2.2 限位開關信號的抗干擾
由于限位開關及饋線與 220V交流負載比較靠近,因此,負載產生的交流強磁場直接對限位開關及饋線產生干擾。解決的辦法采用光電隔離方式,通過光耦組件 PC827將單片機控制回路與被控回路負載(如電機)隔離開來。從而大大減小了來自負載回路對單片機產生的干擾。
2.3 電源回路的抗干擾
電源干擾中的尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能脈沖,其幅度可達幾千伏,寬度只有幾個毫微秒或幾個微秒,抑制辦法可從多方面入手。如圖 2所示,T1為電源變壓器,在其交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻 RV用來吸收電網(wǎng)瞬間產生的尖峰電壓;C1為高頻旁路電容,抑制高頻差模干擾,C2和 C3用來抑制高頻共模干擾。電感 L1中兩個線圈繞向相同,流過的電流大小相等,但每一瞬變間的電流方向相反使感生的電磁場方向也相反,故生成的反電勢干擾可以相互抵消??捎行б种齐娫炊溯^低頻率的干擾。[!--empirenews.page--]
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2.4 輸出驅動電路的抗干擾
輸出驅動采用電磁繼電器方式,通過電接點帶動交流電機或直流電磁鐵,盡管繼電器具有一定的電磁隔離作用,但交流電機或電磁鐵激磁線圈斷開時會產生高壓反電勢產生串擾。解決的辦法如圖3(a)所示,在交流負載如電機兩端并接一個高壓電容C2,當驅動電路使繼電器接點 K斷開電機時產生的高壓反電勢可由并接在電機負載上的電容 C2來吸收掉。該電容大小應適當,一般取所帶電機中分相電容 C1的十分之一即可。太小作用不明顯,太大則影響分相電容的工作,以致啟動力矩太小電機堵轉。
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另外繼電器內部的交流 220V接點離繼電器線圈很近,很容易產生靜電干擾,嚴重時會使液晶顯示器亂碼。實踐證明繼電器結構不同其抗靜電干擾能力也不同。應盡量選擇繼電器線圈與接點距離較遠的為好,如圖3(b)中的 J2結構的繼電器(JQX14F系列)等。
2.5 液晶顯示器的抗干擾
顯示電路采用 LCD漢字液晶顯示。LCD液晶顯示與 LED數(shù)碼管顯示相比具有信息量大,省電,且連接線路簡單等優(yōu)點。但液晶顯示的一個致命弱點是抗靜電干擾能力差,在使用中一旦有較強的干擾信號出現(xiàn),顯示器就會出現(xiàn)亂碼或花屏。尤其是有漢字的液晶顯示器花屏出現(xiàn)的機率更高。解決的方法是一方面盡量切斷產生靜電干擾的途徑,另方面是減少液晶顯示器本身產生靜電干擾的條件。其中,后者更為重要。一般液晶顯示器在結構上都有固定液晶顯示器面板的金屬框。如果在安裝時該金屬框直接接觸外邊的固定表盤,形成接觸面,使液晶面板會通過金屬框及外面固定的金屬表盤之間產生電容效應,因而靜電干擾不可避免。如圖 4所示,要減少靜電干擾就必須減少電容效應。具體解決的措施是:將開孔尺寸拓展到圖中虛線位置。使得顯示器的金屬框遠離儀表機殼,實測結果電容效應幾乎為零。從而亂碼和花屏現(xiàn)象不再出現(xiàn)。
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2.6外部看門狗與外部時鐘
看門狗也稱程序監(jiān)視定時器。盡管 AVR單片機系統(tǒng)內也有該功能的設置,但在應用實踐中發(fā)現(xiàn)當干擾嚴重時該功能會失效,即系統(tǒng)死機后單片機內部的看門狗也無法復位。故有必要在單片機外部單獨設計看門狗電路。如圖 5所示,由 MC4060芯片及外圍電路構成一個看門狗電路。MC4060是一個帶外接振蕩的 14分頻定時計數(shù)器,R18和 C2時間常數(shù)決定振蕩頻率。采用如圖 5所示的參數(shù)時,該振蕩頻率經(jīng)過 2秒左右時間后 14分頻計數(shù)器將被記滿,Q14由低電平變高電平經(jīng)三極管 Q3構成的反相器使輸出變?yōu)榈碗娖?,M16單片機被復位。程序正常運行時,會在規(guī)定的時間以內(2S左右)由程序向看門狗 MC4060芯片及時發(fā)清零(喂狗)信號,使定時計數(shù)器還沒有記滿就被清除,故不會產生復位信號;當程序“跑飛”時,看門狗便不能在規(guī)定的時間內得到清除(喂狗)信號,則看門狗將使 M16單片機復位使程序重新開始工作。 [!--empirenews.page--]
為配合看門狗在控制器死機后的復位工作,如圖 5所示控制器的系統(tǒng)時鐘由外部的時鐘專用集成電路 DS1307提供,AVR單片機內部時鐘資源僅對程序中的延時變量提供相對時間。這樣的好處是當看門狗一旦使系統(tǒng)復位,AVR內部時鐘必然要清零,而外部系統(tǒng)時鐘不會被清零,不影響控制器定時啟動或定時停止等項功能的實施。另外,外部時鐘 DS1307芯片耗電極省僅需 0.5微安,而內部時鐘即使在省電模式下也需要幾毫安以上。若用小型 20mAh容量鋰電作電源后備,掉電后外部專用時鐘可在幾年內信息不丟,而內部時鐘不到一天就沒電了。
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3.結束語
在設計開發(fā) A VR單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用中,抗干擾是一個不能繞過去的現(xiàn)實課題。要解決該課題,熟悉常用的抗干擾措施是一個重要前提。但由于干擾因素多,控制對象及所要求的控制功能不盡相同,所以抗干擾措施并沒有固定模式,只能在實踐中通過不斷摸索來篩選更合理更有效的方案。本文所述的抗干擾措施是一點實踐經(jīng)驗的總結,供參考。
本文創(chuàng)新點:1.在 DS18B20數(shù)據(jù)線上接阻容電路;2.在電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻以吸收尖峰電壓;3.加大液晶顯示器開孔尺寸以減少它本身產生靜電干擾。
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