抗干擾定型機數據采集器系統電路設計 —電路圖天天讀（64）

　　定型機數據采集器工作在電磁環(huán)境非常惡劣的場(chǎng)所，良好的抗干擾技術(shù)是數據采集器可靠工作的基本保證。本文分析了定型機數據采集器的干擾信號的主要來(lái)源，從硬件技術(shù)與軟件技術(shù)兩方面對干擾信號進(jìn)行了處理。定型機需要采集的數據有，烘箱溫度、風(fēng)扇轉速、車(chē)速、門(mén)幅寬度、上下超喂等。因此，數據采集系統需要由檢測電路、人機對話(huà)、單片機最小系統、模數轉換、計數電路和通信接口等組成。檢測電路主要由溫度檢測、風(fēng)速車(chē)速檢測、門(mén)幅檢測、上下超喂檢測等構成。

　　定型機數據采集器硬件電路抗干擾設計

　　電源電路的抗干擾設計

　　定型機由十多臺電機構成，對供電電網(wǎng)會(huì )造成較大的波動(dòng)，對數據采集器的干擾較大。為了防止供電電源對數據采集器的干擾，應該在供電電源與數據采集器之間加入交流穩壓器，使得數據采集器的供電電源處于穩定狀態(tài)。定型機為感性負載，在電源中會(huì )有高頻干擾信號，因此還要在電源電路中加入如圖2所示的平行濾波器，消除高頻干擾信號通過(guò)電源線(xiàn)路對數據采集器的干擾。

　　另外為了防止數據采集器中的模擬電路、數字電路和單片機之間通過(guò)電源進(jìn)行相互干擾，采取了對上述三大部分電路進(jìn)行獨立供電的方式，如圖3所示。

　　數字信號采集端的抗干擾設計

　　數據采集器需要采集的車(chē)速信號、上下超喂信號、風(fēng)速等直接由變頻器輸出，導致信號的干擾非常的嚴重。經(jīng)過(guò)測定，有效信號的峰峰值在4V 到12V 之間改變，頻率在幾百赫茲到兩千多赫茲改變。干擾信號的峰峰值在1V 到4V 之間改變，頻率在5KHZ 左右。

　　干擾信號和有效信號還有另外一個(gè)特點(diǎn)，那就是干擾信號和有效信號會(huì )隨著(zhù)車(chē)速、風(fēng)速的快慢而改變?？垢蓴_的方法如圖4所示，首先由RC 組成的低通濾波器濾除高頻干擾信號，并對輸入信號的幅值進(jìn)行限幅與整形，再由光電隔離器件實(shí)現數據采集器與變頻器之間的隔離，從而實(shí)現數字信號通道的抗干擾要求。
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　　模擬信號采集端的抗干擾設計

　　數據采集器需要采集的模擬信號為溫度信號，對于模擬信號的抗干擾處理常常采用隔離放大器，如變壓器隔離放大器和線(xiàn)性光耦隔離放大器等，該數據采集器應用了線(xiàn)性光耦隔離放大器。線(xiàn)性光耦的隔離原理與普通光耦沒(méi)有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變增加一個(gè)用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個(gè)光接受電路都是非線(xiàn)性的，但兩個(gè)光接受電路的非線(xiàn)性特性都是一樣的，就可以通過(guò)反饋通路的非線(xiàn)性來(lái)抵消直通通路的非線(xiàn)性，從而達到實(shí)現線(xiàn)性隔離的目的，電路如圖5所示。

　　A/D 變換與D/A 變換干擾

　　數據采集器中，需要將模擬信號轉換為數字信號，即A/D 變換。有時(shí)也需要將數字信號變?yōu)槟M信號即D/A 變換。當A/D 或D/A 芯片的分辨率越高時(shí)，變換后的干擾越明顯。特別是A/D 變換過(guò)程中，如果沒(méi)有針對性的抗干擾處理，采樣得到的數字信號將會(huì )是無(wú)用的干擾信號。解決此干擾的方法：一是對輸入A/D 轉換芯片的模擬信號進(jìn)行低通濾波，去除高頻干擾；二是將A/D 或D/A 轉換芯片的基準電壓輸入端與高穩定性的基準穩壓電源輸出端相連接，如圖6所示，高穩定性的基準電源芯片AD586的輸出與D/A 變換芯片AD7545K 的VREF 引腳相連接。注意，一定不要將A/D 或D/A 轉換芯片的基準電壓輸入端直接接電源，那樣會(huì )產(chǎn)生很大的干擾。

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評分析：

　　定型機數據采集器工作在電磁環(huán)境非常復雜的場(chǎng)所，為了保證數據采集正確、通信無(wú)誤，必須進(jìn)行抗干擾技術(shù)處理。本文對定型機數據采集器干擾信號的主要來(lái)源進(jìn)行了分析，硬件方面對抗干擾技術(shù)進(jìn)行了研究與實(shí)現。實(shí)踐證明，本文提到的抗干擾措施是行之有效的，它保證了定型機數據采集器的正常運行。
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