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工業(yè)稱(chēng)重儀表的抗干擾與處理攪拌系統復雜工況的要求
作者：
時(shí)間：2013-04-09
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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前言
作為工業(yè)自動(dòng)化核心部件的稱(chēng)重儀表，不同于商用衡器，往往面臨更復雜的工況。對于拌和站電磁環(huán)境比較惡劣的情況下，一些大規模集成電路常常會(huì )受到干擾，導致不能正常工作或在錯誤狀態(tài)下運行，造成的后果往往是很?chē)乐氐?。因此?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/抗干擾">抗干擾性能的了解是稱(chēng)量?jì)x表選型的關(guān)鍵。我們在對珠海市長(cháng)陸工業(yè)自動(dòng)控制系統有限公司生產(chǎn)的UNI800與TR600和其它同類(lèi)廠(chǎng)家產(chǎn)品進(jìn)行反復比較過(guò)程中，獲得了一個(gè)好單片機系統（稱(chēng)重儀表）應具備的抗干擾性能方面的分析經(jīng)驗。在此與同行分享，希望以此促進(jìn)行業(yè)技術(shù)水平的提高。儀表電磁兼容性(EMC)是一項重要指標，它包含系統的發(fā)射和敏感度兩方面的問(wèn)題。如果一個(gè)單片機系統符條件合下面三個(gè)條件，則該系統是電磁兼容的：
1．對其他系統不產(chǎn)生干擾；
2．對其他系統的發(fā)射不敏感；
3．對系統本身不產(chǎn)生干擾；
假若干擾不能完全消除，但也要使干擾減少到最小。干擾的產(chǎn)生不是直接的（通過(guò)導體、公共阻抗耦合等），就是間接的（通過(guò)串擾或輻射耦合）。電磁干擾的產(chǎn)生是通過(guò)導體和通過(guò)輻射，很多磁電發(fā)射源、如光照、繼電器、DC電機和日光燈都可以引起干擾；AC電源線(xiàn)、互連電纜、金屬電纜和子系統的內部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號。在高速單片機系統中，時(shí)鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產(chǎn)生源，這些電路可產(chǎn)生高達300MHz的諧波失真，在系統中應該把他們去掉。另外，在單片機系統中最容易受影響的是復位線(xiàn)，中斷線(xiàn)和控制線(xiàn)。
1．干擾的耦合方式
（1）傳導性EMI
一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經(jīng)過(guò)導體。一條穿過(guò)噪聲環(huán)境的導線(xiàn)可檢拾噪聲并把噪聲送到其他電路引起干擾。設計人員必須避免導線(xiàn)檢拾噪聲和在噪聲引起干擾前用去耦辦法去除噪聲。最普通的例子是噪聲通過(guò)電源進(jìn)入電路。若電源本身或連接到電源的其他電路是干擾源，則在電源線(xiàn)進(jìn)入電路之前必須對其去耦。
（2）公共阻抗耦合
當來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)就會(huì )產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個(gè)電路決定，來(lái)自?xún)蓚€(gè)電路的地電流流過(guò)共地阻抗。電路a的地電位被電流b調制，噪聲信號或DC補償經(jīng)共地阻抗從電路b耦合到電路a。
（3）輻射耦合
經(jīng)輻射的耦合通稱(chēng)串擾。串擾發(fā)生在電流流經(jīng)導體時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)在鄰近的導體中感應瞬態(tài)電流。
（4）輻射發(fā)射
輻射發(fā)射有兩種基本類(lèi)型；差分模式(DM)和共模(CM)。共模輻射或單極天線(xiàn)輻射是由無(wú)意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統電地位之上。就電場(chǎng)大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴重的問(wèn)題。為使CM輻射最小，必須用切合實(shí)際的設計使共模電流降到零。
2．影響EMC的因數
（1）電壓。電源電壓越高，意味著(zhù)電壓振幅越大，發(fā)射就更多，而低電源電壓影響敏感度。
（2）頻率。高頻產(chǎn)生更多的發(fā)射，周期性信號產(chǎn)生更多的發(fā)射。在高頻單片機系統中，當器件開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號；在模擬系統中，當負載電流變化時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號。
（3）接地。在所有EMC問(wèn)題中，主要問(wèn)題是不適當的接地引起的。有三種信號接地方法：?jiǎn)吸c(diǎn)、多點(diǎn)和混合。在頻率低于1MHz時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方法，但不適宜高頻；在高頻應用中，最好采用多點(diǎn)接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點(diǎn)接地，而高頻用多點(diǎn)接地的方法。地線(xiàn)布局是關(guān)鍵，高頻數字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。
（4）PCB設計。適當的印刷電路板（PCB）布線(xiàn)對防止EMI是至關(guān)重要的。
（5）電源去耦。 當器件開(kāi)關(guān)時(shí)，在電源線(xiàn)上會(huì )產(chǎn)生瞬態(tài)電流，必須衰減和濾掉這些瞬態(tài)電流。來(lái)自高di/dt源的瞬態(tài)電流導致地和線(xiàn)跡“發(fā)射”電壓，高di/dt產(chǎn)生大范圍的高頻電流，激勵部件和線(xiàn)纜輻射。流經(jīng)導線(xiàn)的電流變化和電感會(huì )導致壓降，減小電感或電流隨時(shí)間的變化可使該壓降最小。
3．稱(chēng)量?jì)x表對抗干擾與復雜工況處理的硬件要求
在硬件上 我們要求儀表廠(chǎng)家必須具有以下措施：
（1） PCB及電路抗干擾措施
印刷電路板的抗干擾設計與具體電路有著(zhù)密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設計的幾項常用措施作一些說(shuō)明。
① 電源線(xiàn)設計
根據印刷線(xiàn)路板電流的大小，盡量加粗電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻；同時(shí)，使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
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