|
信號傳輸通道的干擾（或稱噪聲），是由于電磁場耦合或地線環路引起的，下面介紹一些常用而有效的處理方法。 1. 抑制干擾源 在計算機控制系統中，輸入輸出通道的強信號線和動力線等，往往就是干擾弱信號的干擾源。為了消除耦合干擾影響,首先必須采取措施抑制干擾源。這里，我們介紹兩種有效措施。 �、� 遠離技術 盡量避免平行布線并使強信號線與弱信號線互相遠離，以使干擾源遠離被干擾的信號線或回路，這是抑制干擾源的最有效的措施。具體做法是： �、� 強電必須單獨走線，絕對不能和信號線混拉在一起。 �、� 強信號線與弱信號線應盡量避免平行布線，應盡量使二者正交，以使電場耦合與磁場耦合形成的噪聲信號降至最小。 �、� 若受現場條件限制而做不到正交布線，也可平行布線。在這種情況下，不允許強信號線與弱信號線捆綁在一起，更不允許將強信號線與弱信號線分配至同一根多芯電纜內。平行的信號線間應互相遠離，一般距離大于產生干擾的導線的線徑的40倍即可。 �、� 屏蔽干擾源 如果在干擾源的周圍加上屏蔽體，并將屏蔽體一點接地，則電力線將終止于屏蔽體內。因此，只要加上屏蔽就可很容易地把電場形成的干擾源屏蔽掉，使它對鄰近的導線或回路不產生干擾。 干擾源導線上流過電流I1時，在空間產生了磁通密度為B的磁場，并以磁場耦合形式干擾被干擾回路。屏蔽體對干擾源與被干擾回路間的幾何形狀或介質的磁特性并無影響，因此屏蔽體對磁場不起屏蔽作用。但假如能在屏蔽體造出一個電流IS，并使其大小與I1相同但方向相反，顯然就會產生一個與B大小相同方向相反的磁通密度BS，那么BS和B就可抵消，從而達到抑制或去掉磁場干擾的效果。圖1給出了兩種抑制磁場輻射干擾的屏蔽接地方式。  圖1抑制磁場輻射干擾的兩種接地方式 圖1(a)為兩端接地方式，它對于頻率大于屏蔽體截止頻率50倍的磁場干擾源有很好的抑制效果。圖1(b)為單端接地電路，由于干擾源電流I1全部流過屏蔽體，使IS與I1產生的磁場相抵消，因此磁場干擾抑制效果較好。 2. 使用雙絞線和同軸電纜阻止耦合干擾的侵入 在計算機控制系統中，經常使用雙絞線、同軸電纜、雙絞的屏蔽線對等進行信號傳輸，并通過適當的接地處理，可以有效地防止電磁干擾侵入信號傳輸通道。這里僅介紹各種電纜的特點和作用，具體使用方法見本節“接地處理”部分。 �、� 雙絞線 雙絞線通過絞扭將信號回路分隔成很多面積相等而法線方向相反的小回路，因此磁場干擾的影響可以相互抵消，能很好地抑制磁場耦合干擾。但由于絞扭所形成的各小塊面積不可能絕對相等，方向也不可能絕對相反，所以只能抑制大部分而不是全部磁場干擾。雙絞線只對磁場耦合干擾起抑制作用，對電場耦合干擾不起作用。 �、� 同軸電纜 只要將同軸電纜的屏蔽體一點接地，就有良好的屏蔽電場耦合干擾的作用。使用同軸電纜時，應注意電纜端部的引出導線的外露部分和編織網式的屏蔽體的網孔，都會降低屏蔽效果，因此，應使兩端的引線外露部分盡量短，必要時應選用無網孔的鋁箔屏蔽電纜。 同軸電纜對磁場耦合干擾也有良好的抑制作用，其機理和使用方法見圖10.6。根據前面的分析可知，單端接地方式比雙端接地方式有更好的抑制效果。但是，單端接地方式仍然不可能將磁場耦合干擾抑制干凈，這是因為單端接地方式是將屏蔽體作為回路的另一根導線，使得干擾電流IS必然要在屏蔽體電阻RS上產生壓降ISRS，該壓降串聯于信號回路，勢必還要形成殘余的磁場干擾。 �、� 雙絞屏蔽線對 雙絞屏蔽線對不僅對電場干擾有屏蔽作用，而且也對磁場干擾有抑制作用，它是雙絞線和同軸電纜兩者優點的結合，其抑制原理相同。采用雙絞屏蔽線對的優點是不需要將屏蔽體作為回路的另一根導線，而且由于它多了一層屏蔽體從而增強了對磁場干擾的抑制作用，它對磁場干擾的抑制作用要強于雙絞線。 3. 接地處理 接地處理是計算機控制系統設計的重要內容。設置地線的目的是為系統中各部分電路提供參考電位、形成信號通路、安全接地等，如果接地設計不合理，就可能引入干擾，影響系統正常工作，因此應充分考慮。 實際的計算機控制系統中，通道信號頻率一般都在1MHz以下，對此一般采用如下方法提高抗干擾能力。 �、� 接地原則 電路系統接地的原則是：各部分電路應該在一點接地，而不采用多點接地。多點接地時，由于各處接地導體的幾何形狀、導電率、埋地深度不可能完全相同，土壤的電阻率因地層結構不同也相差很大，使得接地電阻和接地電位有差異，從而造成不同接地點之間有電位差，形成接地環流噪聲。采用一點接地時，可以避免形成接地環路，因此可以消除或抑制接地噪聲。 一點接地有串聯接地和并聯接地兩種方法，見圖2。串聯接地時，地線電阻r1、r2、r3是串聯的，各電路的接地電位不同，不利于防止噪聲，一般用于各電路電流均不大且相差較小的場合，其優點是方法簡單。并聯接地的優點是各電路的接地電位只與本電路的地線電流和接地電阻有關，不會因為接地電流而引起各電路間的互相干擾，但并聯接地需要很多地線，使用比較麻煩。  圖2 一點接地的兩種方法 �、� 實用接地方法 在實際系統中，需要接地的電路和裝置非常多，為了使系統接地符合噪聲標準，并且簡單易行，一般采用串并聯混合的一點接地方法，即在系統中設置三條公共地線，分別為信號地線、功率地線和機殼地線，各部分電路通過它們接地。系統中的各低電平弱信號電路的地線串聯相接后，經信號地線入地；電平較高、功率較大的各電路的地線串聯后接入功率地線；為了安全和屏蔽的需要，設備的外殼、交流電源的地線等應接至機殼地線。圖3示出了典型的計算機控制系統接地方法。  圖3 實用接地方式 �、� 輸入輸出通道的接地方法 �、� 信號回路的接地方法 一般采用單端接地方法，以消除信號源和接收設備之間的電位差及其引起的地線環流。接地點可據實際情況選定，既可以在信號源側接地，也可以在放大器側接地，如圖4所示。  圖4 電路一點接地方法 �、� 電纜屏蔽層的接地方法 當信號源采用一點接地時，電纜的屏蔽層也應該一點接地，如圖5所示。若信號源不接地而放大器接地，輸入信號的屏蔽層應接至放大器的公共端；信號源接地而放大器不接地時，輸入線的屏蔽層應接至信號源的公共端。  圖5 屏蔽電纜的的單端接地方式 �、� 信號隔離技術 當信號輸入通道必須采用雙端接地時，為防止產生地線環流噪聲干擾，可以采用信號隔離技術將雙方地線隔離開來。信號隔離方法主要有變壓器隔離和光電隔離，變壓器隔離適用于模擬信號隔離，光電隔離則特別適合數字信號的隔離。 |
常用計算機控制系統
計算機控制系統的基本工作原理
PC6313采集卡的使用
PC-6313 采集卡性能參數及安裝使用注意事項
D/A轉換器工作原理與性能指標
模擬量輸出通道的任務、組成及基本構成形式電工學習網 ( )
GMT+8, 2021-12-6 20:44
