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机电电路防干扰手段德探究
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-09-15

  1硬件抗干扰措施( 1)电路设计(Design)1)严格选择元器元件要选择质地优良、性能(xìng néng)好,经过严格测试(TestMeasure)和老化处理的元器件,其逻辑器件的空闲输入端不能悬空,应接地或接入V cc,也可以与有用输入端并联。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。微型电动机是指直径小于160mm或额定功率小于750W的电机,微型电动机常用于控制系统或传动机械负载中,用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、实行或转换等功能。
  2)模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)电路和数字电路分开在进行PCB设计时,模拟电路和数字电路要分开,不能混杂在一起,电源线和地线(别称:避雷线)尽量加粗,采用网状地线或环绕地线,使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致。
  3)采用RC电路印制板中有继电器(relay)、按钮等元器件时,操作它们会产生火花放电,必须采用RC电路来吸取放电电流,一般R为1 2k , C取
  2. 2 47 F.
  4)正确布线布线时避免出现90度折线和锐角折线,减少高频噪声发射, PCB板上的每一个IC都接入高频特性好的0. 1 F的旁路电容,旁路电容的引线要短且紧靠需要旁路的集成芯片(又称微电路)的V cc和GND端,以消除高频干扰。
  5)缩短连线尽可能缩短高频元器件之间的连线,减少相互间的电磁干扰,易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入输出尽量远离,最好分布在电路板的两端,避免相邻平行。
  6)各地线应分开数字地、模拟地、交流地、直流地必须分开,不能共同使用,信号地和机壳的连接要避免形成闭环回路,数字地和模拟地的共地点,可直接接入大地或置浮点方式。
  7)其它印刷(Printing)电路板的地线呈网状,其它布线不要形成环路,地线应根据电流通路逐渐加宽且不小于3mm.
  ( 2)电源设计1)采用电源滤波器测控系统由电网直接供电时,在用电设备前侧电源引入线上接入带有屏蔽罩的电源滤波器,可有效抑制电源受到干扰而产生电压(voltage)毛刺现象,同时增加了频谱宽度,解决了在宽频带瞬变状态下的干扰。
  只允许50H z的交流电通过,对高频干扰电压有较好的衰减(attenuation)作用(role)。电源滤波器电路如所示。
  2)电源与动力线分开采用独立供电措施,测控系统所使用的电源要与电动机等强电设备的动力线分开,以减轻干扰所造成的影响。模拟电路与数字电路系统也要独立供电,使它们之间没有电路上的直接联系,利用浮空技术互不共地。
  ( 3)屏蔽与隔离技术1)有效削弱磁场(定义:传递实物间磁力作用的场)把测控电路置于金属壳中,并将金属壳接地,防止(fáng zhǐ)空间的辐射干扰,有效地削弱或消除外来电磁场的影响。
  2)降低噪声把信号电缆(Cable)和各种电源()线分别穿入钢管中,可以有效防止电磁干扰,作用效果(effect)十分明显。使用双绞线降低测控系统中的共模干扰,将信号线与回路线互绞,利用其间电流流向相反,线间相互垂直,用最小耦合原理(Maxim)将噪声干扰减至最小。
  3)抑制干扰信号使用隔离变压器,使其初级和次级线圈之间均用隔离屏蔽层,并把零电位线经电容接地,能够有效抑制电网中的干扰信号。
  4)电路与驱动(Driver)回路相互独立使用光电隔离技术使测控电路与电动机驱动回路彼此独立,能有效防止大电流感性负载工作的驱动电路产生的干扰信号及电网负载突变产生的干扰信号通过线路直接影响测控电路的正常工作。
  ( 4)输入和输出通道在输入、输出通道上使用过压和过流保护电路,以防引入高电压给测控系统造成危害。过压保护电路由限流电阻和稳压管组成,限流电阻太大会引起信号衰减,太小起不到保护稳压管的作用。稳压管的稳压值以略高于最高传送信号电压为宜,太低将对有效信号起到限幅的作用,引起信号失真。过流保护电路可以采用热敏电阻。另外,在滤波器的进线上使用铁氧体磁环或磁珠,利用磁环或磁珠对高频信号的涡流损耗,把高频成分转化为热能而损耗,故磁环和磁珠对高频成分起吸取作用。
  2App抗干扰措施( 1)指令冗余工作环境的干扰或者测控系统内部硬件信号发生错乱使程序运行错误,可能造成程序失控的现象。
  当测控系统受到干扰时,它可能会把一些操作数当作指令来实行,从而引起程序的混乱。应多采用单字节指令,并在关键(说明:比喻事物的重要组成部分)的地方插入一些单字节的空操作指令(NOP),或把有效的单字书指令重复(repeat)书写。
  另外,在双字节和三字节指令后面插入两条NOP空操作指令,可保护其后的指令不被拆散;或者某指令前如果插入两条NOP指令,则这条指令就不会被前面冲下来的失控程序拆散,并被完整实行,从而使程序恢复正常。但如果加入太多的冗余指令,就会使程序运行的效率(efficiency)大大降低。
  ( 2)建立App陷阱指令冗余的办法只能在某些条件下才能使用并把程序恢复正常。首先跑飞的程序必须落在程序区,其次系统必须实行到冗余指令。当跑飞的程序落到非程序区(例如EPROM中未使用的空间或程序中的数据区)时,指令冗余的方法(method)就不再生效,这时必须采用App陷阱的方法。即用一条引导指令强行将捕获的程序引向对出错进行处理的程序。在App设计时建立App陷阱,防止程序跑飞。这种做法可以在程序失控时使单片机进入App陷阱后被捕获,使程序自动恢复正常,继续运行原来的程序。
  ( 3)使用看门狗看门狗可以监视程序的正常运行,防止程序进入死循环状态。它由计数器组成,当计数器计满时产生一个复位信号,系统复位并重新实行程序。系统在正常工作时每隔一定时间使计数器清零,计数器不会计满溢出产生复位动作。一旦程序运行错误进入死循环状态,计数器会计满溢出产生复位信号,使程序重新开始运行。
  ( 4)数字滤波技术数字滤波技术是指通过一定的计算(calculate )程序对采样信号进行平滑加工(Processing),提高有用信号的比重,消除或减少干扰噪声。1)算术平均值法对于连续采样到的n个数据X i( i=
  1、2n),总存在一个数y,且满足y与各采样值之差的平方和最小,即E = m inn i= 1(y- x i)2,求其极小值可得y= 1 nn i= 1 x i。
  由此得到的y值就是测量(cè liáng)值。这种方法特别适用于被测信号在某一数字范围附近作上下波动的场合。
  2)限幅滤波法对连续采样到的n个数据进行排序,去掉一个最大值和一个最小值后对其余数据求平均值。原则上n的取值越大越好,但在控制电动机的实际应用中,为了提高数据处理和控制马达的速度,一般取n= 6较好。
  3)滑动平均滤波法按照先后顺序采样得到的数据依次存放,每次计算前顺序移动数据,把队列前最先得到的数据移出并将最新采样的数据填入队尾,使数据缓冲区总是保存n个数据并按采样顺序依次排列,计算队列中数据的算术平均值就得到测量值,每采样一次就计算一次测量值,可以大大加快数据处理速度,适于实时控制场合。
  4) RC低通滤波法输入电压为x
  ( t),输出电压为y
  ( t),令T为采样周期, k为整数,则x k = x
  ( kT ), y k = y
  ( kT ),由:RC y k - y k- 1 T + y k = x k,得:y k = 1 1 + RC T x k + RC T 1 + RC T y k- 1令: K = 1 1+ RC T,则: y k = Kx k +
  ( 1- K )y k- 1 5)程序判断法对于有大幅度变化的干扰信号,采用程序判断的方法去伪存真。例如,对变量(Variable)连续采样五次,如果某一次采样值远远大于其它几次采样值就将其舍去。因为五次连续采样对象不变,采样值不会有太大差别。如果某次采样值偏离其他采样值太多便可认为是干扰信号而去除。
  6)中值滤波法一般连续采样奇数个采样值后按大小顺序进行排序,取中间值作为最终的采样值,这种方法能有效抑制意外因素所造成的干扰。此外,在电动机的测控电路中,为了提高抗干扰能力并获得尽量快的响应速度,可将几种滤波方法综合在一起灵活使用。
  ( 5)输入/输出App的抗干扰对于开关量的输入,为了确保读入的信息正确无误,在App上可采取多次读入的方法,只有在多次读入数据相同的情况(Condition)下才认为是正确的输入信号。
  对于输出,采用保护程序不断地把输出状态表的网站内容送到各端口寄存器中,以维持正确的输出控制。另外,还有输出反馈、表决、周期刷新等措施,并可采用实时诊断技术提高电动机测控系统的抗干扰能力。
  3结语本抗干扰措施在技术上较可靠,但要按电动机应用于不同的工业现场、工作环境和生产(Produce)设备采取不同的抗干扰措施,才能确保电动机的正常运行。

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