關于機電一體化系統抗干擾問題的論述

摘 要：所謂的抗干擾技術就是對電子設備抵御系統內外干擾的研究，進而提高設備運行的效率。同時，受到機電一體化系統自身向周圍發出電磁干擾信號的特點影響，會影響到其他設備運行。所以，抗干擾技術還包括改善內部干擾外泄的對策，本文結合機電一體化系統在工業應用的運行環境，分析系統干擾問題，提出有效地解決對策。

關鍵詞：機電一體化；抗干擾；運行環境

前言

機電一體化是機械的主功能、動力功能、信息功能與控制功能引進的微電子技術，將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合構成系統。機電一體化投入到工業環境中后，系統會受到電網、空間與周圍環境的影響，如果系統無法抵御沖擊，將會影響正常的工作秩序，從運行的情況來看，電磁干擾是影響最大的，本文就對其影響及控制對策進行分析。

1 造成電磁干擾的要素分析

所謂電磁干擾是指在工作過程中受到環境因素的影響，出現一些與信號無關，對系統性能或者信號傳輸有害的電氣變化現象，導致信號異常，影響整個系統的運行，干擾主要是由干擾源、傳播途徑與接受載體共同造成的。

1.1 干擾源

我們產生干擾信號的設備稱為干擾源，變壓器、繼電器、微波設備、電機、無繩電話等都會產生電磁信號，同時還有雷電、太陽與宇宙射線也屬于干擾源。我們可以將其分為供電干擾、過程通道干擾與場干擾，其通過干擾不同環節對系統造成影響。

1.2 傳播途徑

就是傳播干擾信號的路徑，電磁信號是具有使具有穿透性的直線傳播方式，電磁信號依賴導線傳入設備的傳播被稱為傳導方式傳播。

1.3 接受載體

一些受到信號影響的設備吸收了干擾信號，我們就稱其為接受載體，其對信號的強弱沒有影響。

2 解決機電一體化抗干擾的對策分析

2.1 采取必要措施抗供電干擾

要想抑制供電干擾就要從配電系統上采取措施，可以更改配電方案，使系統的的運行質量有所提高。可以采取下圖所示的配電方案：

除此之外，我們也可以采用分立式的供電方案，降低直流供電的危害，減少公共阻抗及公共電源的互相耦合，增強供電的可靠性，便于電源散熱。

2.2 運用電源監視電路

抗干擾是配電系統必須具備的，但是要想徹底杜絕干擾，就必須要采取有效地保護對策，可以用電源監視電路，其可以對電壓瞬時短路、瞬時降壓進行有效地監視，使信號及恢復。

2.3 采取對策避免過程通道干擾

從當前的技術水平來看，我們可以采取光電隔離、抗阻匹配或者是電流傳輸，都可以達到抗干擾的目的，具體實施情況如下：

首先，光電隔離可以高效避免過程通道干擾

以光作為媒介，在隔離的兩端進行信號傳輸，運用光電耦合器的電流傳輸特點，在長線傳輸時可以將模塊間兩個光電耦合器件用連線懸浮，降低了模塊間電流流經公共線產生的噪聲，同時對阻抗匹配也有一定的效果。

其次，雙絞線傳輸是避免過程通道干擾的對策

雙絞線是當前運用較多的一種傳輸線，相對同軸電纜，其頻帶較窄，但是抗阻高，降低共模干擾，發揮抑制效果。

再次，用電流傳輸代替電壓傳輸來完成抗干擾的目的。

最后，布線要合理，信號的強弱要盡量避免平行走向。

2.4 抑制場干擾的有效對策

從場干擾的現狀來看，要想避免這一問題，可以采用屏蔽或者是接地的方法來解決，在運用這兩種方法的時候要注意接地的過程中避免形成環路，同時為了防止電磁場的干擾，可以運用待屏蔽層的信號線；導線的屏蔽層不能與信號線和公用線混用。

2.5 運用軟件抗干擾技術來避免干擾

所有的干擾最后都會反映在系統的微機模塊中，會影響數據的采集、誤差的控制、數據的存儲等失常，盡管在硬件上采取了多種抗干擾措施，但是仍然無法徹底保證系統正常運行，必須要建立軟件自身的抗干擾系統，可以更好地應對機電一體化系統的干擾。建立系統自身的抗干擾軟件，與硬件共同作用，解決故障。

2.6 從安裝與工藝的角度采取消除干擾的措施

解決了機電一體化系統建設過程可能產生的干擾問題，但是要想徹底杜絕機電一體化系統干擾，還需要從安裝與工藝的角度采取措施來杜絕系統干擾，關鍵可以分為以下幾個步驟。

2.6.1 接地選擇要合理

我們看到很多機電一體化的產品從設計到理念都較為完美，但是在實際工作中卻無法發揮預期的功效，從其原因來看主要是由于工藝安裝不合理導致的，進而對系統造成一定的干擾，所以，要對其高度重視。對此，在安裝的過程中藥注意接地的方式準確，要將交流接地點與直流接地點分離，保證邏輯地浮空，保證質量，杜絕干擾。

2.6.2 電源選擇要合理

電源對整個系統抗干擾也具有重要作用。電源是外部干擾入侵的主要來源，從實踐的情況來看，通過電源引入干燥的途徑較多，典型的就是控制裝置的頻繁開合，各類電感線圈瞬時通斷等都會引起系統干擾。由此可見，要想抑制寬頻帶范圍的干擾，就需要對交流電源與直流電源同時采取有效措施進行控制。

從大量的實踐來看，可以運用壓敏電阻和低通濾波器可使頻率范圍在20kHz～100MHz之間的干擾大大衰減。采用隔離變壓器和電源變壓器的屏蔽層可以消除20kHz以下的干擾，而為了消除交流電網電壓緩慢變化對控制系統造成的影響，可采取交流穩壓等措施。

對于直流電源一般要考慮到加大電源功率容限與電壓調整范圍，為了使裝備能適應負載在較大范圍變化和防止通過電源造成內部噪聲干擾，整機電源必須留有較大的儲備量，并有較好的動態特性。習慣上一般選取0.5～1倍的余量。除此之外，采用直流穩壓電源的效果跟好。直流穩壓電源不僅可以進一步抑制來自交流電網的干擾，而且還可以抑制由于負載變化所造成的電路直流工作電壓的波動。

2.6.3 布局分布合理

機電一體化設備及系統的各個部分要進行合理布局，盡可能的組織電磁干擾危害。在進行布局的時候要盡量將干擾電源與干擾對象原理，輸出與輸入的端口也要處理好。企業環境間的設備也要注意布局的問題，不同設備對環境的干擾程度、干擾類型不同，所以，在布置設備的時候要盡量考慮到系統設備所處的環境與分類，精密的儀器盡量使其置于恒溫環境中，原理機械沖擊的場所，保證設備的良好運行。

除了以上的對策外，還可以在設備安裝、布線的過程中采取有效的措施來抑制干擾，例如在安裝插件的過程中要注意接觸性，保證焊接的質量。從實踐情況來看，工藝措施得當的話可以更好地改善系統的性能，提高其抗干擾的能力，彌補設計上的一些缺陷。

3 結束語

抗干擾是機電一體化系統設計與使用過程中的關鍵問題，所以要在最初的設計過程中加以注意，盡量使設計達到完美。同時還要在施工、安裝過程中加強管理，改善干擾問題，盡量使系統穩定運行。

參考文獻

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