电磁兼容设计-机电一体化系统的抗干扰措施

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1、《机电技术》2008年第3期机电设计研究机电一体化系统的抗干扰措施安玲玲于雷（闽南理工学院电子工程系，福建石狮362700）摘要：通过分析机电一体化系统在应用中可能碰到的各种干扰产生的原因，提出了针对机电一体化系统中的供电系统、接口电路、接地系统等避免干扰的具体解决方案，总结了在机电一体化系统设计中应注意的问题。关键词：可靠性干扰源抗干扰措施中图分类号：TP202文献标识码：A文章编号：1672-4801(2008)03-64-031引言窜入控制器。这些干扰信号主要来源于附近大容要发挥机电一体化系统应有的作用，首先应量用电设备的负载变化和开、停时产生的电压波使它可靠地工作。在设计一个新的

2、系统时，要对动。这些设备在启动时使电网电压瞬时降低，在各种方案进行分析比较，要想得到一个最佳方案，停止时又产生过电压和冲击电流。此外，雷电感不考虑可靠性问题是不完善的。因此，可靠性问应也会产生冲击电流。供电电网对控制器的另一题是机电一体化系统设计的一个重要组成部分。种干扰是断电或瞬时断电，这将引起数据丢失或在机电一体化系统中，由于供电电网的瞬时断电、程序紊乱。接地不当、电、磁场的辐射等原因，都会产生干2.2强电干扰扰信号，造成系统的元件、部件失效或数据传输、驱动电路中的强电元件如继电器、电磁铁和处理失误等，进而影响系统可靠性，这也是机电接触器等感性负载，在断电时会产生过电压和冲一体化系统

3、设计中不可忽视的问题之一，针对机击电流。这些干扰信号不仅影响驱动电路本身，电一体化系统在应用中遇到的各种干扰产生的原还会通过电磁感应干扰其他信号线路。这种强电因进行了分析，并提出抗干扰的具体解决方案。干扰信号能通过外部接口影响控制器内部I/O接2干扰源口的状态，并通过I/O接口进入控制器。一般情况下，在机电一体化系统中，由专用2.3接地干扰或微型计算机组成的控制器，其硬件经过筛选和接地干扰是由于接地不当，形成接地环路产老化处理，可靠性非常高，平均无故障工作时间生的。图2为接地环路的两种典型情况：图(a)是较长，引起控制器故障的原因多半不在于其本身，由于接地点远而形成的环路，因为不同位置的

4、接而在于从各种渠道进入控制器的干扰信号。地点一般不可能电位相同，因此形成图中所示的地电位差；图(b)是采用公用地线串联接地而形成的环路，由于各设备负载不平衡、过载或漏电等原因，可能在设备之间形成电位差。无论哪种情况形成的电位差，都会产生一个显著的电流i干扰电路的低电平。图1干扰渠道示意图干扰信号进入控制器的主要渠道如图1所示，这些渠道可分为两大类型：一是传导型，通过各种线路传入控制器，包括供电干扰、强电干扰和接地干扰等。二是辐射型，通过空间感应进入控制器，包括电磁干扰和静电干扰等。2.1供电干扰控制器一般都配备有专用的直流稳压电源，即使如此，从交流供电网传来的干扰信号仍然可能影响电源电压

5、的稳定性，并可能经过整流电源图2接地环路64机电设计研究《机电技术》2008年第3期2.4辐射干扰可采用RC电路或二极管和稳压二极管吸收在如果在控制系统附近存在磁场、电磁场、静电感负载断开时产生的过电压，以消除强电干扰。电场或电磁波辐射源，就可能通过空间感应，直采用光电隔离措施以防止驱动接口中的强电接干扰系统中的各设备（控制器、驱动接口、转干扰及其它干扰信号进入控制器。如图3所示，换接口等）和导线，使其中的电平发生变化，或GD为光电耦合器，信号在其中单向传输，其输入产生脉冲干扰信号。系统附近或系统中的感性负端与输出端之间的寄生电容很小，绝缘电阻又非载是最常见的干扰源，它的开、停会引起电磁

6、场常大，因此干扰信号很难从输出端反馈到输入端，的急剧变化，其接点的火花放电也会产生高频辐从而起到隔离作用。射。人体和处于浮动状态的设备都可能带有静电，甚至可能积累很高的电压。在静电场中，导体表面的不同部位会感应出不同的电荷，或导体上原有的电荷经感应而重新分配，这些都将干扰控制系统的正常运行。3抗干扰措施图3驱动接口的光电隔离措施为抑制上述各种干扰信号的产生以及防止干转换接口的隔离：为了防止各种干扰影响由扰信号危害，必须要在机电一体化系统的设计中检测传感器传来的较弱的模拟信号，可以采用差考虑抗干扰措施，既要有针对各种干扰源的性质动式运算放大器来隔离干扰信号，其原理如图4和部位而采取的措施，

7、也要有从全局出发而采取所示。这种放大器的输出信号决定于两个输入端的提高产品可靠性的措施。的电位差，即UP-Ui，而干扰信号的相位和大小对3.1供电系统的抗干扰措施两个输入端来说是相同的，因此干扰信号就被抵针对交流供电网络这个干扰源所采取的抗干消了。扰措施主要是稳压、滤波、隔离。增加电子交流稳压器：在直流稳压电源的交流进线侧增加电子交流稳压器，用来稳定220V单向交流进线电压，可以进一步提高电源电压的稳定性。增加低通滤波器，用来滤去电