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

　　定型機數(shù)據(jù)采集器工作在電磁環(huán)境非常惡劣的場所，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。本文分析了定型機數(shù)據(jù)采集器的干擾信號的主要來源，從硬件技術(shù)與軟件技術(shù)兩方面對干擾信號進行了處理。定型機需要采集的數(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)需要由檢測電路、人機對話、單片機最小系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、計數(shù)電路和通信接口等組成。檢測電路主要由溫度檢測、風(fēng)速車速檢測、門幅檢測、上下超喂檢測等構(gòu)成。

　　定型機數(shù)據(jù)采集器硬件電路抗干擾設(shè)計

　　電源電路的抗干擾設(shè)計

　　定型機由十多臺電機構(gòu)成，對供電電網(wǎng)會造成較大的波動，對數(shù)據(jù)采集器的干擾較大。為了防止供電電源對數(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)。定型機為感性負載，在電源中會有高頻干擾信號，因此還要在電源電路中加入如圖2所示的平行濾波器，消除高頻干擾信號通過電源線路對數(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)字電路和單片機之間通過電源進行相互干擾，采取了對上述三大部分電路進行獨立供電的方式，如圖3所示。

　　數(shù)字信號采集端的抗干擾設(shè)計

　　數(shù)據(jù)采集器需要采集的車速信號、上下超喂信號、風(fēng)速等直接由變頻器輸出，導(dǎo)致信號的干擾非常的嚴重。經(jīng)過測定，有效信號的峰峰值在4V 到12V 之間改變，頻率在幾百赫茲到兩千多赫茲改變。干擾信號的峰峰值在1V 到4V 之間改變，頻率在5KHZ 左右。

　　干擾信號和有效信號還有另外一個特點，那就是干擾信號和有效信號會隨著車速、風(fēng)速的快慢而改變?？垢蓴_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，并對輸入信號的幅值進行限幅與整形，再由光電隔離器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與變頻器之間的隔離，從而實現(xiàn)數(shù)字信號通道的抗干擾要求。
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　　模擬信號采集端的抗干擾設(shè)計

　　數(shù)據(jù)采集器需要采集的模擬信號為溫度信號，對于模擬信號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)單收模式稍加改變增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個光接受電路都是非線性的，但兩個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，從而達到實現(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，需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即A/D 變換。有時也需要將數(shù)字信號變?yōu)槟M信號即D/A 變換。當A/D 或D/A 芯片的分辨率越高時，變換后的干擾越明顯。特別是A/D 變換過程中，如果沒有針對性的抗干擾處理，采樣得到的數(shù)字信號將會是無用的干擾信號。解決此干擾的方法：一是對輸入A/D 轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號進行低通濾波，去除高頻干擾；二是將A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換芯片的基準電壓輸入端與高穩(wěn)定性的基準穩(wěn)壓電源輸出端相連接，如圖6所示，高穩(wěn)定性的基準電源芯片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)換芯片的基準電壓輸入端直接接電源，那樣會產(chǎn)生很大的干擾。

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點評分析：

　　定型機數(shù)據(jù)采集器工作在電磁環(huán)境非常復(fù)雜的場所，為了保證數(shù)據(jù)采集正確、通信無誤，必須進行抗干擾技術(shù)處理。本文對定型機數(shù)據(jù)采集器干擾信號的主要來源進行了分析，硬件方面對抗干擾技術(shù)進行了研究與實現(xiàn)。實踐證明，本文提到的抗干擾措施是行之有效的，它保證了定型機數(shù)據(jù)采集器的正常運行。
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