数据采集系统抗干扰技术问题分析

《数据采集系统抗干扰技术问题分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数据采集系统抗干扰技术问题分析第6页数据采集系统抗干扰技术问题分析1.概述单片机控制的数据采集系统不仅要求有完善的记忆、存贮、识别和控制功能，如CPU、存储器、数字I／O输入和输出、串行接口、计数定时和实时操作系统，还要求对信号的处理、滤波、A／D和D／A变换器、驱动执行机构等，成为一个完整协调有特殊功能的工作系统。然而在整个系统中，因其受到多方面的干扰，影响了系统的可靠性，为了保证系统在各种复杂的环境中长时间、安全、稳定的运行，必须解决好其一直存在的一个常见关键而又难以解决的问题———抗干扰问题。在单片机控制系统中，干扰源主要来自来自两个方面：一是来自系统内

2、部元器件在工作时产生的干扰，干扰信号通过地址线、电源线、信号线、分布电容和电感等传输，影响系统工作状态；二是来自系统外部其他电气设备产生的干扰，通过传导和辐射等途径影响微机控制系统和应用系统的正常工作。为使单片机控制系统正常工作，在硬件和软件两方面均可采取一定抗干扰措施来提高系统的可靠性。2.硬件抗干扰措施硬件抗技术适合于消除频率较高信号中的干扰，主要是抵抗空间辐射干扰，输入/输出通道干扰及供电系统的干扰。2.1硬件看门狗技术使用硬件看门狗的主要目的是防止程序执行受到干扰，不能按正常流程执行的一种监视芯片。所谓“看门狗”就是一个定时器，定时时间到，它就输出一个

3、信号，使单片机复位。所谓“谓狗”就是把定时器的计数值清除。只要按时喂狗，定时器就不会到达定时时间，单片机就不会复位。如果程序“跑飞”，或者进入死循环，不能按时喂狗，就会复位，使单片机重新开始工作。2.2屏蔽技术屏蔽技术是利用金属材料对电磁波具有较好的吸收和反射能力来进行抗干扰的。屏蔽一般分为3种：静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。可以根据系统屏蔽的要求选用好的金属材料制成设备外壳，从根本上屏蔽外部的干扰信号。另外根据导线之间电耦合、磁耦合及电磁耦合产生相互干扰的机理，在仪器布线方面应做到：强电的缆线必须单独走桥架，数据采集系统抗干扰技术问题分析第6页绝对不能和信号线

4、挨在一起；努力使强电线缆与弱电信号线正交；不能避开的平行走线，应保持强电缆线与弱信号线的距离。使用连接线方面应做到：针对电场耦合引起的干扰,采用无网孔的铝箔屏蔽电缆且使两端引线外露部分尽量短、同轴电缆单端接地；此外在干扰源周围加上屏蔽体且将屏蔽体一点接地，可把电场形成的干扰源屏蔽掉，使之对邻近导线或回路不产生干扰且可抑制磁场对弱电信号回路可能造成的干扰。2.3接地抗干扰技术各种仪器设备都需要接地，所谓接地就是将某点与一个等电位点或等电位面用低电阻导线连接起来，构成一个基准电位。接地的目的在于消除公共地线阻抗所产生的共阻抗耦合干扰，并避免受磁场和电位差的影响，防

5、止形成地电流环路与其它电路产生磁耦合干扰。但是值得注意的是地线也是引入干扰的重要通道。在一个较大的测控系统中，往往包括各种测试仪器，其中既有高频信号，又有低频信号；既有强电电路，又有弱电电路；既有开关动作的设备，又有极为敏感的弱电信号装置。因此，不同类型的信号电路应有不同的地线，如信号地线、信号源地线、负载地线。对于同一类信号电路中，一般有一个共同的接地系统，但有时也要根据信号电路的不同采取不同的接地形式，如串联单点接地、并联单点接地及多点接地。①串联单点接地公共地线并非理想的纯导线，具有一定的电阻，这一点容易被人们忽视。即使是导线的电阻很小，也会在电路间形成

6、干扰。各电路接地电压都受到其它电路电流的影响。采用这种接地方式时，弱信号电路放在最近处接地。但从抑制电阻耦合角度看，这种接地方式最不可取。②并联单点接地这种方式可以避免电阻耦合干扰，因为各电路的接地电位只与自身电流有关，不受其它电路电流影响。这种接地方式最适用于低频。③多点接地对于高频电路，应采用多点接地方式。地线系统一般是与机壳相连接的扁粗金属导体或机壳本身，也常用导电条连成网或是一块金属网板作为地线。为了降低电路的地电位，每个电路的地线应尽可能缩短，以降低接地线阻抗。多点接地系统的优点是电路构成比单点接地简单，而且由于接地线短，接地线上可能出现的高频驻波现

7、象显著减小。但要注意的一点是由于多点接地后，设备内部会增加许多地线回路，它们对低电平信号的电路会引起干扰，带来不良影响。综合起来考虑，通常接地方式可以这样选择：频率低于lMHz时可采用一点接地方式，高于10MHz时应采用多点接地。在1~10MHz之间，如采用一点接地，其地线长度不得超过波长的1/20，否则应采用多点接地。数据采集系统抗干扰技术问题分析第6页2.4隔离技术隔离技术是抑制干扰的有效的手段之一。为防止高电压、大电流、大功率等强电或长输电线上产生的各种干扰信号进入仪器仪表内部,影响正常工作,可使信息传输的路径在电气上隔离,亦即隔离前后两部分线路之间无电

8、气上的连接,在电气上是互相独立的两个系