das Trocknen von Schuhen hinaus. Ich entwarf einen intelligenten Lufttrockner-Controller für eine lokale Milchpulververarbeitungsanlage. Da ich neu in der Fertigung war, insbesondere in der Industrie der Lufttrockner, lernte ich, dass Sicherheit die oberste Priorität im Hardware-Design ist.

Indem Sie die richtige Software verwenden und sich kontinuierlich an die Herausforderungen und Einschränkungen erinnern, mit denen Sie beim Entwerfen von Hardware arbeiten, können Sie auch einen Lufttrockner oder jede andere Hardware, die Sie für Ihre Elektronikumgebung benötigen, bauen.

Was ist ein industrieller Lufttrockner?

In der Luft, die wir atmen, befindet sich ein Anteil an Wasserdampf, der Korrosion verursachen oder Fertigungsprozesse beeinträchtigen kann. Er kann auch bei der Lebensmittelverarbeitung zu Kontaminationen führen. Ein industrieller Lufttrockner stellt sicher, dass die Luft vor dem Eintritt in die Fertigungsbereiche frei von Dampf ist.

Eine Art von Industrietrockner ist der regenerative Adsorptionstrockner, bei dem Adsorptionsmittelkugeln verwendet werden, um die Feuchtigkeit in der Luft zu adsorbieren. Dies geschieht in einem Paar von Türmen, wobei die Luft in einem der Türme ist, während die Adsorptionsmittel im anderen regeneriert werden. Dies findet über einen bestimmten Zeitraum statt, bevor die Luft zum zweiten Turm umgeschaltet wird.

Entwurf eines Industriellen Lufttrockner-Controllers

Für Hardware-Designer, die es gewohnt sind, kommerzielle Elektronik mit komplexen Algorithmen zu entwerfen, mag ein industrieller Lufttrockner-Controller einfach erscheinen. Immerhin handelt es sich nur um eine Reihe von Relaisausgängen und analogen Eingängen, die mit einem Mikrocontroller verbunden sind. Das Unterschätzen der verborgenen Bedenken im Lufttrockner-Design kann jedoch zu Sicherheitsrisiken führen.

Sicherheit hat Priorität beim Design von industriellen Lufttrockner-Controllern

Steuerung der Ventile

Es gibt mindestens vier Ventile, die von Ihrer Hardware gesteuert werden müssen. Aus der Perspektive eines Designers handelt es sich hierbei um einfache Relaisausgänge. Was ein Designer jedoch verstehen muss, ist, dass der Luftdruck im Turm sehr hoch ist und Fehler beim Umschalten der Ventile dazu führen können, dass einige der Geräte explodieren.

Es gibt zwei kritische Aspekte des Relaisausgangsdesigns, die Ihre volle Aufmerksamkeit erfordern. Einer davon ist, wenn der Luftstrom von einem Turm zum anderen umgeschaltet wird. Es ist wichtig, dass das Ventil für den zweiten Turm geöffnet wird, bevor das erste geschlossen wird. Dies dient dazu, den plötzlichen Anstieg des Luftdrucks zu verhindern, wenn die Luft keinen Abflussweg hat.

Obwohl Hardware-Designer wenig Kontrolle über den Firmware-Algorithmus haben, können sie sicherstellen, dass die Relaissignale vor jeglicher elektrischer Störung geschützt sind. Neben der Verlegung der Signale weit entfernt von Hochfrequenzbahnen ist es am besten, sicherzustellen, dass Relaissignale hoch- oder runtergezogen werden, sodass die Ventile geöffnet sind, wenn Mikrocontroller in einen undefinierten Zustand eintreten, selbst für eine kurze Zeit.

Genauigkeit der Parameterwerte erlangen

Es gibt zwei wichtige Parameter für einen industriellen Lufttrockner. Der Controller muss regelmäßig sowohl den Druck als auch den Taupunkt überwachen, wenn die Luft in einem der Türme adsorbiert wird. Der Luftdruck in einem Turm sollte seinen maximalen Nennwert nicht überschreiten, wenn das Regenerierventil geschlossen ist. Ein funktionsfähiger Lufttrockner sollte während des Adsorptionsprozesses einen Taupunkt erreichen, der auf den gewünschten Wert fällt.

Diese Werte werden normalerweise von industriellen Sensoren überwacht, während ihre Messungen durch den Controller mittels Analog-Digital-Umwandlung (ADC) erfasst werden. Das Arbeiten mit analogen Signalen in einer industriellen Umgebung erhöht die Herausforderungen für einen Designer. Die elektrische Umgebung einer Fabrik ist oft berüchtigt dafür, elektrische Störungen zu verursachen.

Es ist wichtig, die besten Praktiken des analogen Designs auf Ihrer Leiterplatte zu befolgen. Die Leiterbahnen müssen von Hochgeschwindigkeits-Digital- oder Stromleiterbahnen getrennt und eine separate Massefläche unter den analogen Komponenten platziert werden, um stabile Sensorwerte zu gewährleisten. Sie möchten nicht, dass der Controller über abnormal erhöhte Luftdruckwerte im Unklaren bleibt.

Erwarten Sie nichts anderes als hohen Druck bei einem industriellen Lufttrockner

Perfektionierung des Designprozesses für industrielle Lufttrockner-Steuerungen

Das Design eines industriellen Lufttrockners, der im Labor funktioniert, ist für die meisten Designer ein Kinderspiel. Aber einen zu entwerfen, der sicher und robust ist, erfordert nahezu Perfektionismus. Ein guter Designer muss bereit sein, von Grund auf neu zu beginnen, falls nötig, um potenzielle Probleme wie elektrische Störungen und Druckspitzen in der Luft zu adressieren.

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