小型控制系统抗干扰问题综述

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1、小型控制系统抗干扰问题综述小型控制系统由于有效信号电压通常很低，容易受到干扰。从电路上很难解决，只能从外部环境想办法。一.常见干扰问题1、信号传输线的共模干扰这个问题已经由于隔离模块的应用得到了解决。隔离模块对于共模噪声的抑制能力高达140dBo这相对于一般差分放大器对共模噪声60dB左右的抑制能力提高了上万倍。具体计算结果数据列举如下：①单运放组成的差分电路若采用5%精度电阻……30dB若采用0.1%精度电阻……66dB②三运放组成的仪表放大器采用激光精密修调的电阻……110dB所以在采用隔离模块后，后

2、续电路只要釆用双绞线传输、屏蔽线接法正确,不必采用差分输入方式，采用单端输入方式即可。2、电源引入的瞬变干扰这个问题由于电源抗干扰技术的快速发展（例如：隔离变压器技术、开关电源技术、瞬态干扰抑制技术、法拉电容和只留后备电源并联应用等）有多种现成手段可以应用在电源上。只要采用双级电源串列布置来稳压，例如：交直流220V-＞直流24V-＞直流5V、12V就可以解决。3、接地阻抗干扰4、辐射性干扰3、4这两种干扰不好克服。原因是必须采用综合处理方法，小心翼翼如履薄冰。大多数人心存侥幸，不愿做既麻烦又增加成本的工

3、作。认为只要验收过关就行，这也是系统不断有偶发干扰事故的原因。要想讲清清这两个问题首先要讲明共地与浮地的概念。共地是指系统地线最终接与一点接入大地的方法，使得各种电信号有共同的地电位作参考。浮地是指部分地线（通常是弱信号）浮空不接大地的方法。浮地要求绝缘电阻越高越好，至少大于50MQ共地要求接地电阻越小越好，小到0Q才好。才能避免地线共阻抗的干扰。其实其他系统在一点接地之前各种设备都应当按照浮地处理，即各绝缘电阻大于50兆欧才能使共地取得更好的效果。三十多年前业界认为共地经过努力还是可以做好的，而浮地几乎

4、不可能做好。但共地虽然付出了很大的代价，对克服控制系统的偶发干扰效果依然不好。除专门设计的计算机房和交换机房，对于计算机控制系统的接地往往不能照顾好。在强电流大设备环境中，不为计算机控制系统专门设地线，往往会受地线电流的干扰。有些设备为了确保人身安全外壳必须接地，有些传感器（例如：热电偶）必须接触金属被测物以获得准确测量值。何况在一个大系统中，不该接地的所有地方都保证绝缘电阻大于50MQ的起码要求也不容易。再加上金属机壳和屏蔽线等还处处存在着分布电容耦合，产牛交流地回路电流，这些都破坏了一点接地的要求。还

5、有雷击时的地电位干扰，也常会给计算机控制系统带来危害。由于隔离模块技术和注塑机壳技术的发展，近三十年采用浮地的系统越来越多。例如：IBMPC机是共地接法。到286、386已经改为交流共地直流不共地（即交直流之间通过电容共地）再到后来的计算机、PLC、甚至小型的变频调速器都可以浮地。许多进口设备的保护地，也叫绿色地线都声明可以选择接或不接大地。理论和实践证明小型控制系统在所有出入信号隔离及电源隔离后，机壳绝缘厚度大于0.5厘米，浮地效果已很不错。那么自制的计算机控制系统采用的是金属外壳怎么办呢？事实上有一个

6、好方法，比釆用塑料外壳浮地保护的更好，那就是双层屏蔽外壳。这种方法还可以同时解决前述第四种干扰一一辐射干扰。为什么呢？原因是浮地与辐射性干扰相关。前述三种干扰的解决都是靠隔离与浮地，这反而加重了第四种干扰（辐射干扰）的影响，使其危害更加突岀。隔离以后的小型控制系统像天线一样更容易接受辐射干扰。所以有条件的情况下应远离干扰源，并且尽量减小体积和面积。距离大了干扰衰减就很快。设有半径r,电场干扰与r成反比，磁场干扰与r的平方成反比，静电干扰与r的三次方成反比。若强屯弱电同处于一个机柜屮无法远离必须采用这种双层

7、屏蔽外売方法。具体做法是：①从隔离模块、电源变压器、继电器分界，同被隔离的小型控制系统一起都要放进双层金属屏蔽中。②内层金属机壳可以轻薄，带不大的冲压孔或密网状均可。若要更好的屏蔽大电流产生的磁场干扰可以用高u合金制作。③内层机壳接小型控制系统的直流电源地（信号地）。④内外层机壳间彻底绝缘包括支架、螺钉。绝缘电阻大于50MQ。内外夹层中填入大于0.5厘米厚的木板较之塑料有更好的抗磁场干扰能力。⑤外层金属売按照一般共地接地方法，接机柜地最终接大地。⑥实在不能装进双层屏蔽的隔离模块、继电器等，则要把传输线严格

8、做好双绞与屏蔽，最好也是双层屏蔽。双层屏蔽是理论上证明的万无一失的方法，太多的事例也证明了采用了这种双层机壳双层屏蔽的产品在齐种测试和打擂赛中均能抗住干扰。而未采用这种方法的，哪怕是进口设备，用于核电站的设备，军用设备也总是在长期使用屮经常产生偶发干扰事故。二.控制系统设计中应注意的抗干扰问题1.AD转换应当高速和连续常见干扰如雷电、电源瞬变、火花干扰都是微秒级的。大设备产生的浪涌干扰也就是几十毫秒。根据采样定理采样速率要以I