供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計
對傳感器、儀器儀表正常工作危害嚴重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾,產(chǎn)生尖峰干擾的用電設(shè)備有:電焊機、大電機、可控機、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈,甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來抑制。
用硬件線路抑制尖峰干擾的影響
常用辦法主要有三種:
①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計的干擾控制器,將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上,從而減弱其破壞性;
②在儀器交流電源輸入端加超級隔離變壓器,利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖;
③在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻,利用尖峰脈沖到來時電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓,從而削弱干擾的影響。
利用軟件方法抑制尖峰干擾
對于周期性干擾,可以采用編程進行時間濾波,也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣,從而有效地消除干擾。
采用硬、軟件結(jié)合的看門狗 watchdog 技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響
軟件:在定時器定時到之前,cpu訪問一次定時器,讓定時器重新開始計時,正常程序運行,該定時器不會產(chǎn)生溢出脈沖,watchdog也就不會起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”,則cpu就不會在定時到之前訪問定時器,因而定時信號就會出現(xiàn),從而引起系統(tǒng)復(fù)位中斷,保證智能儀器回到正常程序上來。
實行電源分組供電
例如:將執(zhí)行電機的驅(qū)動電源與控制電源分開,以防止設(shè)備間的干擾。
采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動器對其它設(shè)備的干擾。
該措施對以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。
采用隔離變壓器
考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合,而是靠初、次級寄生電容耦合的,因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離,減少其分布電容,以提高抵抗共模*力。
采用高抗干擾性能的電源
如利用頻譜均衡法設(shè)計的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機干擾非常有效,它能把高尖峰的擾動電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值(電壓峰值小于ttl電平)的電壓,但干擾脈沖的能量不變,從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗*力。
2、信號傳輸通道的抗干擾設(shè)計
光電耦合隔離措施
在長距離傳輸過程中,采用光電耦合器,可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)動器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離,外部的尖峰干擾信號會進入系統(tǒng)或直接進入伺服驅(qū)動裝置,產(chǎn)生一種干擾現(xiàn)象。
光電耦合的主要優(yōu)點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾,使信號傳輸過程的信噪比大大提高。干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度,但是能量很小,只能形成微弱電流,而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的,一般導(dǎo)通電流為10ma~15ma,所以即使有很大幅度的干擾,這種干擾也會由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。
雙絞屏蔽線長線傳輸
信號在傳輸過程中會受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。雙絞線與同軸電纜相比,雖然頻帶較差,但波阻抗高,抗共模噪聲能力強,能使各個小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外,在長距離傳輸過程中,一般采用差分信號傳輸,可提高抗干擾性能。
局部產(chǎn)生誤差的消除
在低電平測量中,對于在信號路徑中所用的(或構(gòu)成的)材料必須給予嚴格的注意,在簡單的電路中遇到的焊錫、導(dǎo)線以及接線柱等都可能產(chǎn)生實際的熱電勢。由于它們經(jīng)常是成對出現(xiàn),因此盡量使這些成對的熱電偶保持在相同的溫度下是很有效的措施,為此一般用熱屏蔽、散熱器沿等溫線排列或者將大功率電路和小功率電路分開等辦法,其目的是使熱梯度減到小兩個不同廠家生產(chǎn)的標準導(dǎo)線(如鎳鉻一康銅線)的接點可能產(chǎn)生0.2mv/℃的溫漂,這相當(dāng)于高精度低漂移的運放管(op·27cp)的溫漂,是斬波放大器(7650cpa)溫漂的兩倍。雖然采用插座開關(guān)、接插件、繼電器等形式能使更換電器元件或組件方便一些,但缺點是可能產(chǎn)生接觸電阻、熱電勢或兩者兼而有之,其代價是增加低電平分辨力的不穩(wěn)定性,也就是說它比直接連接系統(tǒng)的分辨力要差、精度要低、噪聲增加、可靠性降低。因此,在低電平放大中盡可能地不使用開關(guān)、接插件是減少故障、提高精度的重要措施。