3 系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計(jì)

在硬件電路的干擾主要有信號(hào)線相互之間的串?dāng)_，多點(diǎn)接地造成的電位差，寄生震蕩，元件熱噪聲，觸點(diǎn)電勢(shì)的影響，相鄰回路之間的耦合，數(shù)字地和模擬地的影響等。本系統(tǒng)中主要在以下的幾個(gè)方向進(jìn)行具體的硬件抗干擾設(shè)計(jì)。

3. 1 電源

電源的抗干擾設(shè)計(jì)是系統(tǒng)硬件抗干擾的關(guān)鍵。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。因采集單元和控制單元的功耗較小，對(duì)于需求的12V、5V、3. 3V 的直流電源都選用高性能的常用直流電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)。且對(duì)三級(jí)電壓需求逐級(jí)串聯(lián)用極性電容穩(wěn)壓，這樣得到的3. 3V 穩(wěn)壓電源性能更好。系統(tǒng)選用的工作電壓需求在2. 7V - 3. 6V 的單片機(jī)提供高質(zhì)量直流電源，以減少電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 電源結(jié)構(gòu)圖

3. 2 接口電路

接口電路的抗干擾，主要是抑制干擾源，即盡可能減少干擾源的du /dt 和di /dt。減小du /dt 最有效的方法是在干擾源的兩端并聯(lián)電容，而減小di /dt 則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管等。

( 1) A/D 輸入通道

A/D 輸入通道并接RC 吸收電路，以消除干擾源的du /dt 影響。因采集單元的A/D 轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓選用3. 3v。設(shè)計(jì)時(shí)使用二極管分別接通3. 3v 和大地以進(jìn)行限幅保護(hù)。通過(guò)接地以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。具體電路如圖5 所示。

圖5 A/D 轉(zhuǎn)換接口電路

( 2) 繼電器控制輸出

控制繼電器應(yīng)消除線圈斷開時(shí)的反電勢(shì)干擾，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用光耦隔離來(lái)抑制繼電器可能引發(fā)干擾的侵入。光電耦合是一種光電結(jié)合器件，輸入端是發(fā)光器件( 發(fā)光二機(jī)管) ，輸出端由光接受器件( 光敏三極管)組成。當(dāng)工作電流達(dá)到發(fā)光二極管工作電流時(shí)，二極管將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光敏三極管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，整個(gè)傳輸過(guò)程是通過(guò)一種電—光—電的轉(zhuǎn)換完成的，在電路上是完全隔離的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)繼電器隔離通道如圖6 所示。

圖6 繼電器隔離通道