УСТОЙЧИВЫЙ К ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОМЕХАМ КОРПУС ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2022 года по МПК G01F1/84 G01F15/18 

Уровень техники

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к корпусам для электронной аппаратуры, а более конкретно, к корпусу для электронной аппаратуры, имеющему устойчивость к электромагнитным помехам.

2. Постановка задачи

Корпуса для электронной аппаратуры, которые размещают чувствительные электронные схемы, могут быть восприимчивы к электромагнитным помехам (EMI). EMI является процессом, посредством которого излучаемая или проводимая энергия передается другому устройству и может вызывать отклонения рабочей характеристики и измерения. Эта помеха существует в форме излучаемой энергии от природного (молния, например) или созданного человеком (оборудование, моторы, транслирующие антенны и т.д.) источников. Все электронные изделия должны удовлетворять минимальному стандарту EMC (электромагнитной совместимости), который предоставляет возможность им работать, под воздействием EMI, без оказания влияния на основные функции оборудования. Чтобы ослаблять воздействия EMI, как правило, требуется некоторая форма защиты. Некоторая схема для поглощения и/или отражения энергии EMI может быть применена для того, чтобы ограничивать энергию EMI в устройстве-источнике и чтобы изолировать это устройство от EMI-источников. Схема, полностью окруженная металлическим корпусом без отверстий, является защищенной от EMI. Однако, это, как правило, не является практичным решением, поскольку схема должна взаимодействовать с внешним миром.

Типично, предусматривается защита, которая находится между EMI-источником и электронным оборудованием, и обычно конструируется так, что электропроводящий и заземленный корпус окружает устройство, кроме того, предусматривает отверстия, чтобы предоставлять возможность внешнего взаимодействия. Эти отверстия типично принимают форму небольших отверстий, дверок, панелей и т.д. Когда отверстия присутствуют, однако, защита прерывается, и энергия EMI может поступать в корпус через проведение (по проводам) или излучение (энергии, распространяющейся через отверстие). Величина помехи основывается на размере отверстия и частоте излучения. Размер отверстия и чувствительность к внешней помехе связывается с длиной волны внешнего сигнала.

λ=c/f (1)

где:

λ - это длина волны;

c - это скорость света; и

f - это частота.

Таким образом, более высокие частоты приводят в результате к меньшим длинам волны, и даже очень небольшие отверстия в защите предоставляют возможность проникновения высоких частот. Такие отверстия являются фактически разрывами защиты, которые могут работать даже в форме щелевой антенны, чтобы предоставлять вторичный источник EMI-излучения. В таких случаях, амплитуда шума является грубо пропорциональной длине отверстия.

Существует множество стандартных практик регулирования EMI, связанных с наличием отверстий, однако все имеют недостатки. Например, кабель может быть экранирован так, что провода оборачиваются токопроводящим материалом. К несчастью, экранирование провода часто зависит от пользователя и требует, чтобы потребитель установил необходимое экранирование провода, чтобы поддерживать целостность защиты. Это не может контролироваться производителем устройства. В другом примере провода могут быть заключены в другую "металлическую выступающую часть", которая выступает из корпуса и сохраняет провода внутри непрерывной защиты. Они имеют тенденцию быть очень дорогими и добавляют дополнительные затраты на установку. Наконец, отверстия могут быть регулируемыми по размеру, чтобы устранять некоторые частоты. Это, однако, не всегда является возможным на основе размера и протяжения корпуса и связанной с ним конфигурации. Кроме того, изделия, которые используются в опасных зонах, часто требуют особых принципов расстановки, которые ограничивают регулировку размера отверстия.

Некоторые промышленные среды имеют взрывоопасную атмосферу. Искра достаточной энергии в таких средах может воспламенять взрыв. Одним потенциальным источником таких искр является схема, используемая для выполнения и наблюдения за некоторыми операциями в таких средах. Некоторые электронные устройства, такие как промышленные измерительные приборы, например, могут формировать электростатический разряд или искру во время своей работы. В опасных атмосферах является важным окружать такие схемы во взрывобезопасном отделении, чтобы предотвращать зажигание искрой, созданной внутри отделения, атмосферы снаружи отделения.

Промышленные измерительные приборы, такие как расходомеры, часто работают в местах, в которых существует опасность взрыва, т.е., электронное устройство располагается не в обычном воздухе, а в потенциально взрывоопасной атмосфере. Примерами окружений, в которых потенциально взрывоопасные атмосферы присутствуют или могут возникать, являются топливозаправочные станции, объекты добычи или перекачки углеводородов или химические заводы, например.

Такие электронные устройства, которые должны использоваться в опасных зонах, подвергаются специальным правилам безопасности, которые определяются в ряде операционных стандартов. Главными целями таких стандартов являются избегание электрической искры, которая может инициировать взрыв, или предохранение искры, формируемой внутри окруженного пространства, от вызова взрыва снаружи, или гарантирование того, что пламя, которое уже развилось, будет ограничено пространством, в котором оно развилось. Только в качестве примера, Европейские Стандарты IEC 60079-1 описывают требования для электронных устройств, которые необходимо учитывать в качестве "взрывонепроницаемой оболочки" (Ex-d). В идеале, в случае пробоя изоляции или короткого замыкания, максимальное высвободившееся количество энергии является недостаточным, чтобы формировать искру, способную быть причиной воспламенения. Они являются примерами некоторых Европейских стандартов и предоставляются только в качестве примера, но сравнимые стандарты существуют в США, Канаде, Японии и других странах.

В частности, электронные устройства, предназначенные, чтобы удовлетворять требованиям защиты Ex-d, должны быть расположены в фрагменте корпуса, который является взрывозащищенным. Это препятствует проникновению взрыва, который происходит внутри корпуса, наружу или в другое отделение, например, из отделения электронной аппаратуры в клеммное отделение.

Расходомеры, такие как массовые расходомеры Кориолиса и вибрирующие ареометры, типично работают посредством обнаружения движения вибрирующей трубы, которая содержит текучий материал. Свойства, ассоциативно связанные с материалом в трубе, такие как массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены посредством обработки сигналов измерений, принятых от датчиков движения, ассоциированных с трубой. На режимы вибрации вибрирующей заполненной веществом системы, как правило, оказывают влияние общая масса, жесткость и характеристики затухания колебаний содержащей трубы и вещества, содержащегося в ней.

Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя одну или более труб, которые соединены линейно в трубопровод или другую транспортную систему и передают материал, например, текучие среды, шламы, эмульсии и т.п., в системе. Каждая труба может рассматриваться как имеющая набор нормальных мод вибрации, включающих в себя, например, простой изгиб, торсионную, радиальную и связанные моды. В типичном измерительном приборе массового расхода Кориолиса труба возбуждается в одной или более модах вибрации, когда материал течет по трубе, и движение трубы измеряется в точках, разнесенных вдоль трубы. Возбуждение типично обеспечивается актуатором, например, электромеханическим устройством, таким как возбуждающее устройство типа катушки, которое возмущает трубу периодическим образом. Массовый расход может быть определен посредством измерения задержки времени или разности фаз между движениями в местоположениях датчиков. Два или более таких датчиков (или датчиков-преобразователей) типично применяются для того, чтобы измерять ответную вибрацию расходомерной трубы или труб, и типично располагаются в позициях выше по потоку и ниже по потоку от актуатора. Два датчика-преобразователя соединяются с электронной измерительной аппаратурой. Измерительная аппаратура принимает сигналы от двух датчиков-преобразователей и обрабатывает сигналы для того, чтобы получать показатель массового расхода, среди прочего.

Что касается расходомеров, в качестве примера, взрывозащитный физический барьер может разделять отделения корпуса полевого передатчика. Передатчики для управления процессом, предназначенные для использования в опасных атмосферах, часто используют сочетание способов защиты, включающих в себя взрывозащищенные корпуса и/или барьеры, чтобы избегать неконтролируемых взрывов горючих газов. В случае передатчиков расходомера Кориолиса, хорошо известно заключение активных электронных компонентов во взрывозащищенное отделение, так что взрыв газов, который может произойти в результате электроэнергии в электронной аппаратуре, не распространится за пределы корпуса. Кроме того, иногда является предпочтительным, чтобы доступные пользователю средства соединения электронной аппаратуры использовали "повышенную безопасность" вместо защиты от взрыва в качестве способа защиты, при этом средства соединения показаны как не дающие искру и, следовательно, неприспособленные для зажигания горючего газа. По тому или иному стандарту, активная электронная аппаратура, которая может вызывать воспламенение, содержится в отделении, в котором любое воспламенение в отделении не может выйти за пределы отделения.

Следовательно, предоставляется корпус, который обеспечивает EMI-защиту, который использует PCB для передачи сигналов в/из корпуса. Непрерывная защита против излучаемой энергии целиком создается с помощью дорожек разводки PCB. В вариантах осуществления корпус поддерживает огнезащитный или взрывозащитный интерфейс.

Сущность изобретения

Устойчивый к EMI корпус электронной аппаратуры предоставляется согласно варианту осуществления. Устойчивая к EMI электронная аппаратура содержит первое отделение, определенное основной частью, и второе отделение, определенное основной частью. Перегородка находится между первым отделением и вторым отделением. Первое отверстие в перегородке соединяет первое отделение и второе отделение. Проходной элемент содержит первую интерфейсную область и вторую интерфейсную область, при этом один или более первичных проводников протягиваются между первой интерфейсной областью и второй интерфейсной областью, и при этом первая интерфейсная область постоянно находится в первом отделении, а вторая интерфейсная область постоянно находится во втором отделении. Токопроводящая шина ограничивает по меньшей мере фрагмент проходного элемента, и токопроводящая прокладка протягивается от основной части до токопроводящей шины, при этом путь заземления формируется между основной частью и токопроводящей шиной с помощью токопроводящей прокладки.

Способ формирования устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры предоставляется согласно варианту осуществления. Способ содержит предоставление основной части, содержащей первое отделение и второе отделение, и разделение первого отделения и второго отделения с помощью перегородки. Первое отверстие, которое соединяет первое отделение и второе отделение, размещается в перегородке. Проходной элемент вставляется через первое отверстие и полость, при этом проходной элемент содержит первую интерфейсную область и вторую интерфейсную область, при этом один или более первичных проводников протягиваются между первой интерфейсной областью и второй интерфейсной областью, и при этом первая интерфейсная область постоянно находится в первом отделении, а вторая интерфейсная область постоянно находится во втором отделении. Токопроводящая шина помещается вокруг по меньшей мере фрагмента проходного элемента, и токопроводящая прокладка вставляется между основной частью и токопроводящей шиной, чтобы формировать путь проведения тока между ними.

Аспекты

Согласно аспекту, устойчивый к EMI корпус электронной аппаратуры содержит первое отделение, определенное основной частью, и второе отделение, определенное основной частью. Перегородка находится между первым отделением и вторым отделением. Первое отверстие в перегородке соединяет первое отделение и второе отделение. Проходной элемент содержит первую интерфейсную область и вторую интерфейсную область, при этом один или более первичных проводников протягиваются между первой интерфейсной областью и второй интерфейсной областью, и при этом первая интерфейсная область постоянно находится в первом отделении, а вторая интерфейсная область постоянно находится во втором отделении. Токопроводящая шина ограничивает по меньшей мере фрагмент проходного элемента, и токопроводящая прокладка протягивается от основной части до токопроводящей шины, при этом путь заземления формируется между основной частью и токопроводящей шиной с помощью токопроводящей прокладки.

Предпочтительно, корпус электронной аппаратуры содержит гибкий элемент, содержащий вторичные внутренние проводники, которые находятся в электрическом соединении с первичными проводниками, и EMI-защиту, сформированную в качестве внешнего слоя гибкого элемента, который окружает вторичные проводники гибкого элемента.

Предпочтительно, проходной элемент содержит печатную плату.

Предпочтительно, прокладка содержит токопроводящую ткань.

Предпочтительно, EMI-защита находится в электрическом контакте с токопроводящей шиной.

Предпочтительно, EMI-защита находится в электрическом контакте со вторичной PCB, размещенной во втором отделении.

Предпочтительно, вторичная PCB содержит точку токопроводящего соединения, при этом точка токопроводящего соединения находится в электрическом контакте с EMI-защитой.

Предпочтительно, точка токопроводящего соединения является заземленной.

Согласно аспекту, способ формирования устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры содержит предоставление основной части, содержащей первое отделение и второе отделение, и разделение первого отделения и второго отделения с помощью перегородки. Первое отверстие, которое соединяет первое отделение и второе отделение, размещается в перегородке. Проходной элемент вставляется через первое отверстие и полость, при этом проходной элемент содержит первую интерфейсную область и вторую интерфейсную область, при этом один или более первичных проводников протягиваются между первой интерфейсной областью и второй интерфейсной областью, и при этом первая интерфейсная область постоянно находится в первом отделении, а вторая интерфейсная область постоянно находится во втором отделении. Токопроводящая шина помещается вокруг по меньшей мере фрагмента проходного элемента, и токопроводящая прокладка вставляется между основной частью и токопроводящей шиной, чтобы формировать путь проведения тока между ними.

Предпочтительно, способ содержит электрическое соединение вторичных внутренних проводников гибкого элемента с первичными проводниками и окружение вторичных проводников гибкого элемента EMI-защитой.

Предпочтительно, проходной элемент содержит печатную плату.

Предпочтительно, прокладка содержит токопроводящую ткань.

Предпочтительно, способ содержит этап размещения EMI-защиты в электрическом контакте с токопроводящей шиной.

Предпочтительно, способ содержит этап электрического соединения EMI-защиты со вторичной PCB, размещенной во втором отделении.

Предпочтительно, способ содержит этап размещения токопроводящей точки соединения вторичной PCB в электрическом контакте с EMI-защитой.

Описание чертежей

Один и тот же ссылочный номер представляет один и тот же элемент на всех чертежах. Чертежи необязательно выполнены в масштабе.

Фиг. 1 показывает вибрационный расходомер согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 иллюстрирует вариант осуществления устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры;

Фиг. 3 является изометрическим видом устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры на фиг. 2 с пропущенными элементами крышки;

Фиг. 4 и 5 иллюстрируют увеличенные изометрические виды устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры на фиг. 2 и 3;

Фиг. 6 иллюстрирует увеличенные изометрические виды устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры на фиг. 5 без установленной прокладки;

Фиг. 7 иллюстрирует вид сбоку устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры на фиг. 2-5; и

Фиг. 8 иллюстрирует вид в поперечном сечении варианта осуществления устойчивого к EMI корпуса электронной аппаратуры.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1-8 и последующее описание описывают конкретные примеры для изучения специалистами в области техники того, как создать и использовать лучший вариант изобретения. В целях обучения принципам изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники из этих примеров поймут вариации, которые подпадают под рамки изобретения. Специалисты в данной области техники поймут, что признаки, описанные ниже, могут быть объединены различными способами, чтобы формировать множественные вариации изобретения. В результате, изобретение не ограничивается конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Фиг. 1 показывает вибрационный расходомер 5 согласно изобретению. Взрывозащищенный проходной элемент, описываемый в данном документе, рассматривается для использования с таким вибрационным расходомером 5. Однако, это является просто примером применения взрывозащищенного проходного элемента, и не является никоим образом ограничением, поскольку взрывозащищенный проходной элемент может быть использован с любым подходящим устройством. Вибрационный расходомер 5 содержит узел 10 расходомера и измерительную электронную аппаратуру 20. Измерительная электронная аппаратура 20 соединяется с измерительным узлом 10 через выводы 100 и конфигурируется с возможностью предоставлять показатели измерения одного или более из плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры или другие показатели или информацию по каналу 26 связи. Специалистам в области техники должно быть понятно, что вибрационный расходомер 5 может содержать любой вид вибрационного расходомера, несмотря на число возбуждающих устройств, датчиков-преобразователей, водопроводных труб или рабочий режим вибрации. В некоторых вариантах осуществления вибрационный расходомер 5 может содержать массовый расходомер Кориолиса. Кроме того, должно быть понятно, что вибрационный расходомер 5 может альтернативно содержать вибрационный ареометр.

Узел 10 расходомера включает в себя пару фланцев 101a и 101b, патрубки 102a и 102b, возбуждающий механизм 104, датчики-преобразователи 105a и 105b и расходомерные трубки 103A и 103B. Возбуждающий механизм 104 и датчики-преобразователи 105a и 105b соединяются с расходомерными трубками 103A и 103B.

Фланцы 101a и 101b прикрепляются к патрубкам 102a и 102b. Патрубки 102a и 102b могут быть прикреплены к противоположным концам разделителя 106 в некоторых вариантах осуществления. Разделитель 106 поддерживает промежуток между патрубками 102a и 102b для того, чтобы предотвращать передачу усилий трубопровода расходомерным трубкам 103A и 103B. Когда узел 10 расходомера вставляется в трубопровод (не показан), который переносит измеряемый поток жидкости, поток жидкости входит в узел 10 расходомера через фланец 101a, проходит через входной патрубок 102a, где общий объем потока жидкости направляется на вход расходомерных трубок 103A и 103B, протекает через расходомерные трубки 103A и 103B и возвращается в выходной патрубок 102b, где он выходит из узла 10 расходомера через фланец 101b.

Поток текучей среды может содержать жидкость. Поток текучей среды может содержать газ. Поток текучей среды может содержать многофазную текучую среду, такую как жидкость, включающую в себя увлекаемые газы и/или увлекаемые твердые тела.

Расходомерные трубки 103A и 103B выбираются и соответствующим образом устанавливаются на входной патрубок 102a и на выходной патрубок 102b так, чтобы иметь, по существу, одинаковое распределение массы, моменты инерции и модули упругости вокруг осей сгиба Wa-Wa и Wb-Wb, соответственно. Расходомерные трубки 103A и 103B протягиваются снаружи от патрубков 102a и 102b по существу параллельным образом.

Расходомерные трубки 103a и 103b возбуждаются посредством возбуждающего механизма 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих осей изгиба Wa и Wb, и в которых определяется первая противофазная изгибная форма колебания вибрационного расходомера 5. Возбуждающий механизм 104 может содержать одну из многих хорошо известных компоновок, таких как магнит, установленный на проточную трубу 103A, и встречно-включенную катушку, установленную на проточной трубе 103B. Переменный ток проходит через встречно-включенную катушку, чтобы вынуждать обе трубы колебаться. Подходящий возбуждающий сигнал прикладывается посредством измерительной электронной аппаратуры 20 к возбуждающему механизму 104 через вывод 110. Другие возбуждающие устройства рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Измерительная электронная аппаратура 20 принимает сигналы датчиков на выводах 111a и 111b, соответственно. Измерительная электронная аппаратура 20 создает возбуждающий сигнал на выводе 110, который вынуждает возбуждающий механизм 104 колебать расходомерные трубки 103A и 103B. Другие устройства датчиков рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости от датчиков-преобразователей 105a и 105b для того, чтобы вычислять расход, среди прочего. Канал 26 связи предоставляет средство ввода и вывода, которое предоставляет возможность измерительной электронной аппаратуре 20 взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание на фиг. 1 предоставлено просто в качестве примера работы расходомера Кориолиса и не предназначено, чтобы ограничивать учение настоящего изобретения.

Измерительная электронная аппаратура 20 в одном варианте осуществления выполнена с возможностью осуществлять вибрацию расходомерных трубок 103A и 103B. Вибрация осуществляется посредством возбуждающего механизма 104. Измерительная электронная аппаратура 20 дополнительно принимает результирующие вибрационные сигналы от датчиков-преобразователей 105a и 105b. Вибрационные сигналы содержат ответные вибрации расходомерных трубок 103A и 103B. Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает ответные вибрации и определяет частоту ответной вибрации и/или разность фаз. Измерительная электронная аппаратура 20 обрабатывает ответную вибрацию и определяет один или более показателей расхода, включающих в себя массовый расход и/или плотность потока текучей среды. Другие характеристики ответной вибрации и/или показатели расхода рассматриваются и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

В одном варианте осуществления расходомерные трубки 103A и 103B содержат по существу U-образные расходомерные трубки, как показано. Альтернативно, в других вариантах осуществления, расходомерные трубки могут содержать по существу прямые расходомерные трубки или могут содержать одну или более расходомерных трубок изогнутых форм, отличных от U-образных расходомерных трубок. Дополнительные формы и/или конфигурации расходомера могут быть использованы и находятся в рамках описания и формулы изобретения.

Фиг. 2 является видом корпуса 200 электронной аппаратуры согласно варианту осуществления изобретения. Корпус 200 электронной аппаратуры может быть установлен на расходомере 5, например. Должно быть ясно, однако, что корпус 200 электронной аппаратуры может быть использован в любой прикладной задаче, где корпус 200 электронной аппаратуры рассматривается. Корпус 200 электронной аппаратуры содержит первую точку 201 доступа и вторую точку 202 доступа. Эти точки 201, 202 доступа обеспечивают средство доступа во внутренние пространства корпуса 200 электронной аппаратуры. В варианте осуществления точки 201, 202 доступа могут содержать элементы 203 крышек, которые прикрепляются к основной части 205 корпуса 200 электронной аппаратуры. В варианте осуществления по меньшей мере один из элементов крышек может быть прозрачным, так что внутренняя электроника и/или дисплей могут быть видны пользователю.

Фиг. 3 является видом корпуса 200 электронной аппаратуры со снятыми элементами 203 крышек согласно варианту осуществления изобретения. Корпус 200 электронной аппаратуры в этом варианте осуществления включает в себя проходной элемент 210. В варианте осуществления проходной элемент 210 содержит практически плоскую форму, первую интерфейсную область 211 (см. фиг. 8) и вторую интерфейсную область 212, при этом один или более первичных проводников 217 протягиваются между первой интерфейсной областью 211 и второй интерфейсной областью 212.

Обращаясь к фиг. 3-8, основная часть 205 корпуса 200 электронной аппаратуры определяет первое отделение 206 и второе отделение 207. В варианте осуществления измерительная электронная аппаратура 20 или другие типы электронной аппаратуры размещаются в первом отделении 206, тогда как клеммы и/или интерфейсы размещаются во втором отделении 207.

Обращаясь, в частности, к фиг. 8, которая является поперечным сечением "A" на фиг. 7, перегородка 208 разделяет первое отделение 206 и второе отделение 207. Отверстие 209 между первой интерфейсной областью 211 и второй интерфейсной областью 212 предоставляет возможность сообщения между первым отделением 206 и вторым отделением 207. Отверстие 209 может содержать отверстие в барьере, стенке, перегородке или любом другом разделении между первым отделением 206 и вторым отделением 207.

Интерфейсные области 211, 212 могут включать в себя, определять или принимать электрический соединитель или другой электрический компонент.

Первая интерфейсная область 211 проходного элемента 210 протягивается по меньшей мере частично в первое отделение 206 корпуса 200 электронного оборудования. Вторая интерфейсная область 212 проходного элемента 210 протягивается по меньшей мере частично во второе отделение 207 корпуса 200 электронного оборудования.

Проходной элемент 210 может содержать практически плоскую форму в некоторых вариантах осуществления. Однако, проходной элемент 210 может быть сформирован в любой желаемой или необходимой форме. В некоторых вариантах осуществления вторая интерфейсная область 212 может быть практически напротив первой интерфейсной области 211. Однако, это не требуется, и вторая интерфейсная область 212 может быть в любой позиции/ориентации относительно первой интерфейсной области 211.

Проходной элемент 210 включает в себя один или более первичных проводников 217, протягивающихся из первой интерфейсной области 211 во вторую интерфейсную область 212. Один или более первичных проводников 217 могут содержать внешние проводники, сформированные на внешней поверхности проходного элемента 210. Альтернативно, один или более первичных проводников 217 могут содержать один или более внутренних проводников, сформированных частично или полностью в проходном элементе 210. Один или более первичных проводников 217 могут проводить электричество и/или электрические сигналы между первой интерфейсной областью 211 и второй интерфейсной областью 212.

Проходной элемент 210 может содержать материал электрического изолятора. Проходной элемент 210 может содержать негорючий или устойчивый к пламени или нагреву материал. В некоторых вариантах осуществления проходной элемент 210 может содержать печатную плату (PCB). Один или более первичных проводников 217 может быть сформирован на внешних поверхностях проходного элемента 210 или может быть расположен частично или полностью внутри проходного элемента 210. Концы одного или более первичных проводников 217 в первой интерфейсной области 211 являются раскрытыми для электрического контакта или соединения. Аналогично, концы одного или более первичных проводников 217 во второй интерфейсной области 212 также являются раскрытыми для электрического контакта или соединения.

В некоторых вариантах осуществления проходной элемент 210 может быть по меньшей мере частично гибким. Например, в некоторых вариантах осуществления проходной элемент 210 может содержать гибкий элемент, который является аналогичным ленточному кабелю.

Полость 225 размещается рядом с отверстием 209. Когда проходной элемент 210 устанавливается в электрический корпус 200, проходной элемент 210 проходит через отверстие 209 и полость 225. Полость 225, таким образом, раскрывается в отверстие 209 и во второе отделение 207. Полость 225 может быть герметизирована посредством введения заливочной массы (компаунда) в нее, также окружающей и заключающей внутрь себя проходной элемент 210. Заливочная масса препятствует прохождению искры, пламени или взрыва между первым и вторым отделениями 206, 207.

В некоторых вариантах осуществления соответствие огнестойкому стандарту может требовать поддержания небольшого зазора, длинной протяженности пути пламени, или того и другого. Длина пути пламени может быть выбрана таким образом, что пламя может не распространяться от одной стороны корпуса 200 электронной аппаратуры до другой стороны с достаточным нагревом или содержанием энергии, чтобы вызывать возгорание, при условии зазора между проходным элементом 210 и основной частью 205.

В некоторых вариантах осуществления является желательным, чтобы зазоры не существовали, поскольку зазоры могут предоставлять возможность утечки газов через них и могут предоставлять возможность воспламенения газа. Поскольку зазоры могут предоставлять возможность продуктам воспламенения распространяться через соединение, и проходной элемент 210, и отверстие 209 могут быть гладкими и правильной формы, т.е., с точностью до предварительно определенного качества обработки поверхности.

Заливочная масса является эпоксидной смолой, пластмассой или другим наполнительным материалом, который герметизирует полость 225, таким образом, препятствуя выходу пламени или взрыва через полость 225 или отверстие 209.

Как часть процесса сборки, проходной элемент 210 размещается в отверстии 209, так что проходной элемент 210 вставляется через отверстие 209 и полость 225, при этом один или более первичных проводников 217 протягиваются между первой интерфейсной областью 211 и второй интерфейсной областью 212, и при этом первая интерфейсная область 211 находится в первом отделении 206, а вторая интерфейсная область 212 находится во втором отделении 207. Заливочная масса затем помещается в полость 225 и принимает форму полости 225, и ей предоставляется возможность отвердевать или застывать. Проходной элемент 210, таким образом, удерживается в полости 225 и отверстии 209 с помощью заливки.

В варианте осуществления проходной элемент 210 вставляется через отверстие 209 и полость 225 через первое отделение 206. В варианте осуществления проходной элемент 210 вставляется через отверстие 209 и полость 225 через второе отделение 207.

В варианте осуществления проходной элемент 210 может быть подвергнут машинной обработке до предварительно определенного допуска профиля, при этом место соединения между проходным элементом 210 и отверстием 209 сопрягается с достаточной точностью, чтобы создавать практически взрывозащитный интерфейс. Например, проходной элемент 210 может быть изготовлен более толстым по сравнению с желаемым, и затем проходной элемент 210 может быть сделан плоским, отфрезерован, вытравлен, отшлифован или иначе обработан, пока корпус 200 электронной аппаратуры не будет содержать место соединения между проходным элементом 210 и отверстием 209, имеющее желаемый размер и форму и желаемую однородность. Проходной элемент 210 и/или отверстие 209 могут быть изготовлены, чтобы добиваться одного или более из предварительно определенного размера периметра, предварительно определенной формы периметра и/или предварительно определенной гладкости и/или однородности поверхности периметра. В варианте осуществления проходной элемент 210 перекрывает отверстие 209 полностью на одной из сторон отверстия 209, без фрагментов отверстия, остающихся непокрытыми, так что проходной элемент 210 действует как стопор, чтобы достигать предварительно определенной позиции в отверстии 209.

Для того, чтобы обеспечивать защиту от EMI, предусматривается прокладка 220. Прокладка 220 является токопроводящей и предусматривает путь заземления. Прокладка 220 касается основной части 205, которая является заземленной. Прокладка 220 может быть прикреплена к основной части 205 с помощью прессовой посадки. В вариантах осуществления прокладка 220 может быть прикреплена к основной части 205 с помощью крепежей и/или электропроводящих клеев. Фиг. 6 иллюстрирует основную часть 205 с неустановленной прокладкой 220, в то время как фиг. 5 иллюстрирует основную часть 205 с установленной прокладкой 220. В варианте осуществления прокладка 200 упирается в кромку 221 корпуса.

В варианте осуществления прокладка 220 может быть спроектирована имеющей относительно однородный состав. В варианте осуществления прокладка 220 может быть сконструирована имеющей центральный элемент с заполняющей способностью, который либо заполняется, оплетается, либо покрывается электропроводящим элементом. Центральный элемент может быть вспененным, невспененным, сплошным, трубчатым и может содержать упругий термопластический материал, такой как полиэтилен, полиуретан, полипропилен, поливинилхлорид или смесь полипропилена-EPDM или термопластичную или термоотверждающуюся резину, такую как бутадиен, бутадиенстирол, нитрил, хлоросульфонат, неопрен, уретан или силиконовый каучук, например, без ограничения, поскольку другие составы могут быть использованы. Токопроводящие материалы для наполнителя, защитной оболочки или покрытия включают в себя металлические или покрытые металлом частицы, токопроводящие ткани, токопроводящие сетки и токопроводящие волокна. Металлы могут включать в себя медь, никель, серебро, алюминий, олово или сплав, такой как монель, с волокнами и тканями, включающими в себя природные или синтетические волокна, такие как хлопок, шерсть, шелк, целлюлоза, полиэфир, полиамид, нейлон и полиимид, например, без ограничения. Альтернативно, могут быть использованы другие токопроводящие частицы и волокна, такие как углерод, графит или токопроводящие полимерные материалы. В варианте осуществления предусматривается, по меньшей мере, один слой токопроводящей полиэфирной ткани, который покрывает, по меньшей мере, один слой центрального элемента.

В варианте осуществления первичные проводники 217 электрически выходят из проходного элемента 210 через гибкий элемент 230, такой как ленточный кабель, например, без ограничения. Гибкий элемент 230 содержит внутренние трассировки, провода или другие вторичные проводники (не видны), которые находятся в электрическом соединении с первичными проводниками 217. Внешний слой гибкого элемента 230 содержит EMI-защиту 231. EMI-защита 231 является токопроводящим слоем. В варианте осуществления EMI-защита 231 заземляется на основную часть 205. В варианте осуществления гибкий элемент 230 соединяется со вторичной PCB 240. Вторичная PCB заземляется на основную часть 205 в точке 241 токопроводящего соединения. Кроме того, внутренние заземляющие проводники (не видны) во вторичной PCB 240 обеспечивают электрическое соединение, и, таким образом, путь заземления, между точкой 241 токопроводящего соединения и EMI-защитой 231 гибкого элемента 230. Клеммы 242 для монтажа самим заказчиком находятся в электрическом соединении со вторичными проводниками гибкого элемента 230 через внутренние проводники вторичной PCB (не видны), и эти внутренние проводники также защищаются от EMI.

Токопроводящая шина 232 размещается на проходном элементе 210. Токопроводящая шина 232 размещается на 360° вокруг проходного элемента 210. Токопроводящая шина 232, таким образом, создает периметр вокруг проходного элемента 210. Токопроводящая шина 232 находится в электрическом контакте с EMI-защитой 231 гибкого элемента 230 и прокладки 220. Токопроводящая шина может быть выполнена из металла, такого как медь, золото, серебро, платина, или любого другого токопроводящего материала, известного в области техники. Прокладка 220 может быть прикреплена к токопроводящей шине 232 с помощью прессовой посадки (посадка с натягом). В вариантах осуществления прокладка 220 может быть прикреплена к токопроводящей шине 232 с помощью крепежей и/или электропроводящих клеев.

Когда прокладка 220 установлена, она касается токопроводящей шины 232, так что токопроводящая шина 232 находится в электрическом контакте с прокладкой. Таким образом, создается путь заземления, который протягивается от корпуса 205, к прокладке 220, к токопроводящей шине 232, к EMI-защите 231, к внутренним проводникам во вторичной PCB 240 и к основной части 205 снова через точку 241 токопроводящего соединения. Следовательно, проводники в проходном элементе 210 полностью окружаются EMI-защитой (т.е., основной частью 205), когда находятся в первом отделении 206, и кроме того окружаются EMI-защитой во втором отделении 207, благодаря прокладке 220, токопроводящей шине 232 и EMI-защите 231, поскольку EMI-защита 231 окружает внутренние трассировки или провода гибкого элемента 230, которые являются электрическим продолжением проводников в проходном элементе 210. В общем, создается EMI-защита, которая является непрерывной от корпуса 205 и протягивается от электронной аппаратуры, внутренней по отношению к первому отделению 206, по всему пути до клемм 242 для монтажа самим заказчиком, которые находятся в электрическом соединении с первичными проводниками 217.

В варианте осуществления прокладка устанавливается в основной части 205, и проходной элемент 210 устанавливается в ней. В другом варианте осуществления прокладка устанавливается поверх проходного элемента 210, и эти элементы затем устанавливаются в основную часть 205.

Вообще, таким образом, предоставляется EMI-защита, которая обеспечивает непрерывную защиту на 360° вокруг PCB-проводников и, таким образом, является независимой от практик монтажа заказчиком, кроме того, может поддерживать огнестойкий или взрывозащитный интерфейс электронной аппаратуры. В варианте осуществления устойчивый к EMI корпус электронной аппаратуры соответствует IEC 60079-1. В варианте осуществления, устойчивый к EMI корпус электронной аппаратуры соответствует IEC 60079-1 (Ex-d) для первого отделения 206 и соответствует IEC 60079-7 (Ex-e) (повышенная взрывобезопасность) для второго отделения 207, таким образом, предоставляя возможность элементу 203 крышки второго отделения быть съемной.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, рассматриваемых изобретателями как находящиеся в рамках изобретения. В действительности, специалисты в области техники поймут, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления могут по-разному быть объединены или устранены, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в рамки и учения изобретения. Также обычным специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеописанные варианты осуществления могут быть объединены в целом или частично, чтобы создавать дополнительные варианты осуществления в рамках и учениях изобретения. Соответственно, рамки изобретения должны быть определены из последующей формулы изобретения.

Предоставляется устойчивый к EMI корпус (200) электронной аппаратуры. Корпус (200) электронной аппаратуры содержит первое отделение (206), определенное основной частью (205); второе отделение (207), определенное основной частью (205); перегородку (208) между первым отделением (206) и вторым отделением (207); первое отверстие (209) с перегородкой (208), которое соединяет первое отделение (206) и второе отделение (207); проходной элемент (210), содержащий первую интерфейсную область (211) и вторую интерфейсную область (212), при этом один или более первичных проводников (217) протягиваются между первой интерфейсной областью (211) и второй интерфейсной областью (212), и при этом первая интерфейсная область (211) постоянно находится в первом отделении (206), а вторая интерфейсная область (212) постоянно находится во втором отделении (207); токопроводящую шину (232), которая ограничивает по меньшей мере фрагмент проходного элемента (210); токопроводящую прокладку (220), которая протягивается от основной части (205) до токопроводящей шины (232), при этом путь заземления формируется между основной частью (205) и токопроводящей шиной (232) с помощью токопроводящей прокладки (220). Технический результат – создание корпуса, который обеспечивает EMI-защиту и который использует PCB для передачи сигналов в/из корпуса, при этом непрерывная защита против излучаемой энергии целиком создается с помощью дорожек разводки PCB. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры, содержащий:

первое отделение (206), определенное основной частью (205);

второе отделение (207), определенное основной частью (205);

перегородку (208) между первым отделением (206) и вторым отделением (207);

первое отверстие (209) с перегородкой (208), которое соединяет первое отделение (206) и второе отделение (207);

проходной элемент (210), содержащий первую интерфейсную область (211) и вторую интерфейсную область (212), при этом один или более первичных проводников (217) протягиваются между первой интерфейсной областью (211) и второй интерфейсной областью (212), и при этом первая интерфейсная область (211) постоянно находится в первом отделении (206), а вторая интерфейсная область (212) постоянно находится во втором отделении (207);

токопроводящую шину (232), которая ограничивает по меньшей мере фрагмент проходного элемента (210);

токопроводящую прокладку (220), которая протягивается от основной части (205) до токопроводящей шины (232), при этом путь заземления формируется между основной частью (205) и токопроводящей шиной (232) с помощью токопроводящей прокладки (220).

2. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 1, содержащий:

гибкий элемент (230), содержащий вторичные внутренние проводники, которые находятся в электрическом соединении с первичными проводниками (217);

защиту (231) от электромагнитных помех, сформированную в качестве внешнего слоя гибкого элемента (230), который окружает вторичные проводники гибкого элемента (230).

3. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 1, при этом проходной элемент (210) содержит печатную плату (PCB).

4. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 1, при этом прокладка (220) содержит токопроводящую ткань.

5. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 2, при этом защита (231) от электромагнитных помех находится в электрическом контакте с токопроводящей шиной (232).

6. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 2, при этом защита (231) от электромагнитных помех находится в электрическом контакте со вторичной PCB (240), размещенной во втором отделении (207).

7. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 6, при этом вторичная PCB (240) содержит точку (241) токопроводящего соединения, и при этом точка (241) токопроводящего соединения находится в электрическом контакте с защитой (231) от электромагнитных помех.

8. Устойчивый к электромагнитным помехам корпус (200) электронной аппаратуры по п. 7, при этом точка (241) токопроводящего соединения является заземленной.

9. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры, при этом способ содержит этапы, на которых:

предоставляют основную часть (205), содержащую первое отделение (206) и второе отделение (207);

разделяют первое отделение (206) и второе отделение (207) с помощью перегородки (208);

размещают первое отверстие (209) в перегородке (208), которое соединяет первое отделение (206) и второе отделение (207);

вставляют проходной элемент (210) через первое отверстие (209) и полость (225), при этом проходной элемент (210) содержит первую интерфейсную область (211) и вторую интерфейсную область (212), при этом один или более первичных проводников (217) протягиваются между первой интерфейсной областью (211) и второй интерфейсной областью (212), и при этом первая интерфейсная область (211) постоянно находится в первом отделении (206), а вторая интерфейсная область (212) постоянно находится во втором отделении (207);

помещают токопроводящую шину (232) вокруг по меньшей мере фрагмента проходного элемента (210); и

вставляют токопроводящую прокладку (220) между основной частью (205) и токопроводящей шиной (232), чтобы формировать токопроводящий путь между ними.

10. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры по п. 9, содержащий этапы, на которых:

электрически соединяют вторичные внутренние проводники гибкого элемента (230) с первичными проводниками (217); и

окружают вторичные проводники гибкого элемента (230) защитой (231) от электромагнитных помех.

11. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры по п. 9, при этом проходной элемент (210) содержит печатную плату.

12. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры по п. 9, при этом прокладка (220) содержит токопроводящую ткань.

13. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры по п. 9, содержащий этап, на котором размещают защиту (231) от электромагнитных помех в электрическом контакте с токопроводящей шиной (232).

14. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры по п. 9, содержащий этап, на котором электрически соединяют защиту (231) от электромагнитных помех со вторичной PCB (240), размещенной во втором отделении (207).

15. Способ формирования устойчивого к электромагнитным помехам корпуса (200) электронной аппаратуры по п. 14, содержащий этап, на котором размещают точку (241) токопроводящего соединения вторичной PCB (240) в электрическом контакте с защитой (231) от электромагнитных помех.