1、供电系统抗干扰设计
对传感器和仪器正常工作危害最严重的是电网的尖峰脉冲干扰。 产生峰值干扰的电气设备包括:焊机、大型电机、可控机器、继电器、带镇流器的充气灯,甚至电烙铁。 等待。 尖峰干扰可以通过硬件和软件的结合来抑制。
(1)使用硬件线路抑制峰值干扰的影响
常用的方法主要有以下三种:
① 在仪器交流电源输入端插入根据频谱均衡原理设计的干扰控制器,将峰值电压的集中能量分布到不同频段,从而降低其破坏性;
②在仪器交流电源输入端增加超级隔离变压器,利用铁磁谐振原理抑制尖峰脉冲;
③ 在仪器交流电源输入端并联一个压敏电阻。 当尖峰脉冲到来时,电阻值减小,以降低仪器从电源吸取的电压,从而减弱干扰的影响。
(2)利用软件方法抑制尖峰干扰
对于周期性干扰,可以采用编程进行时间滤波,即用程序控制晶闸管在导通的瞬间不采样,从而有效消除干扰。
(3)采用软硬件结合的看门狗技术来抑制尖峰的影响
软件:定时器超时前,CPU访问定时器一次,让定时器重新开始计时。 当程序正常运行时,定时器不会产生溢出脉冲,看门狗也不会起作用。 一旦出现峰值干扰,出现“飞程序”,在定时器超时之前,CPU不会访问定时器,因此会出现定时信号,引起系统复位中断,以保证智能仪器返回到正常程序。
(4)实行电源分组,例如:将执行电机的驱动电源和控制电源分开,防止设备之间的干扰。
(5)使用噪声滤波器还可以有效抑制交流伺服驱动器对其他设备的干扰。 该措施可以有效抑制上述干扰现象。
(6)使用隔离变压器
考虑到高频噪声通过变压器主要不是通过初级和次级线圈的互感耦合,而是通过初级和次级寄生电容的耦合,因此隔离变压器的初级和次级侧采用隔离变压器 屏蔽层减少其分布。 电容以提高抗共模干扰能力。
(7)采用抗干扰性能高的电源,如采用频谱均衡方法设计的高抗干扰电源。 这种电源对于抵抗随机干扰非常有效。 它可以将高峰值干扰电压脉冲转换为低电压峰值电压(电压峰值小于TTL电平),但干扰脉冲的能量保持不变,从而提高传感器和仪器的性能。 抗干扰能力强。
2、信号传输通道的抗干扰设计
(1)光电耦合隔离措施
在长距离传输过程中,可以利用光电耦合器来切断控制系统与伺服驱动器的输入通道、输出通道、输入输出通道之间的联系。 如果电路中不采用光电隔离,外部峰值干扰信号就会进入系统或直接进入伺服驱动装置,造成首次干扰现象。
光电耦合的主要优点是可以有效抑制尖峰脉冲和各种噪声干扰,大大提高信号传输过程的信噪比。 干扰噪声虽然电压幅值很大,但能量很小,只能形成微弱的电流。 光电耦合器输入部分的发光二极管工作在电流状态,一般导通电流为10mA~15mA,因此即使有大量的干扰也会因无法提供足够的电流而被抑制。
(2)双绞屏蔽线长期传输
信号在传输过程中会受到电场、磁场、地阻抗等干扰因素的影响。 使用接地屏蔽线可以减少电场干扰。 与同轴电缆相比,双绞线的频带较差,但波阻抗高,抗共模噪声能力强,可以使各个细小环节中的电磁感应干扰相互抵消。 另外,在长距离传输时,一般采用差分信号传输,以提高抗干扰性能。 采用双绞线屏蔽长线传输可以有效抑制上述干扰现象(2)、(3)、(4)的产生。
3. 消除本地产生的错误
在低电平测量中,必须严格注意信号路径中使用(或构造)的材料。 简单电路中遇到的焊料、电线和接线柱都可以产生实际的热电势。 由于它们经常成对出现,因此尽量使这些对热电偶保持相同的温度是一种非常有效的措施。 为此,通常使用隔热罩和散热器沿等温线布置或将高功率电路和低功率电路分开。 电路分离和其他方法的目的是最小化热梯度。 不同厂家生产的两根标准线(如镍铬康铜线)连接处可能会产生0.2mV/℃的温漂,相当于高精度、低漂移。 运算放大管(OP·27CP)的温漂是斩波放大器(7650CPA)的两倍。 虽然使用插座开关、连接器、继电器等可以更容易地更换电气元件或部件,但缺点是可能会出现接触电阻、热电动势或两者,而代价是增加低级分辨率。 稳定性,这意味着与直接连接的系统相比,它的分辨率更差,精度更低,噪声增加,可靠性降低。 因此,在低电平放大时尽可能避免使用开关和连接器是减少故障、提高精度的重要措施。