傳感器抗幹擾的常見措施

傳感器抗幹擾的常見措施如下:

1、供電係統的抗幹擾設計

對傳感器、儀器儀表正常工作危害最嚴重的是電網尖峰脈衝幹擾,產生尖峰幹擾的用電設備有:電焊機、大電機、可控機、繼電接觸器、帶鎮流器的充氣照明燈,甚至電烙鐵等。尖峰幹擾可用硬件、軟件結合的辦法來抑製。

(1)用硬件線路抑製尖峰幹擾的影響

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計的幹擾控製器,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製尖峰脈衝;

③在儀器交流電源的輸入端並聯壓敏電阻,利用尖峰脈衝到來時電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓,從而削弱幹擾的影響。

(2)利用軟件方法抑製尖峰幹擾

對於周期性幹擾,可以采用編程進行時間濾波,也就是用程序控製可控矽導通瞬間不采樣,從而有效地消除幹擾。

(3)采用硬、軟件結合的看門狗(watchdog)技術抑製尖峰脈衝的影響

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,該定時器不會產生溢出脈衝,watchdog也就不會起作用。一旦尖峰幹擾出現了“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,從而引起係統複位中斷,保證智能儀器回到正常程序上來。

(4)實行電源分組供電,例如:將執行電機的驅動電源與控製電源分開,以防止設備間的幹擾。

(5)采用噪聲濾波器也可以有效地抑製交流伺服驅動器對其它設備的幹擾。該措施對以上幾種幹擾現象都可以有效地抑製。

(6)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,以提高抵抗共模幹擾能力。

(7)采用高抗幹擾性能的電源,如利用頻譜均衡法設計的高抗幹擾電源。這種電源抵抗隨機幹擾非常有效,它能把高尖峰的擾動電壓脈衝轉換成低電壓峰值(電壓峰值小於TTL電平)的電壓,但幹擾脈衝的能量不變,從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗幹擾能力。

2、信號傳輸通道的抗幹擾設計

(1)光電耦合隔離措施

在長距離傳輸過程中,采用光電耦合器,可以將控製係統與輸入通道、輸出通道以及伺服驅動器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯係。如果在電路中不采用光電隔離,外部的尖峰幹擾信號會進入係統或直接進入伺服驅動裝置,產生第一種幹擾現象。

光電耦合的主要優點是能有效地抑製尖峰脈衝及各種噪聲幹擾,使信號傳輸過程的信噪比大大提高。幹擾噪聲雖然有較大的電壓幅度,但是能量很小,隻能形成微弱電流,而光電耦合器輸入部分的發光二極管是在電流狀態下工作的,一般導通電流為10mA~15mA,所以即使有很大幅度的幹擾,這種幹擾也會由於不能提供足夠的電流而被抑製掉。

(2)雙絞屏蔽線長線傳輸

信號在傳輸過程中會受到電場、磁場和地阻抗等幹擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小電場的幹擾。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,能使各個小環節的電磁感應幹擾相互抵消。另外,在長距離傳輸過程中,一般采用差分信號傳輸,可提高抗幹擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑製前文提到的幹擾現象中的(2)、(3)、(4)種幹擾的產生。

3、局部產生誤差的消除

在低電平測量中,對於在信號路徑中所用的(或構成的)材料必須給予嚴格的注意,在簡單的電路中遇到的焊錫、導線以及接線柱等都可能產生實際的熱電勢。由於它們經常是成對出現,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。 

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