抗干擾定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) —電路圖天天讀（64）

　　定型機(jī)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集器可靠工作的基本保證。本文分析了定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器的干擾信號(hào)的主要來源，從硬件技術(shù)與軟件技術(shù)兩方面對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行了處理。定型機(jī)需要采集的數(shù)據(jù)有，烘箱溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、車速、門幅寬度、上下超喂等。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要由檢測(cè)電路、人機(jī)對(duì)話、單片機(jī)最小系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)電路和通信接口等組成。檢測(cè)電路主要由溫度檢測(cè)、風(fēng)速車速檢測(cè)、門幅檢測(cè)、上下超喂檢測(cè)等構(gòu)成。

　　定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器硬件電路抗干擾設(shè)計(jì)

　　電源電路的抗干擾設(shè)計(jì)

　　定型機(jī)由十多臺(tái)電機(jī)構(gòu)成，對(duì)供電電網(wǎng)會(huì)造成較大的波動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)采集器的干擾較大。為了防止供電電源對(duì)數(shù)據(jù)采集器的干擾，應(yīng)該在供電電源與數(shù)據(jù)采集器之間加入交流穩(wěn)壓器，使得數(shù)據(jù)采集器的供電電源處于穩(wěn)定狀態(tài)。定型機(jī)為感性負(fù)載，在電源中會(huì)有高頻干擾信號(hào)，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(hào)通過電源線路對(duì)數(shù)據(jù)采集器的干擾。

　　另外為了防止數(shù)據(jù)采集器中的模擬電路、數(shù)字電路和單片機(jī)之間通過電源進(jìn)行相互干擾，采取了對(duì)上述三大部分電路進(jìn)行獨(dú)立供電的方式，如圖3所示。

　　數(shù)字信號(hào)采集端的抗干擾設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集器需要采集的車速信號(hào)、上下超喂信號(hào)、風(fēng)速等直接由變頻器輸出，導(dǎo)致信號(hào)的干擾非常的嚴(yán)重。經(jīng)過測(cè)定，有效信號(hào)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(hào)的峰峰值在1V 到4V 之間改變，頻率在5KHZ 左右。

　　干擾信號(hào)和有效信號(hào)還有另外一個(gè)特點(diǎn)，那就是干擾信號(hào)和有效信號(hào)會(huì)隨著車速、風(fēng)速的快慢而改變。抗干擾的方法如圖4所示，首先由RC 組成的低通濾波器濾除高頻干擾信號(hào)，并對(duì)輸入信號(hào)的幅值進(jìn)行限幅與整形，再由光電隔離器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與變頻器之間的隔離，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通道的抗干擾要求。
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　　模擬信號(hào)采集端的抗干擾設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集器需要采集的模擬信號(hào)為溫度信號(hào)，對(duì)于模擬信號(hào)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性光耦隔離放大器等，該數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用了線性光耦隔離放大器。線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變?cè)黾右粋€(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性的，但兩個(gè)光接受電路的非線性特性都是一樣的，就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線性隔離的目的，電路如圖5所示。

　　A/D 變換與D/A 變換干擾

　　數(shù)據(jù)采集器中，需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即A/D 變換。有時(shí)也需要將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)即D/A 變換。當(dāng)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 變換過程中，如果沒有針對(duì)性的抗干擾處理，采樣得到的數(shù)字信號(hào)將會(huì)是無用的干擾信號(hào)。解決此干擾的方法：一是對(duì)輸入A/D 轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號(hào)進(jìn)行低通濾波，去除高頻干擾；二是將A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓輸入端與高穩(wěn)定性的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源輸出端相連接，如圖6所示，高穩(wěn)定性的基準(zhǔn)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(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)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(píng)分析：

　　定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器工作在電磁環(huán)境非常復(fù)雜的場(chǎng)所，為了保證數(shù)據(jù)采集正確、通信無誤，必須進(jìn)行抗干擾技術(shù)處理。本文對(duì)定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器干擾信號(hào)的主要來源進(jìn)行了分析，硬件方面對(duì)抗干擾技術(shù)進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。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(jī)數(shù)據(jù)采集器的正常運(yùn)行。
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