第7期 煤矿安全 2000年7月・技术经验・
单片机监控系统中输入、输出信号通道干扰的抑制方法山东省七五煤矿 赵凤舞 高桂菊 徐焕勇 摘 要 发生在单片机监控系统输入、输出信号通道中的干扰较为常见,对单片
机监控系统性能的影响也较为严重。本文针对不同场合下输入、输出信号通道干扰,介绍了常用的8种抑制方法。
关键词 单片机 共模干扰 差模干扰 抑制
在工业现场,干扰源很多,如电火花设备,整流逆变设备,大功率电气设备的启动、停止等都产生电磁污染,通过空间辐射和动力电源线对电子设备造成干扰。由于单片机监控系统的核心部件单片机及外围逻辑电路的工作电压只有5V,故抗干扰能力差,轻则引起单片机工作不稳定,发生数据差错,重则引起程序失控、跑飞、死机等事故。故必须对输入、输出信号通道干扰进行有效抑制,以提高单片机监控系统的抗干扰能力。
因为信号通道分为模拟通道、数字通道两种,所以输入、输出信号通道干扰的抑制也分为模拟通道干扰的抑制和数字通道干扰的抑制。1 模拟通道干扰的抑制
远,应采用电流方式传输。
(2)为减小因感应引起的干扰,传输线采用双芯屏蔽线。线的屏蔽层应在现场那一端接地,且靠近A/D芯片端应并联一限幅电路,以消除大幅度的差模干扰。
(3)将A/D转换芯片的控制线、数据线与主机部分进行光电隔离。在A/D芯片与CPU间增设输入缓冲器,只有读出数据时,A/D与CPU才有联系,其它时间通道关闭。以减少CPU中进入干预脉冲的机会。
(4)采用线性光电耦合器,将本机与外部电
路的电联系隔断,由于光电耦合器的输入端是电流驱动,且阻抗较低,故对于小能量高阻抗的干扰信号有较强的抑制能力,但不适合信号反应速度很快的场合。2 数字通道干扰的抑制
模拟输入电路的任务是完成在现场对检测对象量值的检测、采集。信号一般很微弱,传输距离又远,单片机的A/D转换器接受信号的方式一般为非平衡式输入,共模、差模干扰混入信号中进入系统,彻底排除干扰,难度较大,采用以下方法效果较好。
(1)将增益放大器安装在传感器附近,尽量采用差动输入,以减小共模干扰的混入,信号放大到A/D转换所需电压的1.5～2倍,以提高进入A/D转换芯片的信噪比。如果距离相当
数字通道包括数字输入通道和数字输出通道,数字输入通道主要用于现场开关量采集和通讯,开关量一般都取自高压大容量电气设备附近,而通讯则距离较远。开关量输出一般用于驱动大功率的开关负载,如交流接触器、可控硅等,故很容易引起干扰,应采取以下方法加以抑制。
(下转54页)
・27・
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第7期 煤矿安全 2000年7月量,将县煤炭主管部门分流的安监技术力量充实到各乡镇,以乡设立安监站,站长由县煤炭主管部门的安监处任免。对各级安监人员的任用要制定一定条件,其人员要具备一定素质和专业能力,并且在各县之间实行转岗制。
(2)切实执行谁办矿,谁受益,谁负责安全的分级管理原则。地市办矿由矿长负主责,市煤炭主管部门次之。县办矿由矿长负主责,县煤炭主管部门、县次之;乡镇矿由矿长、乡镇长负主责。通过分级负责,改变市、县煤炭执法主体职责不清状况,消除矿长依赖思想,明确市、县煤炭执法主体的职责,改变县、乡轻安全重生产的顽症。
(3)建立健全规章制度,加强业务保安。首先,坚持群防群治,推广《煤矿工人十项权力》制度。各级党组织、工会将保障工人十项权力的落实作为一件大事常年抓紧抓好。第二,试行安全结构工资制,即安全占30%,任务占50%,质量占20%,将每个职工的经济利益同安全质量挂起钩来,形成人人重视安全和质量的动力。第三,完善业务保安,划清各业务部门职能范围,制定检查督促措施和惩奖办法,形成各部门齐抓共管和全过程、全方位抓安全的局面。第四,加强安全领导,重申五项制度,即定期召开(上接27页)
(1)采用脉冲变压器,适合于传输脉冲开关
安全办公会制度,领导24h值班制,干部下井制度,队长下井盯班制度和调度碰头会制度。第五,制定奖惩措施,完善安全目标管理———市煤炭主管部门考核市办矿和各县区煤炭主管部门,县煤炭主管部门考核县办矿和各乡镇煤炭主管部门,各乡镇煤管部门考核乡村矿。上一级部门行政一把手同下一级部门行政一把手要层层签订安全责任书,指标层层分解,落实到人,实行重奖重罚,安全执法队负责对隐瞒事故者的检举、督查,对群众举报属实者进行1000～3000元重奖,杜绝隐瞒事故歪风。
(4)建立健全矿山救护组织,降低事故损失。这是中小煤矿安全现状的需要。救护队是技术性的职业化、军事化的组织,是处理矿井火灾、瓦斯、煤尘、水害、顶板事故及重大隐患的专业队伍,它除负责抢救井下遇难遇险人员外,还应参加危及井下人员安全的地面灭火工作,参加排除瓦斯、放震动炮、启封火区、反风演习和其它需佩用氧气呼吸器进行作业的有关工作;参加审查《矿井灾害预防和处理计划》,协助搞好矿山救护工作。
(收稿日期 1999-08-12; 责任编辑 辛大忠)
信号,不适合传输电位开关信号,脉冲变压器可
以实现输入输出信号之间的电隔离,所以有良好的共模抑制性,并且可以实现阻抗匹配。但对于单磁芯脉冲变压器,若干扰脉冲频率较高时,原副边的分布电容会降低接地环路的输入阻抗,易出现共模干扰。采用双磁芯中间屏蔽法,可有效地减小原副边分布电容,共模抑制能力非常好。
(2)采用光电耦合器,光电耦合器采用光电转换原理,将发光器件和受光器件装在一个腔体内进行光学耦合,所以电联系被彻底切断,不但可以传递脉冲开关量,也能传递电位开关量,特别适合噪声污染严重的场合。但是对频率较・54・
高的干扰脉冲就不能忽略分布电容的耦合作用,即“光电耦合等于完全电隔离”的结论就不成立。因而光电隔离并不总是有效,通常对高频共模信号无效。
(3)对频率较高的干扰,采用加装滤波器的办法可以克服,其方法与电源滤波器相似。
(4)在一些强干扰的场合可采用光电耦合器加中间继电器隔离的办法,效果较好。
作者简介 赵凤舞,男,1965年出生,1988年毕业于山东工业大学自动化系。现任山东省七五煤矿机电科副科长,工程师,曾获科技进步奖多项,发表论文3篇。地址:山东省微山县;邮编:277606。
(收稿日期 2000-02-24; 责任编辑 周洁光)
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net