發(fā)布時(shí)間：2023-01-10 21:49:32
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的抗干擾設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化，抗干擾，解決辦法
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的干擾源
從干擾竄入系統(tǒng)的渠道來(lái)看，系統(tǒng)所受到的干擾源分為供電干擾、過(guò)程通道干擾、場(chǎng)干擾等。
1.1供電干擾
大功率設(shè)備會(huì)造成電網(wǎng)的嚴(yán)重污染，使得電網(wǎng)電壓大幅度地漲落、浪涌，大功率開關(guān)的通斷，電動(dòng)機(jī)的啟停等原因，電網(wǎng)上常常出現(xiàn)很高的尖峰脈沖干擾。論文參考網(wǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電源的投入、瞬時(shí)短路、欠壓、過(guò)壓、電網(wǎng)竄入的噪聲引起CPU誤動(dòng)作及數(shù)據(jù)丟失占各種干擾的90％以上。
1.2過(guò)程通道干擾
過(guò)程通道干擾主要來(lái)源于長(zhǎng)線傳輸。當(dāng)系統(tǒng)中有電氣設(shè)備漏電，接地系統(tǒng)不完善，或者傳感器測(cè)量部件絕緣不好等；及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起，尤其是將信號(hào)線與交流電源線處于同一根管道時(shí)，產(chǎn)生的共模或差模電壓都會(huì)影響系統(tǒng)，使系統(tǒng)無(wú)法工作。
1.3場(chǎng)干擾
系統(tǒng)周圍的空間總存在著磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)，如太陽(yáng)及天體輻射；廣播、電話、通訊發(fā)射臺(tái)的電磁波；周圍中頻設(shè)備發(fā)出的電磁輻射等。這些場(chǎng)干擾會(huì)通過(guò)電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作，使其中的電平發(fā)生變化或產(chǎn)生脈沖干擾信號(hào)。
2.抗供電干擾的措施
2.1配電系統(tǒng)的抗干擾
可采用分立式供電方案，就是將組成系統(tǒng)各模塊分別用獨(dú)立的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路構(gòu)成的直流電源供電，這樣就減少了集中供電的危險(xiǎn)性，而且也減少了公共阻抗以及公共電源的相互耦合，提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。另外，交流電的引入線應(yīng)采用粗導(dǎo)線，直流輸出線應(yīng)采用雙絞線，扭絞的螺距要小，并盡可能縮短配線長(zhǎng)度。
2.2利用電源監(jiān)視電路
在配電系統(tǒng)中實(shí)施抗干擾措施是必不可少的，但這些仍難抵御微秒級(jí)的干擾脈沖及瞬態(tài)掉電，特別是后者屬于惡性干擾，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的事故。
因此應(yīng)采取進(jìn)一步的保護(hù)性措施，即使用電源監(jiān)視電路。電源監(jiān)視電路需具有監(jiān)視電源電壓瞬時(shí)短路、瞬間降壓和微秒級(jí)干擾及掉電的功能；及時(shí)輸出供CPU接受的復(fù)位信號(hào)及中斷信號(hào)等功能。
3.過(guò)程通道抗干擾措施
抑制過(guò)程通道上的干擾，主要措施有光電隔離、雙絞線傳輸、阻抗匹配、電流傳輸以及合理布線等。
3.1光電隔離
利用光電耦合器的電流傳輸特性，在長(zhǎng)線傳輸時(shí)可以將模塊間兩個(gè)光電耦合器件用連線“浮置”起來(lái)，這種方法不僅有效地消除了各電氣功能模塊間的電流流經(jīng)公共線時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓互相竄擾，而且有效地解決了長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)和阻抗匹配問(wèn)題。
3.2雙絞線傳輸
在長(zhǎng)線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線，與同軸電纜相比，雖然頻帶較窄，但阻抗高，降低了共模干擾。論文參考網(wǎng)。由于雙絞線構(gòu)成的各個(gè)環(huán)路，改變了線間電磁感應(yīng)的方向，使其相互抵消，因而對(duì)電磁場(chǎng)的干擾有一定的抑制效果。
3.3阻抗匹配
長(zhǎng)線傳輸時(shí)，若收發(fā)兩端的阻抗不匹配，則會(huì)產(chǎn)生信號(hào)反射，使信號(hào)失真，其危害程度與傳輸?shù)念l率及傳輸線長(zhǎng)度有關(guān)。
3.4電流傳輸
長(zhǎng)線傳輸時(shí)，用電流傳輸代替電壓傳輸，可獲得較好的抗干擾能力。
3.5合理布線
強(qiáng)電饋線必須單獨(dú)走線，強(qiáng)信號(hào)線與弱信號(hào)線應(yīng)盡量避免平行走向。
4.軟件抗干擾技術(shù)
各種形式的干擾最終會(huì)反映在系統(tǒng)的微機(jī)模塊中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差、控制狀態(tài)失靈、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)竄改以及程序運(yùn)行失常等后果，雖然在系統(tǒng)硬件上采取了上述多種抗干擾措施，但仍然不能保證微機(jī)系統(tǒng)正常工作。因?yàn)檐浖垢蓴_是屬于微機(jī)系統(tǒng)的自身防御行為，實(shí)施軟件抗干擾的必要條件是：
1）在干擾的作用下，微機(jī)硬件部分以及與其相連的各功能模塊不會(huì)受到任何損毀，或易損壞的單元設(shè)置有監(jiān)測(cè)狀態(tài)可查詢。
2）系統(tǒng)的程序及固化常數(shù)不會(huì)因干擾的侵入而變化。
3）RAM區(qū)中的重要數(shù)據(jù)在干擾侵入后可重新建立，并且系統(tǒng)重新運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)不允許的數(shù)據(jù)。論文參考網(wǎng)。
抑制數(shù)據(jù)采樣的干擾可采用：數(shù)字濾波，寬度判斷抗尖峰脈沖干擾等辦法，也可采用重復(fù)檢查法，偏差判斷法來(lái)檢查判斷是否有干擾信號(hào)。而程序運(yùn)行失常的軟件抗干擾措施一般有：
1）設(shè)置WATCHDOG功能，由硬件配合，監(jiān)視軟件的運(yùn)行情況，遇到故障進(jìn)行相應(yīng)的處理。
2）設(shè)置軟件陷阱，當(dāng)程序指針失控而使程序進(jìn)入非程序空間時(shí)，在該空間中設(shè)置攔截指令，使程序進(jìn)入陷阱，然后強(qiáng)迫其轉(zhuǎn)入初始狀態(tài)。
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關(guān)鍵詞：虛擬儀器，發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗儀，發(fā)動(dòng)機(jī)工況
0. 引言
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車逐漸走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。2009年，中國(guó)乘用車產(chǎn)銷分別達(dá)到1038.38萬(wàn)輛和1033.13萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)54.11%和52.93%。中國(guó)乘用車銷售首次超越千萬(wàn)輛門檻，超過(guò)美國(guó)，成為世界第一大汽車市場(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)廣州平均十四人一輛車，并且隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)及國(guó)家政策的支持，國(guó)人購(gòu)買汽車的數(shù)量會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。另一方面中國(guó)2009年進(jìn)口石油的數(shù)量為世界第二位，且隨著外部條件的影響，油價(jià)持續(xù)走高，國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)汽車的排放及耗油量有進(jìn)一步要求，“既叫馬兒跑的快，又叫馬兒少吃草”，在這種要求下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量提出了嚴(yán)格的要求，國(guó)內(nèi)汽車普遍采用百公里耗油量。為了得出準(zhǔn)確的發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)乃至維修都起到很關(guān)鍵的作用，因此本文提出以下課題：運(yùn)用電渦流緩速器做負(fù)載，利用ADLINK公司的工控機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡，以Lab VIEW軟件作為開發(fā)平臺(tái)，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上測(cè)量其各種工況參數(shù)，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)、檢測(cè)、維修提供依據(jù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的各種參數(shù)中，耗油率和耗油量是發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的重要參數(shù)，它們的大小決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體排放是否達(dá)到環(huán)保要求，綜合特性是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而從發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖中的等耗油率曲線中也可以很容易找到發(fā)動(dòng)機(jī)更加經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。燃油消耗量的測(cè)量是發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)的重要組成部分，其測(cè)量精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際性能指標(biāo)、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)確定和主要附件的選配及調(diào)整等。
1. 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.1傳感器的選擇
發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量有多種測(cè)量方式，通常有容積法、重量法等。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)標(biāo)的試驗(yàn)方法，需要在穩(wěn)定的工況下進(jìn)行測(cè)定，容積法就是測(cè)量單位時(shí)間燃料容積的變化，再通過(guò)換算得出耗油量；另一種是稱重法，通過(guò)連續(xù)采集測(cè)量燃料的重量，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)的重量變化得出耗油量。由于燃料的密度有差別，同種燃料的密度受溫度影響也會(huì)發(fā)生變化，因此采用測(cè)量體積的方法誤差較大，本系統(tǒng)采用的是稱重法測(cè)量單位時(shí)間的燃料消耗的質(zhì)量。論文參考網(wǎng)。稱重傳感器基于重量與電壓的關(guān)系設(shè)定的。傳感器是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗，改變油耗儀的重量，從而反映在電壓信號(hào)的變化上。由于稱重傳感器為毫伏級(jí)電壓信號(hào)，因此在信號(hào)采集時(shí)，通過(guò)一個(gè)隔離放大模塊，它一方面可以隔離外界信號(hào)的干擾，另一方面可以放大信號(hào)，使信號(hào)大小的變化，更加明顯地反應(yīng)在一定的電壓范圍內(nèi)，便于信號(hào)采集與處理，由于油耗儀工作的外部環(huán)境存在較大的電磁干擾（電渦流緩速器工作電流很大），隔離放大模塊兩端需加裝電容，這樣濾波效果會(huì)更加明顯。另在發(fā)動(dòng)機(jī)工況試驗(yàn)臺(tái)中需配合測(cè)量耗油量的其它傳感器如扭矩轉(zhuǎn)速等。
1.2油耗儀工作原理
本系統(tǒng)采用油耗儀懸掛在稱重傳感器下，進(jìn)油管連接到主油箱，出油管連接到發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)油管上轉(zhuǎn)有兩位兩通電磁閥，通過(guò)繼電器控制，可以使油路控制通油與截止?fàn)顟B(tài)，及充油狀態(tài)和測(cè)量狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)置繼電器通控制電磁閥的通斷，可以選擇自動(dòng)控制狀態(tài)，[i]也可選擇手動(dòng)控制狀態(tài)，達(dá)到油路的控制效果。油耗儀上設(shè)置指示燈，通過(guò)觀察指示燈，可以很容易的觀察到油路的通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能控制。在系統(tǒng)工作的過(guò)程中，有
有公式（1）可以通過(guò)密度轉(zhuǎn)換成質(zhì)量，通過(guò)公式（2）可以得出燃料的消耗率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，要在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定一分種后測(cè)量數(shù)據(jù)，且測(cè)量燃料消耗的時(shí)間不小于20s，根據(jù)以上要求，設(shè)置數(shù)據(jù)采集卡的采集一次的時(shí)間可以分為1秒、500毫秒、100毫秒不等，然后根據(jù)不同的采樣時(shí)間，設(shè)置不同的參數(shù)，最終得出發(fā)動(dòng)機(jī)在不同狀態(tài)下的耗油參數(shù)。
1.3傳感器的標(biāo)定
本試驗(yàn)所采用的稱重傳感器是基于重量與電壓信號(hào)的關(guān)系，因此需要通過(guò)試驗(yàn)找出其線性關(guān)系。將幾次試驗(yàn)所采集出的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成線形關(guān)系時(shí)，方程往往不能較好的反應(yīng)出真實(shí)的線形關(guān)系比，因此這時(shí)需要盡可能多的測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。如圖（1）所示
圖（1）
2. 軟件開發(fā)
2.1程序的編制及數(shù)據(jù)處理
為了便于觀察測(cè)得數(shù)據(jù)，我們?cè)诔绦虻木幹七^(guò)程中，添加了Waveform Chart圖表，這樣不但可以顯示時(shí)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)，還能保留歷史記錄，可以更清楚的觀察數(shù)據(jù)變化的曲線圖。為了使測(cè)得的數(shù)據(jù)供以后觀察，以方便了解發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，我們把所測(cè)數(shù)據(jù)保存在EXCEL文檔里，添加實(shí)驗(yàn)時(shí)間等數(shù)據(jù)，這樣我們觀察時(shí)可以清楚的看到任何時(shí)間上的試驗(yàn)結(jié)果。為了更好的反映出發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞，有時(shí)需要繪制發(fā)動(dòng)機(jī)功率特性等各種圖表，這時(shí)需要把保存的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，繪制成圖表的形式，本試驗(yàn)設(shè)置了這項(xiàng)功能采用XY Graph顯示出繪制的圖表，具體如圖（2）所示程序前面板：
圖（2）
2.2安全性控制
由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小不同，耗油也不同，在測(cè)試油耗時(shí)，需要關(guān)閉電磁閥，油耗儀與油箱處于斷開狀態(tài)，這樣長(zhǎng)時(shí)間工作，有可能消耗完油箱里的油，使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。這時(shí)就要設(shè)置安全措施，當(dāng)油耗儀里的油量較少時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，在程序前面板上閃爍，提醒操作者打開電磁閥，或使其自動(dòng)打開電磁閥使其通油，也可以使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。這樣就有利于整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的安全操作。
3. 抗干擾設(shè)計(jì)
由于系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣，既有大電流如電渦流緩速器工作，交流電信號(hào)，又有發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)等干擾，因此抗干擾設(shè)計(jì)是油耗儀工作穩(wěn)定性的重要內(nèi)容。可以從以下幾方面進(jìn)行硬件和軟件抗干擾設(shè)計(jì)：1）對(duì)各種工作線路進(jìn)行濾波和屏蔽；2）對(duì)地線進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)，選用不同的地線；3）對(duì)系統(tǒng)采用隔振處理；4）采用軟件濾波，濾除干擾數(shù)據(jù)。論文參考網(wǎng)。
4. 結(jié)論
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)采用Lab VIEW作為開發(fā)平臺(tái)，可直觀清楚地反映出各種數(shù)據(jù)，由于采用虛擬的控制按扭，只用鼠標(biāo)鍵盤就可以操作整個(gè)試驗(yàn)的進(jìn)行。論文參考網(wǎng)。既能進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況下的數(shù)據(jù)采集工作，同時(shí)由于系統(tǒng)軟件無(wú)縫結(jié)合，因此可以方便添加其他測(cè)量數(shù)據(jù)，便于后期的開發(fā)。
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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用；干擾源；抗干擾設(shè)計(jì)
目前，在進(jìn)行裝載機(jī)車載動(dòng)態(tài)計(jì)量?jī)x設(shè)備計(jì)時(shí)多采用以單片機(jī)為核心微控制器。由于應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)存在著各種干擾源，對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作影響很大，在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)好的控制系統(tǒng)，安裝調(diào)試時(shí)完全符合設(shè)計(jì)要求，而置入現(xiàn)場(chǎng)后，系統(tǒng)常常無(wú)法正常穩(wěn)定地工作。干擾雖不能直接造成硬 件的損壞，但常使計(jì)算機(jī)不能正常運(yùn)行以致控制失靈，造成設(shè)備和生產(chǎn)事故。所以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾源的做出正確分析，并對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)做出相應(yīng)當(dāng)?shù)目垢蓴_設(shè)計(jì)，是保證控制器正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)計(jì)量的關(guān)鍵所在。
一、干擾源分析及干擾途徑
1.系統(tǒng)自身干擾源及干擾途徑
系統(tǒng)自身干擾源一般因在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)對(duì)某些問(wèn)題考慮不全面，如元器件布局不合理、電路工作不可靠、元器件質(zhì)量差等，形成諸如電阻熱噪聲干擾、半導(dǎo)體散粒噪聲干擾、接觸噪聲干擾、過(guò)程通道干擾、公共電阻形成的干擾等。這些干擾現(xiàn)象隨流動(dòng)元器件電流增大越加明顯，這些噪聲電流通過(guò)系統(tǒng)自身電路 和通道而影響系統(tǒng)，其結(jié)果是使系統(tǒng)控制精度下降。
2.電磁干擾源及干擾途徑
裝載機(jī)在裝卸工作過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾源很多，如動(dòng)力斷路器斷弧過(guò)程中的多次復(fù)燃、電磁鐵線圈電感和分布電容的諧振、大電流電弧的電磁輻射、工頻輸電線附近所存在的強(qiáng)大交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)，以及來(lái)源于太陽(yáng)等天體輻射的電磁波、雷電和地磁場(chǎng)的變化都可歸結(jié)為電磁干擾。干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線或回路之間的互感耦合、電容耦合進(jìn)入控制系統(tǒng)。電磁干擾造成的后果輕者使控制系統(tǒng) 產(chǎn)生誤差，重者將使系統(tǒng)不能正常工作。因此對(duì)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要采取必要的抗干擾措施。
3.供電系統(tǒng)干擾及干擾途徑
裝載機(jī)在起動(dòng)和正常工作過(guò)程中， 其電源電壓的變化范圍非常大，特別是裝載機(jī)的啟停，電壓在20～30 V之間，使得供電電壓大幅度波動(dòng)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)壓、欠壓和短時(shí)間的尖峰電壓，他們十分方便地以線路傳輸形式經(jīng)電源線進(jìn)入控制系統(tǒng)，其中過(guò)壓干擾是單片機(jī)控制系統(tǒng)最為惡劣的干擾，該變化范圍會(huì)對(duì)整個(gè)稱重系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生較大的影響，因此計(jì)量?jī)x工作電源要求穩(wěn)定性好。
4.干擾對(duì)程序運(yùn)行的影響
干擾常使微控制器系統(tǒng)程序“跑飛”，造成“死機(jī)”，數(shù)據(jù)采集誤差加大或數(shù)據(jù)發(fā)生變化，控制狀態(tài)失靈，系統(tǒng)被控對(duì)象不穩(wěn)定或誤操作等。
二、系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)
硬件抗干擾總的原則是消除干擾源、切斷干擾侵入途徑和設(shè)計(jì)低噪聲電路。
1.抑制過(guò)程通道干擾的設(shè)計(jì)
（1）光電藕合隔離，采用光電禍藕合可以切斷主機(jī)與前向通道電路的聯(lián)系，能有效地防止干擾從過(guò)程通道進(jìn)入主機(jī)，同時(shí)對(duì)抗共地干擾也有好處。
（2）放大電路采用差分輸入放大，有效地抑制了噪聲和共模干擾。
（3）旁路電容器濾波是集成電路中抗干擾的常規(guī)措施。通常每片集成電路應(yīng)接入一個(gè)旁路電容器以降低電源的高頻阻抗，能有效地克服芯片的內(nèi)部噪聲和電源噪聲。加接旁路電容，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器尤為重要，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出異常的情況
2.抑制電磁干擾的設(shè)計(jì)
電磁場(chǎng)干擾可能來(lái)自裝載機(jī)稱重控制系統(tǒng)外部，也可能來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部，抑制電磁干擾的主要手段就是采取屏蔽。方式有兩種：一是將易干擾的電路或設(shè)備等屏蔽起來(lái)，以防接收輻射干擾；另一種是將輻射源屏蔽起來(lái)，防止輻射出千擾影響其他電路。
在本設(shè)計(jì)中，采用屏蔽體將系統(tǒng)封閉起來(lái)。由于材料的磁阻比較低，所以外部磁力線將被屏蔽在屏蔽體之外，從而起到屏蔽的作用。
3.印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)
電路板是微機(jī)系統(tǒng)中器件、信號(hào)線、電源線高密度集合體，對(duì)抗干擾性能影響很大，電路板設(shè)計(jì)、布線及接地不妥可能使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
（1）印制電路板大小要適中。過(guò)大時(shí)，印刷線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也高；過(guò)小時(shí)，散熱不好，且易受干擾。使用多層印制板，保證良好的接地網(wǎng)，減少地電位差。
（2）器件布置。 把相關(guān)的器件就近放置，易產(chǎn)生噪聲的電路應(yīng)盡量遠(yuǎn)離主機(jī)電路，發(fā)熱量大的器件應(yīng)考慮散熱問(wèn)題，I/0驅(qū)動(dòng)器件盡量靠近印制板邊上放置。閑置的IC管腳不要懸空，元器件腳避免相互平行，以減少寄生禍合。如有可能，盡量使用貼片元件。
（3）布線。電路之間的連接應(yīng)盡量短，容易受干擾的信號(hào)線要重點(diǎn)保護(hù)，不能與能夠產(chǎn)生干擾或傳遞干擾的線路長(zhǎng)距離平行；交直流電路要分開：對(duì)雙面布線的印制電路板，應(yīng)使兩面線條垂直交叉，以減少磁場(chǎng)禍合效應(yīng)。
（4）接地。數(shù)字地、模擬地分開設(shè)計(jì)，在電源端兩種地線相連：對(duì)于多級(jí)電路，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮各級(jí)動(dòng)態(tài)電流，注意接地阻抗相互禍合的影響，工作頻率低于1 MHz時(shí)采用一點(diǎn)接地，工作頻率較高時(shí)采取多點(diǎn)接地，接地線應(yīng)盡量粗。
（5）去藕電容。加去藕電容是印制電路板設(shè)計(jì)的一項(xiàng)常規(guī)做法.在電源輸入端跨接10 ～ 100 u F的電解電容或擔(dān)電容，在每個(gè)集成電路芯片上安裝一個(gè)0. 01 u F的陶瓷電容器。
4.供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)
為了克服這些干擾和擾動(dòng)，在電源設(shè)計(jì)上采用DC一DC變換，以保持主電路板和各個(gè)傳感器供電壓的穩(wěn)定。同時(shí)在電源線上加裝了濾波電路。
三、結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境對(duì)動(dòng)態(tài)計(jì)量?jī)x單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的干擾非常大，本論文就可能存在的干擾源做了全面的分析。并針對(duì)系統(tǒng)存在各種干擾源提出了電磁干擾、過(guò)程通道干擾、印刷電路板干擾、供電系統(tǒng)干擾的抗干擾設(shè)計(jì)，保證了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)工作的精度和穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
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[2]王培章.電磁兼容技術(shù)，人民郵電出版社，2011
Abstract： In this article， effective anti-interfere measures are found through practice and experiment on the multi-function test bed where multi -type models engine are tested， leading to breakthrough in solving signal interference. The successful application of
anti-inference technology has not only solved the problem of test bed construction but also formed a series of effective operable measures for the reference of peers.
關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)；試車臺(tái)；抗干擾；信號(hào)；技術(shù)
Key words： aero-engine；test bed；anti-inference；signal；technology
中圖分類號(hào)：V263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）27-0056-02
0 引言
某系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)配裝的綜合調(diào)節(jié)器對(duì)信號(hào)的處理一直存在一些干擾現(xiàn)象，嚴(yán)重制約科研生產(chǎn)過(guò)程，多年來(lái)一直沒有得到有效解決。在研究探索航空發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器調(diào)防干擾措施的基礎(chǔ)上，借助多年的多機(jī)種試車臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)防干擾的經(jīng)驗(yàn)，在某試車臺(tái)新增功能改造中，成功應(yīng)用了抗干擾技術(shù)，最終驗(yàn)證了這些措施的有效性和可行性。
1 信號(hào)干擾的類型
信號(hào)干擾主要分為電磁感應(yīng)引起的磁耦合、靜電感應(yīng)引起的電耦合、不同金屬接觸點(diǎn)產(chǎn)生的附加電勢(shì)、由于振動(dòng)產(chǎn)生的干擾以及不同地電位引起的干擾。前四種屬于串模干擾，后者屬于共模干擾。大功率的變壓器、交流電機(jī)、電源周圍都存在有很強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，導(dǎo)線處在這種變化的磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)磁耦合在電路中形成干擾叫磁耦合干擾。這種干擾信號(hào)與有用信號(hào)串聯(lián)，當(dāng)信號(hào)源與測(cè)試設(shè)備相距較遠(yuǎn)時(shí)，干擾越強(qiáng)烈。將導(dǎo)線遠(yuǎn)離這些強(qiáng)用電設(shè)備，調(diào)整走線方向以及減小導(dǎo)線回路面積都能有效防止干擾。把兩根信號(hào)線以較短的結(jié)距進(jìn)行絞合，干擾信號(hào)就能降為原有的1/10～1/100。導(dǎo)線之間存在著電容效應(yīng)，由于某導(dǎo)線電位發(fā)生變化，相鄰的導(dǎo)線上的電位也發(fā)生變化。干擾源是通過(guò)電容性的耦合在回路中形成干擾，這種干擾叫電耦合干擾，如圖1。
發(fā)動(dòng)機(jī)到綜調(diào)的線路就存在幾路高頻信號(hào)，互相之間就產(chǎn)生這種電耦合干擾，而且還很突出，是試車臺(tái)設(shè)備干擾的主要形式。把信號(hào)線扭絞能使電場(chǎng)在兩信號(hào)線上產(chǎn)生的電位差大為減小，采用靜電屏蔽后，能使干擾減小到1/100～1/1000。附加電勢(shì)干擾主要是由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢(shì)以及金屬腐蝕等原因產(chǎn)生的熱電勢(shì)，當(dāng)它處于電回路時(shí)會(huì)成為干擾，這種干擾大多數(shù)以直流的形式出現(xiàn)，在接線端子板處容易產(chǎn)生熱電勢(shì)。目前試車臺(tái)綜調(diào)線路都要經(jīng)過(guò)端子板轉(zhuǎn)接，這種干擾也是存在的。目前，為了方便測(cè)量和施工，副屏柜內(nèi)仍然需要設(shè)計(jì)端子板方式走線，但為了保證電纜只允許在副屏柜內(nèi)斷一次，兩端要求屏蔽層在端子板處對(duì)接，要保證屏蔽層的覆蓋面積盡量最大。導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也同樣會(huì)產(chǎn)生干擾。因此在振動(dòng)的環(huán)境中把信號(hào)導(dǎo)線固定是很有必要的。試車臺(tái)上振動(dòng)較大，環(huán)境惡劣，選用合適的橋架走線及掛鉤捆綁固定走線有效消除這類干擾。工程中不同接地點(diǎn)之間往往存在電位差，尤其在大功率的用電設(shè)備附近，當(dāng)這些設(shè)備的絕緣性能較差時(shí)電位差更大。這種地電位差有時(shí)能達(dá)1～10伏以上，它同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)信號(hào)導(dǎo)線上，如圖2所示。這種干擾叫不同電位引起的干擾。
由于共模干擾和信號(hào)相疊加，不直接對(duì)測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生影響。但能通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)形成對(duì)地的泄漏電流，漏電流通過(guò)電阻的耦合就能直接作用于測(cè)量設(shè)備，產(chǎn)生干擾。試車臺(tái)上這種干擾較為突出，是我們研究的主要方向。
2 干擾的抑制方式
抑制干擾通常采用的方式有信號(hào)導(dǎo)線的扭絞、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法。抑制串模干擾采用絞線、屏蔽、接地很有效，抑制共模干擾就是要保證單點(diǎn)接地，并要求接地點(diǎn)靠近系統(tǒng)地，而且接地可靠，有時(shí)候二次儀表“浮地”或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行兩層屏蔽也可以抑制共模干擾。如果將屏蔽層在信號(hào)側(cè)與儀表均接地，則地電位差會(huì)通過(guò)屏蔽層形成回路，由于地電阻通常比屏蔽層的電阻小的多，所以在屏蔽層就會(huì)形成電位梯度，并通過(guò)屏蔽層與信號(hào)導(dǎo)線間的分布電容耦合到信號(hào)電路中去，因此屏蔽層必須一點(diǎn)接地。
3 試車臺(tái)抗干擾措施
3.1 根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)選擇優(yōu)質(zhì)合適的電纜 選用質(zhì)量好、品質(zhì)優(yōu)的航空專用電纜是抗干擾的基本基礎(chǔ)，針對(duì)試車臺(tái)特殊環(huán)境和線路的特殊性，消除耦合干擾最有效的辦法就是選用合適的屏蔽導(dǎo)線。比如：針對(duì)位移傳感器特殊信號(hào)，其激勵(lì)信號(hào)帶有溫度補(bǔ)償功能，需要選用三芯絞合屏蔽的航空電纜，其反饋信號(hào)是交流輸出，選用雙芯屏蔽線最為合適；滑油壓力、防喘等信號(hào)選用雙芯屏蔽信號(hào)線；點(diǎn)火信號(hào)因?yàn)殡娏鬏^大而且?guī)в袥_擊干擾，需要使用截面積較大的屏蔽電纜；離子火焰?zhèn)鞲衅餍盘?hào)傳輸?shù)氖请x子電流信號(hào)，需要特殊的低噪聲電纜，而且要求兩端接地。不需要使用屏蔽的地方不能使用屏蔽線，免得造成屏蔽間的信號(hào)干擾。另外，電纜的敷設(shè)也很關(guān)鍵，強(qiáng)信號(hào)導(dǎo)線應(yīng)離開弱信號(hào)電路導(dǎo)線單獨(dú)布置，在必需靠近的場(chǎng)合中應(yīng)該盡可能的將兩者垂直布置；干擾敏感的元件應(yīng)避免靠近干擾源擺放，必須靠近時(shí)采取立體交叉的方式；電纜走橋架原則上是交直流分開敷設(shè)，控制電纜、測(cè)量電纜與動(dòng)力電纜分開。
3.2 注意電纜屏蔽層的細(xì)節(jié)處理 選用電纜只是防干擾的第一步，關(guān)鍵是如何進(jìn)行屏蔽線的處理，這也是我們摸索出來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)所在。第一，整個(gè)信號(hào)傳輸過(guò)程中信號(hào)線的屏蔽層不能中斷，信號(hào)線也要盡量減少接點(diǎn)，接點(diǎn)處必需將屏蔽對(duì)接，信號(hào)線盡可能的減少斷點(diǎn)，原則上不超過(guò)2次，中斷一次干擾增加近5～10倍。而且中途屏蔽層對(duì)接的地方，屏蔽層不易太長(zhǎng)，原則上不大于200mm為好。第二，整個(gè)信號(hào)線的屏蔽層中途不能接地，中途接地會(huì)造成信號(hào)干擾增大，而且接地效果明顯下降。屏蔽層原則上只在一端接地。目前，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在綜調(diào)或者電調(diào)插頭處將關(guān)鍵信號(hào)的屏蔽層接地最為有效。
3.3 對(duì)地線的特殊要求及接地方式 防干擾還有一項(xiàng)指標(biāo)很重要，那就是一個(gè)試車臺(tái)要有單獨(dú)的地線接地極，接地電阻小于1Ω（通常是小于4Ω）。經(jīng)過(guò)多年的研究試驗(yàn)，試車臺(tái)需要做兩個(gè)接地極，為了保證符合國(guó)家規(guī)范要求，兩個(gè)接地極間設(shè)有電容，平常處于斷開狀態(tài)，一旦出現(xiàn)強(qiáng)雷雨天氣，電容能夠擊穿使兩個(gè)接地極變?yōu)橐惑w。接地極一個(gè)用于動(dòng)力接地及普通信號(hào)測(cè)量接地，包括計(jì)算機(jī)接地；一個(gè)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制測(cè)量系統(tǒng)專用接地，來(lái)保證綜調(diào)或者電調(diào)信號(hào)不擾。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)防干擾技術(shù)在某試車臺(tái)的應(yīng)用，證明了該技術(shù)的成功及作用，為國(guó)內(nèi)航空試車臺(tái)乃至四代機(jī)試車臺(tái)建設(shè)提供一個(gè)成功典范，具有深遠(yuǎn)的價(jià)值和不可估量的重大意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]區(qū)建昌.電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐[M].電子工業(yè)出版社，2010.
測(cè)控技術(shù)作為新興產(chǎn)業(yè)，是電子技術(shù)中的重要內(nèi)容。測(cè)控技術(shù)無(wú)論是在科學(xué)研究領(lǐng)域，還是在工業(yè)領(lǐng)域，都起到了技術(shù)支撐作用。測(cè)控電路在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域中，可以保證多種電子設(shè)備和產(chǎn)品正常運(yùn)行。為了保證電子設(shè)備和產(chǎn)品能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，本論文針對(duì)電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用展開研究。
關(guān)鍵詞：
測(cè)控電路；電子技術(shù)；應(yīng)用
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步讓人們感受到時(shí)展越來(lái)越快。特別是電子技術(shù)已經(jīng)深深地滲入到人們的生活中，是人們賴以生存的專業(yè)技術(shù)。隨著工業(yè)自動(dòng)化方向發(fā)展，電子技術(shù)中的測(cè)控技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。但是電子設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)各種干擾源而導(dǎo)致測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)行難以滿足技術(shù)要求。為了確保測(cè)控系統(tǒng)能夠處于運(yùn)行可靠，就要采用相關(guān)的抗干擾技術(shù)將抗干擾措施制定出來(lái)。
一、測(cè)控系統(tǒng)干擾源的分析
（一）電磁干擾
當(dāng)電子設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，就必然會(huì)在電子設(shè)備的周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)。其中的主要原因就在于，電子設(shè)備運(yùn)行中必然會(huì)使得電壓和電流產(chǎn)生變化。但是，這種變化或者是連續(xù)發(fā)生的，或者是間歇性的，如果電壓和電流的變化速度過(guò)快，就會(huì)有電磁場(chǎng)產(chǎn)生[1]。電磁場(chǎng)中的電磁能量并不僅僅在有限的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，而是會(huì)以電路為主體，不斷地?cái)U(kuò)展活動(dòng)范圍，由此而影響了測(cè)控電路的正常運(yùn)行。
（二）地線干擾
地線具有一定的抗阻性。當(dāng)電流沿著接地線流動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)使地線上有電壓產(chǎn)生。電流受到阻抗的影響而不斷增大，電壓也會(huì)隨之增大而導(dǎo)致地線的負(fù)載增加。當(dāng)測(cè)控系統(tǒng)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，如果電子設(shè)備為大功率設(shè)備，在地線中就會(huì)有強(qiáng)電流通過(guò)，隨之，連接電子設(shè)備的電纜上也會(huì)有電流通過(guò)，而且電纜中所流通的電流缺乏穩(wěn)定性，導(dǎo)致每一根電纜中所流經(jīng)的電流都會(huì)有所不同，這些電纜中的電壓也會(huì)各有不同。缺乏穩(wěn)定性的電流和電壓的大量存在，就會(huì)產(chǎn)生差模電壓而影響電路的正常運(yùn)行。因此，應(yīng)在測(cè)控電路中增加相應(yīng)的過(guò)壓保護(hù)電路，以保證整個(gè)測(cè)控電路以及測(cè)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（圖1：過(guò)壓保護(hù)電路）
（三）濕度干擾
電路處于運(yùn)行中如果環(huán)境濕度過(guò)低，就會(huì)在電路周圍產(chǎn)生靜電效應(yīng)從而對(duì)電子設(shè)備造成干擾，特別是在靜電干擾下使得測(cè)控電路中的檢測(cè)信號(hào)受到干擾而導(dǎo)致元器件失效，最終造成整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行；如果環(huán)境濕度過(guò)高，就會(huì)引起元器件間的短路和PCB的焊點(diǎn)銹蝕，在高濕度環(huán)境的影響下則這些焊點(diǎn)的接觸電阻就會(huì)有所提升，而影響了使用性能的發(fā)揮。如果這些焊點(diǎn)處已經(jīng)被銹蝕，就會(huì)導(dǎo)致電子元器件功能減退而引發(fā)電路短路。
二、電子測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用
（一）合理的電路設(shè)計(jì)
所有的元器件在使用之前都要做好測(cè)試，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要而經(jīng)過(guò)技術(shù)處理，調(diào)試合格之后方可使用。如果是邏輯元器件，要采用接地技術(shù)，以提高電路的抗干擾能力，確保電路處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。在電路的設(shè)計(jì)上，注意邏輯電路與數(shù)字電路要分別單獨(dú)使用，且要對(duì)電源線進(jìn)行加粗處理。接地線要盡量選擇網(wǎng)狀的接地線或者環(huán)形的接地線，并在連接接地線之前，要做好加粗處理工作，以確保邏輯電路和數(shù)字電路在數(shù)據(jù)的傳輸和走向能的傳遞上保持方向上的一致[2]。在進(jìn)行布線的時(shí)候，折線的角度不可以超過(guò)90度，以在電路運(yùn)行中能夠?qū)︻l率很高的噪音產(chǎn)生抑制作用。為了避免來(lái)自噪聲的干擾，還要采用接入旁路電容的方法，即將旁路電容接入到PCB板上面的IC點(diǎn)。所有接入的引線都要與接受旁路處理的端口相靠近，注意接入的引線長(zhǎng)度要合適，避免由于過(guò)長(zhǎng)而影響技術(shù)處理效果。
（二）屏蔽技術(shù)的應(yīng)用
如果是對(duì)電磁場(chǎng)屏蔽，就要對(duì)噪聲騷擾源使用接地導(dǎo)體將其包圍起來(lái)，可以對(duì)電路以有效保護(hù)。屏蔽體所使用的導(dǎo)線要以銅或者鋁等具有良好的導(dǎo)電性能的材料為主，控制好中心導(dǎo)線的長(zhǎng)度，以避免其從屏蔽體中伸出過(guò)長(zhǎng)。如果屏蔽體是網(wǎng)狀的，網(wǎng)孔要盡量小，且要采用單端接地的方式，以保證屏蔽體有效地發(fā)揮屏蔽作用。如果既具有干擾能力的電磁場(chǎng)具有很高的干擾強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)屏蔽電路的時(shí)候，就需要采用雙層屏蔽技術(shù)。但是，這種雙層屏蔽技術(shù)在使用中需要注意要加裝濾波電路，且內(nèi)屏蔽盒與外屏蔽盒之間不能夠多處連接，一點(diǎn)連接即可。雙層屏蔽的兩個(gè)屏蔽體之間所間隔的距離不可以太大，以確保獲得最好的屏蔽效果，而且屏蔽層之間不可以有間隙，間隙的厚度與單層屏蔽材料的厚度等同[3]。如果干擾電磁波為空間電磁波，很容易對(duì)具有較高靈敏度的信號(hào)接受設(shè)備造成干擾。對(duì)這種空間電磁波可以采用金屬網(wǎng)屏蔽室進(jìn)行屏蔽，屏蔽效能可以達(dá)到45dB至50dB。如果金屬網(wǎng)屏蔽室為雙層的，且有絕緣襯墊安裝在其中，所能夠獲得的屏蔽效能就可以達(dá)到75dB至95dB。屏蔽室的連接要正確，以在發(fā)揮屏蔽作用的同時(shí)，還確保屏蔽體本身能夠安全運(yùn)行。此外，可同時(shí)根據(jù)電子產(chǎn)品的不同特性在測(cè)控電路中增加不同類型的濾波電路，可以將騷擾電磁過(guò)濾掉。（圖2：濾波電路）
（三）接地技術(shù)的應(yīng)用
測(cè)控系統(tǒng)的接地多會(huì)采用三條地線，其一為信號(hào)地線，用于低電平電路接地；其二為噪聲地線，包括電動(dòng)機(jī)的地線、繼電保護(hù)裝置的地線等等；其三為外接地線，連接在交流電源的接地線上，用于外殼、機(jī)架等接地使用。雖然接地技術(shù)可以單獨(dú)使用，但是要獲得良好的抗干擾效果，則需要與屏蔽體結(jié)合使用。如果電路處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，工作頻率沒有超過(guò)1兆赫，就可以將屏蔽體的接線用于一點(diǎn)接地設(shè)計(jì)，地線的長(zhǎng)度要局限于信號(hào)波長(zhǎng)的1/20[4]。如果工作頻率超過(guò)10兆赫，就可以將屏蔽體的接線用于多點(diǎn)接地設(shè)計(jì)。所選用的接地線要加粗，特別是連接印刷板上的接地線，要確保接電線所流過(guò)的電流要達(dá)到印刷板上所流過(guò)的電流的3倍之多。如果印刷板上為數(shù)字電路，就需要接地線的線路為閉環(huán)線路。
三、總結(jié)
綜上所述，電子技術(shù)中，測(cè)控技術(shù)屬于是新型的技術(shù)，而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測(cè)控技術(shù)也在不斷地更新。各種電子設(shè)備中的測(cè)控系統(tǒng)往往會(huì)受到各種因素的干擾而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法可靠運(yùn)行。特別是電子設(shè)備的使用功能不同，對(duì)使用環(huán)境也具有不同的要求，當(dāng)然，其中的測(cè)控電路受到干擾的原因也會(huì)有所不同。這就需要提高測(cè)控電路的抗干擾能力，在測(cè)控電路的設(shè)計(jì)中加入相應(yīng)的抗干擾電路，以確保測(cè)控系統(tǒng)處于良性運(yùn)行狀態(tài)。
參考文獻(xiàn)：
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[3]馮嘉鑫.電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用[J].基本建設(shè)經(jīng)濟(jì),2014(03):197-198.
關(guān)鍵詞：PLC，MAX7219，數(shù)碼管，顯示器
前言：
現(xiàn)代PLC以集成度高、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定等優(yōu)MAX7219的典型應(yīng)用硬件電路點(diǎn)受到普遍歡迎，在傳統(tǒng)工業(yè)的現(xiàn)代化改造中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。論文大全，顯示器。PLC作為工業(yè)計(jì)算機(jī)，顯示器方面通常采用人機(jī)界面模塊。筆者考慮到人機(jī)界面的成本偏高，設(shè)計(jì)了一種成本低的顯示器，當(dāng)然沒有人機(jī)界面那么人性化，而只能顯示PLC數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，但在顯示要求不高和低成本的設(shè)備中，卻是正好滿足要求。筆者設(shè)計(jì)的思路是：
（1）、顯示硬件：選用八段數(shù)碼管（本文只介紹8位）
（2）、驅(qū)動(dòng)硬件：選用MAX7219芯片
（3）、驅(qū)動(dòng)程序：由PLC程序配合其3個(gè)輸出觸點(diǎn)（Y0—Y2）實(shí)現(xiàn)。
（4）、顯示效果：0~9、—、E、H、L、P和blank(即不顯示)，8位均可帶小數(shù)點(diǎn)顯示。
正文：
1、顯示硬件——八段數(shù)碼管的簡(jiǎn)介
數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0 ~9、字符“—”、E、H、L、P及小數(shù)點(diǎn)“.”。
(注：本文選用8個(gè)8段LED數(shù)碼管作為顯示器。)
2、顯示驅(qū)動(dòng)——MAX7219芯片
關(guān)鍵詞：印制電路板；抗干擾設(shè)計(jì)
前言：印制電路板多種多樣，種類繁多，覆蓋了幾乎所有的電子領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的革新，印制電路板的種類及復(fù)雜程度不斷增加，對(duì)其的性能要求越來(lái)越高。
電磁干擾是印制電路板受環(huán)境影響較為敏感的環(huán)境因素之一，提高印制電路板的抗干擾能力，重點(diǎn)在于考察印制電路板電磁兼容性。現(xiàn)階段，針對(duì)印制電路板的不同類別干擾，即布局類、板層類以及走線類，可采取布局規(guī)則、線路設(shè)計(jì)、去耦電容設(shè)計(jì)等，以減弱甚至消除印制電路板受到外界干擾的影響。
1.印制電路板設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.1加工技術(shù)選擇
印制電路板按結(jié)構(gòu)可分為撓性板、剛性板和剛撓結(jié)合板，按層數(shù)可以分為單面板、雙面板和多層板，按用途又可分為民用、軍用等，不同的印制電路板制作工藝不同，加工技術(shù)也各不相同。目前，高密度互連印制電路板由于市場(chǎng)需求量大，在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。這種電路板線路較為精密、要求層間對(duì)位精度高，相對(duì)于傳統(tǒng)電路板，有著更好的電氣性能和更完整的信號(hào)完整性，且適合越來(lái)越密集的電子封裝工藝。對(duì)于該種印制電路板，主要采用了互連孔加工、孔金屬化加工以及精細(xì)線路制作技術(shù)。高密度互連印制電路板的埋孔、通孔加工方法可選擇機(jī)械鉆孔法、激光鉆孔法，兩者原理不同，實(shí)際中應(yīng)針對(duì)不同的介質(zhì)材料采用不同的方法及加工參數(shù)。在印制電路板經(jīng)過(guò)鉆孔后，要對(duì)孔壁進(jìn)行金屬化，以實(shí)現(xiàn)層間互連。目前常用的方法有化學(xué)鍍銅法和炭黑黑孔法，兩者都需要后續(xù)電鍍流程將孔壁金屬化，電鍍均鍍能力對(duì)電流密度分布的均勻性有重要影響。精細(xì)線路的制作是印制電路板發(fā)展的一個(gè)重要方向，目前最成熟的制作工藝方法為減成法，未來(lái)這一技術(shù)的精度將對(duì)印制電路板的性能有決定性影響。
1.2材料設(shè)備選擇
基材是印制電路板承載功能電路的核心部分，基材特性首先決定著印制電路板的環(huán)境適應(yīng)性。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的基材是是環(huán)氧玻纖布基板，具有高強(qiáng)度、耐化學(xué)性、耐潮濕、熱穩(wěn)定性好及良好的電氣性能等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)τ≈齐娐钒暹M(jìn)行較好的保護(hù)。在印制電路板抗干擾性能上，其主要作用的是線路設(shè)計(jì)與制作。對(duì)于線路制作來(lái)說(shuō)，由于方法較多，為了減少工藝時(shí)間、降低成本，同時(shí)保證質(zhì)量，可以采取在超薄銅箔的基礎(chǔ)上制作線路的方法，通過(guò)控制電鍍的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)線路的厚度，制作精細(xì)線路。在曝光工序中，在干膜中的對(duì)光敏感的低聚合物會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)，在后續(xù)工序中對(duì)電路起到保護(hù)作用。因此，曝光工序是制作精細(xì)線路的關(guān)鍵步驟。非平行曝光機(jī)和激光直接成像曝光機(jī)是目前最為先進(jìn)的曝光技術(shù)，能夠避免環(huán)境溫度、濕度等對(duì)線路制作的影響，對(duì)于制作固定線寬或線距的精細(xì)線路有較大的優(yōu)勢(shì)。
1.3抗干擾性能測(cè)定方法
在印制電路板生產(chǎn)過(guò)程中，缺陷是不可避免的，抗干擾性能檢測(cè)的目的就是通過(guò)對(duì)印制電路板性能的分析，間接判別出缺陷位置信息，及時(shí)地采取措施。目前，判別印制電路板產(chǎn)品性能的主要方法主要從短路、斷路、針孔、缺口、線路氧化等幾個(gè)方面入手。在印制電路板缺陷檢測(cè)中絕大部分運(yùn)用的是參考法缺陷檢測(cè)，它的主要思想是將待測(cè)圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對(duì)比。例如應(yīng)用全自動(dòng)曝光機(jī)進(jìn)行拍照，提取計(jì)算出圖像的位置差，從而確定印制電路板的偏差程度。在得到的圖像中，不同的缺陷有不同的表現(xiàn)特征，例如如果某一位置存在多像素點(diǎn)群的連通區(qū)，則為短路，在黑色背景下，若存在部分高亮^域，則表示該區(qū)域可能為毛刺和針孔等缺陷區(qū)。線路氧化是在生產(chǎn)過(guò)程中由于外部因素控制不當(dāng)導(dǎo)致嚴(yán)重影響線路導(dǎo)電性的缺陷，作為非致命缺陷，線路氧化可以從銅線顏色差異來(lái)判別出來(lái)，這在印制電路板的抗干擾測(cè)定中較為簡(jiǎn)易實(shí)用。
2.提高印制板抗干擾性能措施
2.1印制電路板的材料選擇
印制電路板工藝技術(shù)的發(fā)展是伴隨著材料技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展的。按絕緣介質(zhì)層材料軟硬程度，可以分為剛性印制板、撓性印制板、剛撓結(jié)合印制板等。以剛撓結(jié)合印制電路板為例，與傳統(tǒng)剛撓結(jié)合印制電路板相比，新型工藝制造的剛撓結(jié)合印制電路板，將可彎折的撓性電路板集成于剛性電路板中，極大地減輕了電子設(shè)備的重量，避免了以往制作工序復(fù)雜、笨重、難以修復(fù)的缺點(diǎn)。同時(shí)新型電路板的撓性區(qū)域可以反復(fù)彎折、任意角度扭轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，一定程度上增加了其適用范圍。撓性基材如聚酰亞胺，具有較高的介電穩(wěn)定性，應(yīng)用在印制電路板中，可以使印制電路板具有良好的介電性能、電氣性能、在高速高頻信號(hào)傳輸及阻抗控制中，能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。此外，在惡劣極端環(huán)境下，剛撓結(jié)合印制電路板也充分體現(xiàn)了穩(wěn)定性，例如在雷電、高頻加熱、脈沖電腐蝕、電火花加工等極端干擾環(huán)境中，具備一定的抵抗性。
2.2印制電路板的線路設(shè)計(jì)
印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系。線路設(shè)計(jì)應(yīng)掌握電路板整體信息，信號(hào)線密集程度、電源等因素后，綜合考慮分析。為了防止產(chǎn)生干擾，采用高穩(wěn)定度、低輸出阻抗直流電源，并在保障電路功能需要的電源和布線層數(shù)的基礎(chǔ)上，使輸出的接地點(diǎn)離電源的地端應(yīng)最近。電子電路中接地線要求的干線宜粗，以降低環(huán)路電阻。其次，盡可能增加電源線寬度，以電源線上干擾尖峰不能使邏輯器件的輸出狀態(tài)發(fā)生變化為原則，消除抑制直流電源回路因負(fù)載變化而引起的干擾。面對(duì)電源干擾，可在電源變壓器一次繞組與二次繞組間采用屏蔽層，或加接電源濾波器，降低電磁波受到的干擾。此外，信號(hào)發(fā)送線和接受線之間，或相同信號(hào)間盡可能避免平行走線，如若信號(hào)線之間不相容，就應(yīng)做隔離處理，防止形成耦合干擾。
2.3印制電路板的去耦電容設(shè)計(jì)
？集成電路電源和地之間的去耦電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。為了削弱干擾信號(hào)耦合路徑，信號(hào)線盡可能短，應(yīng)盡量減小不必要的雜散電容，同時(shí)按照一定的順序布置信號(hào)線路，將時(shí)鐘信號(hào)線和敏感信號(hào)線放在首位，高速信號(hào)線次之，最后是非重要信號(hào)線。為了防止信號(hào)線之間形成耦合干擾，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少系統(tǒng)誤操作、減少向外輻射。此外，由于瞬態(tài)電流比靜態(tài)電流大得多，為了減小干擾同時(shí)降低電流功耗，可以采取電源去耦措施，即在電源線和地線之間并接兩個(gè)電容，起到本集成電路的蓄能電容和旁路掉該器件的高頻噪聲的作用。在此過(guò)程中應(yīng)注意電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線；焊接時(shí)去耦電容的引腳要盡量短，避免過(guò)長(zhǎng)引腳使去耦電容本身發(fā)生自共振。最后，為了使保同層相鄰線路間的噪聲耦合以及串?dāng)_達(dá)到最小，需在線間做隔離處理，確保布線分離。
結(jié)語(yǔ)：印制電路板是電子設(shè)備的重要組成部分，在印制電路板設(shè)計(jì)中，要對(duì)其其抗干擾能力進(jìn)行優(yōu)化，避免使其降低或失去原有的功能和性能，對(duì)生產(chǎn)生活造成影響。印制電路板制造公司眾多，我國(guó)在在高端乃至尖端的印制電路板設(shè)計(jì)制造上，與國(guó)外的技術(shù)水平還有很大的差距，因此還需加大研發(fā)投入，為印制電路板的設(shè)計(jì)提供更充分的研究條件，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展。
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論文摘要 煤礦膠帶輸送機(jī)控制運(yùn)行系統(tǒng)種類繁多。采用可靠穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，提高皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)效率，在煤礦安全生產(chǎn)中具有重要意義。本文討論應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)來(lái)提高皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性和可靠性。
1 概述
現(xiàn)在的膠帶輸送機(jī)系統(tǒng)多數(shù)采用單片機(jī)控制，運(yùn)行穩(wěn)定性不高，智能化不強(qiáng)，尤其是綜合保護(hù)裝置穩(wěn)定性差，各種保護(hù)傳感器故障發(fā)生頻繁，而且主機(jī)控制模塊化，插件易損壞，更換頻率高。由于采用模塊化設(shè)計(jì)，小部分模塊壞時(shí)，企業(yè)往往就要更換整個(gè)大模塊，從而造成資源浪費(fèi)，加大了煤礦生產(chǎn)成本投入。而采用PLC可編程控制程序的綜合保護(hù)裝置，它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。它的主要優(yōu)點(diǎn)包括：
1.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC控制系統(tǒng)由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，內(nèi)部電路具有先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，為使無(wú)故障工作時(shí)間更長(zhǎng)，采用可編程二重容錯(cuò)處理技術(shù)。此外，PLC控制系統(tǒng)帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。
1.2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)
PLC發(fā)展到今天，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。隨著PLC的不斷發(fā)展， PLC在位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中的技術(shù)應(yīng)用已相當(dāng)成熟。
1.3易學(xué)易用，維護(hù)方便
PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。
1.4經(jīng)濟(jì)合算
盡管使用PLC首次投資要大些，但它的體積小、所占空間小，輔助設(shè)施的投入少；工作可靠，停工損失少；維修簡(jiǎn)單，維修費(fèi)少；還可再次使用以及能帶來(lái)附加價(jià)值等等，從中可得更大的回報(bào)。
通過(guò)以上分析，采用PLC控制系統(tǒng)，能大大改善膠帶輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定差，設(shè)備易損害，成本投入高等缺點(diǎn)。它在綜合保護(hù)裝置技術(shù)中的應(yīng)用十分廣泛，可行性強(qiáng)。
2 PLC控制程序在膠帶輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用
膠帶輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置主要包括主機(jī)、防滑保護(hù)、堆煤保護(hù)和防跑偏保護(hù)、溫度保護(hù)、煙霧保護(hù)和自動(dòng)灑水裝置，以及沿線緊停開關(guān)和全巷道語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)等，現(xiàn)就PLC可編程控制系統(tǒng)在綜合保護(hù)裝置中的應(yīng)用做如下介紹：
2.1主機(jī)
主機(jī)可采用PLC多重處理器，并行處理技術(shù)，多重抗干擾技術(shù)，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。使配置應(yīng)用靈活，便于擴(kuò)展維護(hù)，易于編程，可實(shí)時(shí)顯示工作狀態(tài)及故障性質(zhì)，同時(shí)選用可靠性高的連接器件，使其布局合理、體積小、重量輕，本安電路經(jīng)防潮防水處理，避免出現(xiàn)受潮。同時(shí)設(shè)計(jì)啟動(dòng)預(yù)告、啟動(dòng)、停止、緊急停車、聯(lián)鎖等功能的開關(guān)量輸出。包括煙霧保護(hù)、溫度保護(hù)、超溫灑水等。
針對(duì)膠帶輸送機(jī)的頻繁啟動(dòng)，輸送帶容易出現(xiàn)斷帶、撕帶事故的弊端，設(shè)計(jì)膠帶點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)可設(shè)有實(shí)驗(yàn)、集控、工作3種操作方式。可根據(jù)生產(chǎn)，維修需要任意轉(zhuǎn)換，并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種傳感器狀況及沿線緊停開關(guān)信號(hào)。
1）在實(shí)驗(yàn)操作方式下，可以對(duì)任意一種傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并確認(rèn)是否完好運(yùn)轉(zhuǎn)正常；
2）在集控操作方式下，可以對(duì)某種故障傳感器進(jìn)行解除和投入。因某種傳感器突然故障或其他原因等，仍使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；
3）在工作操作方式下，可以根據(jù)點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)方式，先讓輸送帶得到緩沖，然后第二次按啟動(dòng)按鈕使輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，既減輕了膠帶撕帶接頭的緩沖壓力，避免了膠帶斷帶撕帶現(xiàn)象，有效地遏止了事故的發(fā)生。
2.2煙霧傳感器
采用專用煙霧集成電路，傳感器輸出與煙霧信號(hào)成正比的電壓信號(hào)，經(jīng)電壓比較器及數(shù)字電路處理輸出煙霧超限報(bào)警信號(hào)。特別適合于礦井防火灑水，起到高溫報(bào)警的作用。
2.3速度傳感器
速度傳感器具有發(fā)光管和光電接收管，通過(guò)接收滾筒上的磁脈沖，通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖次數(shù)得到輪的轉(zhuǎn)速，從而得到軸轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)檢測(cè)低速打滑、斷帶和超速保護(hù)。穩(wěn)定性、抗干擾能力強(qiáng)。
2.4防跑偏裝置
可由接線箱和傳動(dòng)桿兩部分組成，導(dǎo)桿采用高速軸承接觸與皮帶同步運(yùn)動(dòng)，減少了皮帶磨損，選用行程開關(guān)，傳動(dòng)導(dǎo)臂大于設(shè)定時(shí)停機(jī)。
2.5堆煤傳感器
采用萬(wàn)向推桿方式，當(dāng)皮帶煤倉(cāng)、煤流超限時(shí)，煤流推動(dòng)導(dǎo)桿大于設(shè)定角度時(shí)，延時(shí)0s~4s主機(jī)動(dòng)作，皮帶停機(jī)。
2.6溫度傳感器
采用專用溫度集成電路和高精度轉(zhuǎn)換器、V/V轉(zhuǎn)換、電壓比較器、報(bào)警器及輸出電路。具有精度高，免校準(zhǔn)，工作穩(wěn)定可靠，設(shè)定容易等優(yōu)點(diǎn)。
2.7急停開關(guān)
作為沿線維修及系統(tǒng)異常事故的安全鎖定，復(fù)位后方可開機(jī)。可采用行程開關(guān)設(shè)計(jì)。輸送機(jī)巷道每個(gè)緊停開關(guān)用拉繩進(jìn)行連接，信號(hào)接入帶式輸送機(jī)控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)在輸送機(jī)巷道內(nèi)任何一點(diǎn)都能緊急停車的功能。
2.8語(yǔ)音信號(hào)器
語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)裝置集信號(hào)傳遞、發(fā)光顯示、通話為一體。通過(guò)電壓放大器與輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置主機(jī)相連接。在全巷道內(nèi)安設(shè)多個(gè)該裝置，并通過(guò)電纜串聯(lián)連接，從而在全巷道內(nèi)實(shí)現(xiàn)了報(bào)警功能。當(dāng)輸送帶要啟動(dòng)時(shí)，它與膠帶綜合保護(hù)裝置主機(jī)啟動(dòng)信號(hào)同步響起，在全巷道內(nèi)發(fā)出啟動(dòng)預(yù)警信號(hào)，提醒周圍職工遠(yuǎn)離輸送帶，確保人員安全。
2.9自動(dòng)灑水裝置
灑水裝置應(yīng)安裝在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置兩側(cè)，其灑水能夠起到對(duì)驅(qū)動(dòng)膠帶和驅(qū)動(dòng)滾筒同時(shí)灑水降溫滅火的效果。它與溫度保護(hù)、煙霧保護(hù)裝置的作用是當(dāng)輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上打滑，使輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒摩擦，驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶的溫度升高，熱量積聚，產(chǎn)生煙霧時(shí)，監(jiān)測(cè)溫度信號(hào)、煙霧信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，并自動(dòng)灑水，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。
3 結(jié)論
膠帶輸送機(jī)保護(hù)裝置中PLC可編程程序控制技術(shù)的應(yīng)用，方便實(shí)現(xiàn)了整條輸送機(jī)的邏輯控制，主要技術(shù)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，大大提高了文明生產(chǎn)與科學(xué)管理的水平，實(shí)現(xiàn)其速度、堆煤、跑偏的自動(dòng)檢測(cè)與溫度、煙霧動(dòng)作時(shí)的自動(dòng)灑水，可使膠帶輸送機(jī)司機(jī)心中有數(shù)，這對(duì)減員增效，降低工作的維修工作量，提高工人素質(zhì)，改善其工作環(huán)境均有一定的現(xiàn)實(shí)意義。