機(jī)電一體化系統(tǒng)抗干擾問題的探討

劉澤革

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【摘要】所謂的抗干擾技術(shù)就是指，在電子設(shè)備進(jìn)行研究的過程中，對外部和內(nèi)部的干擾信息進(jìn)行抵抗，從而確保設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，會發(fā)出一種電磁干擾型號，這對周圍的電氣設(shè)備有著一定的影響，因此為了保證其他電子設(shè)備的正常運(yùn)行，我們就對機(jī)電一體化系統(tǒng)的干擾問題進(jìn)行研究從而采取相應(yīng)的解決措施。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化 抗干擾問題 探討

目前，機(jī)電一體化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到各種機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，對其進(jìn)行多功能智能化的管理，有效的提高了機(jī)械設(shè)備的工程效率。但是，人們逐漸的發(fā)現(xiàn)，機(jī)電一體化系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，它會產(chǎn)生出一種電磁干擾信號，對周圍的電氣元件的正常工作有著一定的影響，從而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過程當(dāng)中會出現(xiàn)一定的問題，如果機(jī)電一體化系統(tǒng)中的干擾問題沒有得到很好的解決，那么將會直接影響設(shè)備的部分功能，最終會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備癱瘓。

一、形成干擾的要素

1、干擾源。產(chǎn)生干擾信號的設(shè)備被稱作干擾源，如變壓器、繼電器、微波設(shè)備、電機(jī)、無繩電話和高壓電線等都可以產(chǎn)生空中電磁信號。

2、傳播途徑。傳播途徑是干擾信號在傳播過程中所需要的路徑。而且不同的干擾信號有著不同的傳播方法。比如電磁信號主要是借助導(dǎo)體來進(jìn)行傳播的們我們就將這種傳播方法稱之為，導(dǎo)體傳播。

3、載體。載體是指受影響的設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)吸收了干擾信號，并轉(zhuǎn)化為對系統(tǒng)造成影響的電器參數(shù)。接受載體不能感應(yīng)干擾信號或弱化干擾信號使其不被干擾影響就提高了抗干擾的能力。接受載體的接受過程又成為耦合，耦合分為兩類，傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合是指電磁能量以電壓或電流的形式通過金屬導(dǎo)線或集總元件（如電容器、變壓器等）耦合至接受載體。輻射耦合指電磁干擾能量通過空間以電磁場形式耦合至接受載體。

根據(jù)干擾的定義可以看出，信號之所以是干擾是因?yàn)樗鼘ο到y(tǒng)造成的不良影響，反之，不能稱其為干擾。從形成干擾的要素可知，消除三個(gè)要素中的任何一個(gè)，都會避免干擾?？垢蓴_技術(shù)就是針對三個(gè)要素的研究和處理。

二、干擾源

從干擾竄入系統(tǒng)的渠道來看，系統(tǒng)所受到的干擾源分為供電干擾、過程通道干擾、場干擾等。

（1）供電干擾。大功率設(shè)備會造成電網(wǎng)的嚴(yán)重污染，使得電網(wǎng)電壓大幅度地漲落、浪涌，大功率開關(guān)的通斷，電動機(jī)的啟停等原因，電網(wǎng)上常常出現(xiàn)很高的尖峰脈沖干擾。

（2）過程通道干擾。過程通道干擾主要來源于長線傳輸。當(dāng)系統(tǒng)中有電氣設(shè)備漏電，接地系統(tǒng)不完善，或者傳感器測量部件絕緣不好等；及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起，尤其是將信號線與交流電源線處于同一根管道時(shí)，產(chǎn)生的共?；虿钅ｋ妷憾紩绊懴到y(tǒng)，使系統(tǒng)無法工作。

（3）場干擾。系統(tǒng)周圍的空間總存在著磁場、電磁場、靜電場，如太陽及天體輻射；廣播、電話、通訊發(fā)射臺的電磁波；周圍中頻設(shè)備發(fā)出的電磁輻射等。這些場干擾會通過電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作，使其中的電平發(fā)生變化或產(chǎn)生脈沖干擾信號。

三、抗供電干擾的措施

（1）配電系統(tǒng)的抗干擾 。抑制供電干擾首先從配電系統(tǒng)上采取措施其次可采用分立式供電方案，就是將組成系統(tǒng)各模塊分別用獨(dú)立的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路構(gòu)成的直流電源供電，這樣就減少了集中供電的危險(xiǎn)性，而且也減少了公共阻抗以及公共電源的相互耦合，提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。

（2）利用電源監(jiān)視電路。我們除了實(shí)施直接的抗干擾措施外，采用一定的電源保護(hù)措施也是很有必要的，當(dāng)電源電路出現(xiàn)問題以后，我們就要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，來對其進(jìn)行抗干擾控制，以確保電源系統(tǒng)不會受到電磁信號的干擾。

四、過程通道抗干擾措施

（1）光電隔離。光電隔離是以光作為媒介在隔離的兩端進(jìn)行信號傳輸?shù)?，所用的就是光電耦合器。利用光電耦合器的電流傳輸特性，在長線傳輸時(shí)可以將模塊間兩個(gè)光電耦合器件用連線“浮置”起來，這種方法不僅有效地消除了各電氣功能模塊間的電流流經(jīng)公共線時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓互相竄擾，而且有效地解決了長線驅(qū)動和阻抗匹配問題。

（2）雙絞線傳輸。在長線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線，與同軸電纜相比，雖然頻帶較窄，但阻抗高，降低了共模干擾。由于雙絞線構(gòu)成的各個(gè)環(huán)路，改變了線間電磁感應(yīng)的方向，使其相互抵消，因而對電磁場的干擾有一定的抑制效果。

（3）阻抗匹配。長線傳輸時(shí)，若收發(fā)兩端的阻抗不匹配，則會產(chǎn)生信號反射，使信號失真，其危害程度與傳輸?shù)念l率及傳輸線長度有關(guān)。

（4）電流傳輸。長線傳輸時(shí)，用電流傳輸代替電壓傳輸，可獲得較好的抗干擾能力。

（5）合理布線。強(qiáng)電饋線必須單獨(dú)走線，強(qiáng)信號線與弱信號線應(yīng)盡量避免平行走向。

五、場干擾的抑制

防止場干擾的主要方法是良好的屏蔽和正確的接地。須注意以下問題：（1）消除靜電干擾最簡單的方法是把感應(yīng)體接地，接地時(shí)要防止形成接地環(huán)路。（2）為了防止電磁場干擾，可采用帶屏蔽層的信號線，并將屏蔽層單端接地。（3）不要把導(dǎo)線的屏蔽層當(dāng)作信號線或公用線來使用。（4）在布線方面，不要在電源電路和檢測、控制電路之間使用公用線，也不要在模擬電路和數(shù)字脈沖電路之間使用公用線，以免互相串?dāng)_。

六、軟件抗干擾技術(shù)

各種形式的干擾最終會反映在系統(tǒng)的微機(jī)模塊中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差、控制狀態(tài)失靈、存儲數(shù)據(jù)竄改以及程序運(yùn)行失常等后果，雖然在系統(tǒng)硬件上采取了上述多種抗干擾措施，但仍然不能保證微機(jī)系統(tǒng)正常工作。因?yàn)檐浖垢蓴_是屬于微機(jī)系統(tǒng)的自身防御行為，實(shí)施軟件抗干擾的必要條件是： （1）在干擾的作用下，微機(jī)硬件部分以及與其相連的各功能模塊不會受到任何損毀，或易損壞的單元設(shè)置有監(jiān)測狀態(tài)可查詢。（2）系統(tǒng)的程序及固化常數(shù)不會因干擾的侵入而變化。（3）RAM區(qū)中的重要數(shù)據(jù)在干擾侵入后可重新建立，并且系統(tǒng)重新運(yùn)行時(shí)不會出現(xiàn)不允許的數(shù)據(jù)。

七、結(jié)束語

機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用極為重要。面對眾多干擾影響因素，只有有針對性的制定各項(xiàng)應(yīng)對策略，方能達(dá)到事半功倍的效果。對于常見的場干擾、過程通道干擾、電干擾現(xiàn)象，應(yīng)積極引入現(xiàn)代化技術(shù)手段，同時(shí)做好軟件抗干擾處理，進(jìn)而將干擾影響作用控制在最低標(biāo)準(zhǔn)，盡快察覺出隱患所在，及時(shí)的排除故障問題，抵御干擾風(fēng)險(xiǎn)，開創(chuàng)良好的機(jī)電一體化生產(chǎn)管理環(huán)境，提升行業(yè)核心競爭力。