sales78@konlidacn.com+86 18913657912
يتعارض الطلب على تصميم طائرات بدون طيار خفيفة الوزن بطبيعة الحال مع متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي. إذ تُولّد المحركات ووحدات التحكم الإلكترونية في السرعة تداخلاً كهرومغناطيسياً قوياً، مما قد يؤثر على الأنظمة الحساسة مثل وحدات التحكم في الطيران، ووحدات تحديد المواقع العالمية (GPS)، وأنظمة نقل الفيديو، وكاميرات التثبيت.
تتناول هذه المقالة كيفية استخدام الرغوة الموصلة في أربعة مجالات حيوية - تأريض لوحة الدوائر المطبوعة للتحكم في الطيران، وحماية نقل الفيديو، وحماية نظام تحديد المواقع العالمي/البوصلة، وتأريض كاميرا جيمبال - وتشرح كيفية اختيار مواد الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي خفيفة الوزن لتطبيقات الطائرات بدون طيار.
تتطور الطائرات بدون طيار بسرعة من أدوات تصوير جوي استهلاكية إلى منصات صناعية لرش المبيدات الزراعية، وفحص خطوط الكهرباء، والخدمات اللوجستية، والاستجابة للطوارئ، والمسح، ورسم الخرائط . ويفرض كل تطبيق متطلبات أعلى على الموثوقية وسلامة الإشارة والمناعة الكهرومغناطيسية.
على عكس معدات السيارات أو الاتصالات، تواجه الطائرات المسيّرة قيدًا تصميميًا فريدًا: كل غرام مهم . يمكن أن يؤدي إضافة مواد واقية إلى تقليل مدة الطيران وسعة الحمولة. لذلك، تتطلب حماية الطائرات المسيّرة من التداخل الكهرومغناطيسي مادة توفر اتصالًا كهربائيًا فعالًا وأداءً واقيًا بأقل وزن وقوة ضغط.
تتمتع شركة كونليدا بخبرة عملية واسعة في مجال الطائرات بدون طيار والمعدات الجوية. صُممت رغوة AIR LOOP الموصلة ورغوة التوصيل متعددة الاتجاهات لتطبيقات خفيفة الوزن وقوة ضغط منخفضة. وقد استُخدمت هذه المواد في العديد من مشاريع الطائرات بدون طيار، حيث طُوّرت الحلول بما يتناسب مع الهيكل الميكانيكي الفعلي للعميل وأهدافه المتعلقة بالوزن.
للحصول على مقدمة أساسية عن الرغوة الموصلة، راجع دليلنا حول ما هي رغوة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي؟ دليل شامل لرغوة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي .
تركز هذه المقالة بشكل خاص على تطبيقات الطائرات بدون طيار وتشرح كيف يمكن للرغوة الموصلة أن تحل تحديات التداخل الكهرومغناطيسي في مجال يكون فيه كل غرام ومليمتر ونقطة اتصال مهمة .
على الرغم من أن الطائرات بدون طيار صغيرة الحجم، إلا أن بيئتها الكهرومغناطيسية الداخلية معقدة.
تستخدم معظم الطائرات بدون طيار محركات متعددة عديمة الفرش للدفع والتحكم في الوضع. أثناء التشغيل، يقوم منظم السرعة الإلكتروني (ESC) بتغيير التيار بسرعة باستخدام تقنية تعديل عرض النبضة (PWM)، عادةً بترددات تبديل تصل إلى عشرات الكيلوهرتز.
يمكن أن تمتد التوافقيات الناتجة إلى عشرات الميغاهرتز وما بعدها، مما يجعل نظام المحرك ووحدة التحكم الإلكترونية أحد المصادر الرئيسية للتداخل الكهرومغناطيسي الداخلي.
يعمل جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع إشارات الأقمار الصناعية الضعيفة للغاية، بينما تقيس البوصلة أو مقياس المغناطيسية اختلافات صغيرة في المجال المغناطيسي للأرض.
يمكن أن يؤثر التداخل الناتج عن المحركات، ووحدات التحكم الإلكترونية في السرعة، وخطوط الطاقة، والأجهزة الإلكترونية الأخرى على هذه الإشارات، مما يؤدي إلى:
لذلك يجب النظر في التأريض الفعال والفصل المادي والترشيح والحماية معًا.
تعمل أنظمة نقل الفيديو بواسطة الطائرات بدون طيار عادةً بتردد 2.4 جيجاهرتز أو 5.8 جيجاهرتز . ويمكن أن يتسبب التداخل عند هذه الترددات في تجميد الصورة، أو ظهور تشوهات، أو تأخير، أو انقطاع الإشارة.
يجب أن يمنع تصميم الحماية التداخل الخارجي من دخول الوحدة مع الحد من الانبعاثات عالية التردد من الوحدة نفسها.
تُعبأ إلكترونيات الطائرات بدون طيار في علبة صغيرة. قد توجد لوحات التحكم في الطيران، ووحدات التحكم الإلكترونية في السرعة، ووحدات نقل الفيديو، ووحدات تحديد المواقع العالمية (GPS)، والبطاريات، وأجهزة الاستشعار جميعها على بعد بضعة سنتيمترات من بعضها البعض.
وهذا لا يترك مجالاً يُذكر لهياكل الحماية التقليدية.
بالنسبة للطائرات المسيّرة الاستهلاكية خفيفة الوزن، حتى الزيادة الطفيفة في وزن الحماية يمكن أن تؤثر على مدة الطيران وسعة الحمولة. قد تتمتع الطائرات المسيّرة الصناعية بوزن مسموح به أكبر، لكن تظل نسب الحمولة إلى الوزن الأعلى ومدة الطيران الأطول من الأهداف التصميمية المهمة.
وهذا ما يجعل رغوة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي خفيفة الوزن جذابة بشكل خاص لتطبيقات الطائرات بدون طيار.
تستخدم رغوة AIR LOOP الموصلة بنية مجوفة لتقليل وزن المادة مع الحفاظ على التوصيل الكهربائي. وبالمقارنة مع رغوة FOF الموصلة التقليدية، يمكن تقليل وزنها بأكثر من 50% في التصاميم المناسبة. كما أن قوة الضغط المنخفضة تساعد في تقليل الإجهاد الميكانيكي على الهياكل خفيفة الوزن ولوحات الدوائر المطبوعة.
للمزيد من المعلومات، اطلع على مقالنا حول حشية حلقة الهواء: دليل تصميم خفيف الوزن للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي .
وحدة التحكم في الطيران هي في الأساس نظام التحكم المركزي للطائرة بدون طيار. وهي تتولى حساب الوضعية، والتحكم في المحركات، والملاحة، ودمج بيانات المستشعرات.
يمكن أن تكون مكونات مثل وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) ومقياس الضغط الجوي ومقياس المغناطيسية حساسة للتداخل الكهرومغناطيسي.
| موقع | المواد الموصى بها | الوظيفة الأساسية |
|---|---|---|
| لوحة التحكم في الطيران متصلة بالهيكل | رغوة موصلة بتقنية SMT أو رغوة FOF مصغرة | قم بتوصيل تأريض لوحة الدوائر المطبوعة بالهيكل أو بهيكل التأريض المخصص. |
| حماية وحدة القياس بالقصور الذاتي | رغوة موصلة مصغرة متعددة الاتجاهات | حماية محلية للمجال القريب حول أجهزة الاستشعار الحساسة |
| تأريض علبة الحماية | رغوة موصلة FOF | الحفاظ على اتصال موصل بين الدرع ولوحة الدوائر المطبوعة |
تتميز لوحات التحكم في الطيران بمساحة محدودة للغاية على لوحات الدوائر المطبوعة. ويمكن وضع رغوة موصلة بتقنية التثبيت السطحي (SMT) وإنتاجها تلقائيًا بأبعاد مصغرة، حيث تبدأ بعض التصاميم من حوالي 1.2 مم × 1.2 مم .
كما يمكن للقلب المرن استيعاب الاهتزاز الميكانيكي الناتج أثناء الطيران، مما يساعد على الحفاظ على اتصال كهربائي مستقر.
للحصول على معلومات إضافية، راجع مقالتنا حول ما هي حشية الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي بتقنية SMT؟ .
تستخدم العديد من الطائرات بدون طيار الاستهلاكية هياكل بلاستيكية أو من ألياف الكربون بدلاً من الهياكل المعدنية . ولا يمكن لهذه المواد أن تعمل تلقائيًا كمرجع أرضي موصل تقليدي.
في مثل هذه التصاميم، قد تقوم الرغوة الموصلة بتوصيل غلاف أو وحدة درع بلوحة تأريض مخصصة أو منطقة نحاسية على لوحة الدوائر المطبوعة. ويجب حينها دمج مسار التأريض في التصميم الكهربائي العام.
تعتمد استراتيجية التأريض الصحيحة على مادة الغلاف، وتصميم لوحة الدوائر المطبوعة، وهيكل الحماية، وبنية تأريض النظام.
يعمل نظام نقل الفيديو كحلقة وصل اتصال بين الكاميرا المحمولة جواً والمحطة الأرضية للطائرة بدون طيار.
لأن هذه الأنظمة تعمل عادة عند 2.4 جيجاهرتز أو 5.8 جيجاهرتز، فمن الضروري التحكم في كل من التداخل الموصل والتداخل المشع.
| موقع | المواد الموصى بها | الوظيفة الأساسية |
|---|---|---|
| غلاف وحدة الفيديو | رغوة FOF على شكل حرف D أو P | قم بسد الفجوات الموصلة في الغلاف المعدني |
| تأريض لوحة الدوائر المطبوعة لوحدة الفيديو | رغوة موصلة بتقنية SMT | توفير اتصال منخفض المقاومة بين لوحة الدوائر المطبوعة والهيكل |
| منطقة موصل الترددات اللاسلكية | رغوة FOF مصغرة أو رغوة متعددة الاتجاهات | حماية موضعية حول نقاط اتصال الترددات اللاسلكية |
يجب أن تؤدي الوحدة وظيفتين في وقت واحد:
يمكن للغلاف المعدني الموصل، بالإضافة إلى حشية رغوية مصممة بشكل صحيح للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي، أن يوفر اتصالاً كهربائياً مستمراً حول واجهات الغلاف.
ومع ذلك، فإن فعالية الحماية تعتمد على النظام بأكمله، وليس على الحشية وحدها. يجب مراعاة جميع العوامل، مثل وصلات الغلاف، ونقاط التأريض، والفتحات، ومسارات الكابلات، وتصميم الترددات اللاسلكية.
يمكن أن تعمل خاصية نقل الفيديو بواسطة الطائرات بدون طيار بتردد 5.8 جيجاهرتز، واعتمادًا على النظام، بترددات أعلى.
يمكن لمختبر التوافق الكهرومغناطيسي التابع لشركة كونليدا توسيع نطاق اختبار فعالية الحماية إلى 40 جيجاهرتز ، مما يسمح للمهندسين بتقييم أداء الحماية عند الترددات ذات الصلة بتطبيقات الاتصالات اللاسلكية والرادار عالية التردد.
يُعد هذا الأمر مفيدًا بشكل خاص عندما تغطي بيانات المورد القياسية نطاقات التردد المنخفضة فقط.
تُعد وحدات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأجهزة قياس المغناطيسية من بين أكثر المكونات حساسية للتداخل في الطائرات بدون طيار.
تعالج أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إشارات ضعيفة للغاية، بينما تقيس أجهزة قياس المغناطيسية تغيرات طفيفة في المجال المغناطيسي. ولذلك، يمكن أن يكون للتداخل الناتج عن المحركات ووحدات التحكم الإلكترونية في السرعة (ESCs) وإلكترونيات الطاقة والموصلات القريبة تأثير كبير.
| موقع | المواد الموصى بها | الوظيفة الأساسية |
|---|---|---|
| قاعدة وحدة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) | رغوة موصلة مصغرة من نوع FOF | قم بتأسيس اتصال التأريض والحماية |
| محيط هوائي نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) | رغوة موصلة على شكل حلقة | تقليل التداخل غير المرغوب فيه حول الهوائي |
| وحدة البوصلة | رغوة FOF متعددة الاتجاهات أو مصغرة | توفير الحماية والتأريض المحليين |
يمكن أن يكون لعدم استقرار تحديد الموقع أو الاتجاه أسباب عديدة، بما في ذلك معايرة المستشعر، وتصميم الهوائي، والاهتزاز الميكانيكي، والتداخل المغناطيسي، وخوارزميات البرامج.
لا يمكن للرغوة الموصلة حل جميع مشاكل الملاحة. مع ذلك، عندما يُحدد اقتران التداخل الكهرومغناطيسي كعامل مساهم، فإن التأريض والحماية المناسبين حول الوحدات الحساسة يمكن أن يساعدا في تحسين سلامة الإشارة واستقرار النظام.
غالباً ما تضع الطائرات الصناعية بدون طيار وحدات تحديد المواقع العالمية (GPS) والبوصلة بعيداً عن المحركات ذات التيار العالي - على سبيل المثال، على صواري أو أذرع أو دعامات مرتفعة مخصصة.
حتى مع الفصل المادي، لا يزال هيكل التثبيت والتأريض الخاص بالوحدة بحاجة إلى الحفاظ على السلامة الكهربائية حيثما تكون الحماية مطلوبة.
تُعد الكاميرا ذات المحور الدوار حمولة أساسية للتصوير الجوي. تعمل المحركات ثلاثية المحاور على ضبط اتجاه الكاميرا باستمرار، مما يخلق مزيجًا من قيود التداخل الكهرومغناطيسي والاهتزاز والحركة الميكانيكية .
لذلك يجب أن توفر مادة الحماية اتصالاً كهربائياً موثوقاً به دون إضافة ضغط مفرط أو التدخل في حركة المحور.
| موقع | المواد الموصى بها | الوظيفة الأساسية |
|---|---|---|
| تأريض غلاف الكاميرا | رغوة موصلة رقيقة متعددة الاتجاهات | تأريض منخفض المقاومة بين الكاميرا والحامل |
| عزل محرك جيمبال | رغوة FOF مصغرة | تقليل التداخل بين المحركات وإلكترونيات الكاميرا |
| كابل توصيل الكاميرا بالفيديو | غلاف من القماش الموصل | حماية الكابلات المرنة |
تتميز مجموعات كاميرات جيمبال عادةً بمسافات ضيقة للغاية. أثناء الحركة المستمرة، قد يؤدي الضغط المفرط على الحشية إلى زيادة المقاومة الميكانيكية أو إعاقة حركة الهيكل.
يمكن للرغوة الموصلة الرقيقة متعددة الاتجاهات أن توفر استمرارية كهربائية تحت ضغط صغير جدًا، مما يجعلها مناسبة للتجميعات المدمجة والمتحركة.
للاطلاع على مقارنة مفصلة، انظر حشية رغوية موصلة متعددة الاتجاهات مقابل حشية رغوية موصلة قياسية .
نادراً ما تتميز مجموعات الكاميرات والمثبتات بأشكال هندسية مستطيلة بسيطة. يمكن تطوير مقاطع جانبية مخصصة وأشكال مقطوعة مسبقاً لتتناسب مع الأسطح غير المنتظمة، وأقواس التثبيت، وهياكل التغليف.
بالنسبة للحمولات البصرية، تُعد النظافة مهمة أيضاً. تقوم شركة كونليدا بتصنيع منتجات الرغوة الموصلة في بيئة غرفة نظيفة من الفئة 1000 للمساعدة في التحكم في الجسيمات ومخاطر المواد الغريبة.
تختلف تطبيقات الطائرات بدون طيار عن معدات الاتصالات التقليدية ومعدات السيارات في عدة جوانب مهمة.
| متطلبات | اعتبارات التصميم | حلول كونليدا |
|---|---|---|
| خفيف الوزن للغاية | يؤثر كل غرام على القدرة على التحمل والحمولة | يمكن لتقنية AIR LOOP أن تقلل الوزن بنسبة تزيد عن 50% مقارنة بتصاميم FOF التقليدية |
| قوة ضغط منخفضة | لا تتحمل الهياكل خفيفة الوزن الضغط المفرط | حلقة هوائية مصممة لقوة ضغط منخفضة |
| الحماية من الترددات العالية | قد تعمل عملية نقل الفيديو بتردد 5.8 جيجاهرتز أو أعلى | قدرة اختبار التوافق الكهرومغناطيسي تصل إلى 40 جيجاهرتز |
| مقاومة الاهتزاز | الاهتزاز المستمر للمحرك وتأثيرات الطيران | خيارات ذات لب سيليكون مرن مع نسبة استعادة تزيد عن 90% |
| نطاق واسع لدرجات الحرارة | مساكن باردة ومدفأة بأشعة الشمس على ارتفاعات عالية | خيارات قياسية من -40 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية؛ خيارات ذات قلب سيليكوني تصل إلى 280 درجة مئوية |
| توليد منخفض للجسيمات | تتطلب الحمولات البصرية بيئات تجميع نظيفة | إنتاج غرف نظيفة من الفئة 1000 |
ينبغي اختيار المواصفات الدقيقة وفقًا لهندسة الغلاف، ونسبة الضغط، ومقاومة التلامس، ودرجة حرارة التشغيل، وبيئة الاهتزاز، وفعالية الحماية المطلوبة.
| طلب | المنتج الموصى به | المتطلبات الأساسية |
|---|---|---|
| تأريض لوحة الدوائر المطبوعة للتحكم في الطيران | رغوة موصلة مصغرة بتقنية SMT | بصمة صغيرة، مقاومة للاهتزاز |
| حماية وحدة القياس بالقصور الذاتي | رغوة مصغرة متعددة الاتجاهات | ضغط منخفض، حماية محلية |
| وحدة نقل الفيديو | رغوة FOF على شكل حرف D/P | إحكام توصيل موثوق |
| حماية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) | رغوة FOF على شكل حلقة أو مصغرة | تقليل اقتران التداخل الكهرومغناطيسي |
| حماية البوصلة | رغوة موصلة متعددة الاتجاهات | تأريض مستقر وحماية محلية |
| تأريض كاميرا جيمبال | رغوة رقيقة متعددة الاتجاهات | ضغط منخفض، وتداخل حركة ضئيل |
| حماية الكابلات المرنة | نسيج موصل | هيكل رقيق ومرن |
| تأريض حجرة البطارية | رغوة موصلة FOF | تأريض الغلاف خفيف الوزن |
تستخدم رغوة AIR LOOP الموصلة بنية مجوفة لتقليل وزن المادة بشكل ملحوظ. في التطبيقات المناسبة، يمكن أن يقل وزنها بأكثر من 50% عن رغوة FOF التقليدية.
وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للطائرات بدون طيار والأجهزة الإلكترونية الخفيفة الأخرى.
كما خضعت عائلة منتجات AIR LOOP للتحقق من صحة الإنتاج الضخم، مما يدعم الأداء المتسق على نطاق الإنتاج.
مع أنظمة نقل الفيديو التي تعمل بتردد 5.8 جيجاهرتز وما فوق، قد لا تكون بيانات الحماية منخفضة التردد وحدها كافية.
يستطيع مختبر التوافق الكهرومغناطيسي التابع لشركة كونليدا اختبار فعالية الحماية حتى 40 جيجاهرتز ، مما يوفر بيانات خاصة بالتطبيقات لتصميمات الترددات العالية.
تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة للطائرات بدون طيار موصلات موصلة فائقة الصغر. تستطيع شركة كونليدا إنتاج مكونات رغوية موصلة مصغرة يصل حجمها إلى حوالي 1.5 مم × 1 مم ، مع دقة تصل إلى ±0.15 مم للهياكل المناسبة.
تدعم معدات التغليف والتشكيل الآلية من الجيل الرابع، التي طورتها الشركة داخلياً، التناسق البُعدي للمكونات الصغيرة.
غالباً ما تتميز منتجات الطائرات بدون طيار بدورات تطوير قصيرة وتغييرات هيكلية متكررة.
تستطيع شركة كونليدا توفير نماذج أولية سريعة، مع توفر عينات في غضون 4 ساعات فقط للمشاريع المناسبة . كما يمكن للمهندسين المشاركة خلال مرحلة التصميم لتحسين المواد، والشكل، والضغط، وهيكل التأريض.
تتطلب الحمولات البصرية مثل الكاميرات وأنظمة LiDAR متطلبات نظافة أكثر صرامة.
تقوم شركة كونليدا بإنتاج منتجات الرغوة الموصلة في بيئة غرفة نظيفة من الفئة 1000 لتقليل مخاطر الجسيمات والمواد الغريبة.
إذا كان الغلاف غير موصل للكهرباء، فلا ينبغي اعتباره مرجعًا أرضيًا أساسيًا.
بدلاً من ذلك، يمكن للرغوة الموصلة أن تربط الغلاف الواقي أو هيكل الوحدة بلوحة تأريض مخصصة على لوحة الدوائر المطبوعة أو بمنطقة نحاسية. بعد ذلك، يجب توصيل هيكل التأريض بأرضية النظام عبر المسار الكهربائي المناسب.
يعتمد التصميم الدقيق على مادة الغلاف وبنية لوحة الدوائر المطبوعة.
حساسة للغاية.
بالنسبة للطائرات المسيّرة خفيفة الوزن، حتى بضعة غرامات إضافية قد تؤثر على مدة الطيران وقدرة الحمولة. لهذا السبب، يمكن أن توفر الهياكل الرغوية الموصلة المجوفة، مثل AIR LOOP، ميزة تصميمية مهمة عندما يسمح الشكل الهندسي بذلك.
يمكن أن يساهم ذلك في الحماية عند 5.8 جيجاهرتز، ولكن لا ينبغي افتراض الأداء من مواصفات التردد المنخفض العامة.
يعتمد الأداء الفعلي على النسيج أو الطلاء الموصل، ومقاومة التلامس، وتصميم الغلاف، والضغط، والتأريض، والدرزات، وجودة التركيب.
بالنسبة للتطبيقات عالية التردد، يعتبر الاختبار عند التردد المستهدف الطريقة الأكثر موثوقية للتحقق من صحة المادة.
لا. الرغوة الموصلة ليست سوى جزء واحد من استراتيجية التحكم في التداخل الكهرومغناطيسي.
يمكن أن ينتشر التداخل بين المحرك ووحدة التحكم الإلكترونية عبر المسارات الموصلة والمشعة . يمكن أن تساعد الرغوة الموصلة في التأريض، وحماية الغلاف، والعزل الموضعي، بينما يجب معالجة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، والترشيح، وتوجيه الكابلات، وبنية التأريض، ووضع المكونات على مستوى الدائرة والنظام.
تم استخدام رغوة AIR LOOP الموصلة ورغوة التوصيل متعددة الاتجاهات من Konlida في العديد من مشاريع الطائرات بدون طيار الاستهلاكية والصناعية، بما في ذلك التطبيقات التي تتضمن تأريض لوحة الدوائر المطبوعة للتحكم في الطيران، وحماية وحدة نقل الفيديو، وتأريض كاميرا جيمبال.
تأسست شركة Suzhou Konlida Precision Electronics Co., Ltd. في عام 2006 وهي متخصصة في تطوير وتصنيع مواد الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي وإدارة الحرارة .
بالنسبة لتطبيقات الطائرات بدون طيار والأنظمة الجوية، تجمع رغوة AIR LOOP الموصلة ورغوة التوصيل متعددة الاتجاهات من Konlida بين البنية خفيفة الوزن وقوة الضغط المنخفضة والهندسة القابلة للتخصيص لمعالجة تحديات التداخل الكهرومغناطيسي المحددة لأنظمة التحكم في الطيران ونقل الفيديو ووحدات الملاحة وكاميرات جيمبال.
الهدف ليس مجرد إضافة المزيد من الحماية، بل تحقيق أداء الحماية الأمثل بأقل وزن ومساحة وحمل ميكانيكي ممكن .
ABOUT US