最新.6-机电系统抗干扰技术..教学讲义ppt课件.ppt

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1、2014.6-机电系统抗干扰技术..干扰的定义干扰是指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。从广义上讲，机电一体化系统的干扰因素包括电磁干扰、温度干扰、湿度干扰、声波干扰和振动干扰等等。电磁干扰是指在工作过程中受环境因素的影响，出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。产生干扰的因素形成干扰的三个要素干扰源接收载体传播途径串模干扰示意图共模干扰指同时加载在各个输入信号接口端的共有的信号干扰。图所示的电路中，检测信号输入A/D转换器，A/D转换器的两个输入端上即存在公共的电压干扰。由于输入信

2、号源与主机有较长的距离，输入信号Us的参考接地点和计算机控制系统输入端参考接地点之间存在电位差Ucm。这个电位差就在转换器的两个输入端上形成共模干扰。以计算机接地点为参考点，加到输入点A上的信号为Us+Ucm，加到输入点B上的信号为Ucm。共模干扰示意图屏蔽屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来，从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。磁场屏蔽是为了消除或抑制

3、由于磁场耦合引起的干扰。抗干扰的措施变压器的屏蔽如图所示的变压器，在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环。同轴电缆示意图在如图所示的同轴电缆中，为防止信号在传输过程中受到电磁干扰，在电缆线中设置了屏蔽层。隔离1.光电隔离以光作为媒介在隔离的两端之间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介物进行耦合的，因而具有较强的隔离和抗干扰能力。图(a)所示为一般光电耦合器组成的输入/输出线路。在控制系统中，它既可以用作一般输入/输出的隔离，也可

4、以代替脉冲变压器起线路隔离与脉冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性，使它能方便地组合成各种电路；又由于它靠光耦合传输信息，使它具有很强的抗电磁干扰的能力，因而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用。光电隔离和变压器隔离原理(a）光电隔离；(b）变压器隔离光电隔离和变压器隔离原理(a）光电隔离；(b）变压器隔离2.变压器隔离对于交流信号的传输,一般使用变压器隔离干扰信号的办法。用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度,如图(b)所示的变压器耦合隔离电路。隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来

5、，也就是把模拟地和数字地断开。传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制。多层隔离变压器图所示为一种带多层屏蔽的隔离变压器。当含有直流或低频干扰的交流信号从一次侧端输入时，根据变压器原理，二次侧输出的信号滤掉了直流干扰，且低频干扰信号幅值也被大大衰减，从而达到了抑制干扰的目的。另外，在变压器的一次侧和二次侧线圈外设有静电隔离层S1和S2，其目的是防止一次和二次绕组之间的相互耦合干扰。变压器外的三层屏蔽密封体的内、外两层用铁，起磁屏蔽的作用；中间层用铜，与铁心相连并直接接地，起静电屏蔽作用。这三层屏蔽层是为了防止外

6、界电磁场通过变压器对电路形成干扰而设置的，这种隔离变压器具有很强的抗干扰能力。继电器隔离继电器线圈和触点仅有机械上的联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接收电信号，而利用其触点控制和传输电信号，从而可实现强电和弱电的隔离（如图所示）。同时，继电器触点较多，且其触点能承受较大的负载电流，因此应用非常广泛。继电器隔离滤波滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因而当接收器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。图所示为计算机电源采用的一种LC低通滤波器的接线

7、图。含有瞬间高频干扰的220V工频电源通过截止频率为50Hz的滤波器，其高频信号被衰减，只有50Hz的工频信号通过滤波器到达电源变压器，保证正常供电。低通滤波器图(a)所示为触点抖动抑制电路，对抑制各类触点或开关在闭合或断开瞬间因触点抖动所引起的干扰是十分有效的。图(b)所示电路是交流信号抑制电路，主要用于抑制电感性负载在切断电源瞬间所产生的反电势。这种阻容吸收电路可以将电感线圈的磁场释放出来的能量转化为电容器电场的能量储存起来，以降低能量的消散速度。图(c)所示电路是输入信号的阻容滤波电路，类似的这种线路既可作为直流电源的输入滤

8、波器，也可作为模拟电路输入信号的阻容滤波器。干扰滤波电路图1.6继电器型输出单元1.继电器型输出接口输入输出接口双T型带阻滤波器图所示为一种双T型带阻滤波器，可用来消除工频（电源）串模干扰。图中输入信号U1经过两条通路送到输出端。并联一点接地接地图