采用AVR單片機(jī)的小型采暖爐控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

1. 引言：

單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)不同于民用、商用領(lǐng)域中的應(yīng)用，工業(yè)控制所處的環(huán)境相對比較惡劣，干擾源多，其常見干擾源來自現(xiàn)場工業(yè)電氣在投入、運(yùn)行、切斷等工況下產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、尖峰電壓、浪涌電流等干擾。實(shí)踐表明，在工作室中按用戶要求設(shè)計(jì)的小型工業(yè)采暖控制系統(tǒng)，盡管各項(xiàng)邏輯功能及技術(shù)指標(biāo)的測試都正常，但該系統(tǒng)拿到現(xiàn)場上卻不能使用，檢測失靈，操作失控，顯示花屏等現(xiàn)象接踵而來。經(jīng)分析，其干擾是從現(xiàn)場不同路徑傳入單片機(jī)控制系統(tǒng)的。切斷干擾源，提高單片機(jī)抗干擾能力是解決控制系統(tǒng)正常工作的前提。

2 抗干擾措施

2.1 測溫信號的抗干擾

測溫電路采用的是單總線芯片DS18B20，該芯片具有測溫精度高，連接線路簡單等優(yōu)點(diǎn)，其測溫范圍為-55℃到+125℃。適合于采暖系統(tǒng)測溫，在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)溫度在 60℃以下時(shí)可正常工作，隨著溫度的升高，當(dāng)溫度大于 60℃以上時(shí)，測溫?cái)?shù)據(jù)開始跳動(dòng)，且溫度越高跳動(dòng)越劇烈，甚至無法觀測。電源加了濾波退偶電路效果不明顯，在數(shù)據(jù)線上并接小電容進(jìn)行高頻旁路時(shí)，電容小不起作用，電容大了則數(shù)字信號消失。最后經(jīng)試驗(yàn)在數(shù)字電路上加如圖 1所示標(biāo)稱值的 RC阻容濾波電路達(dá)到了預(yù)期效果。

2.2 限位開關(guān)信號的抗干擾

由于限位開關(guān)及饋線與 220V交流負(fù)載比較靠近，因此，負(fù)載產(chǎn)生的交流強(qiáng)磁場直接對限位開關(guān)及饋線產(chǎn)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(jī)控制回路與被控回路負(fù)載(如電機(jī))隔離開來。從而大大減小了來自負(fù)載回路對單片機(jī)產(chǎn)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(dá)幾千伏，寬度只有幾個(gè)毫微秒或幾個(gè)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(chǎn)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(gè)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。可有效抑制電源端較低頻率的干擾。