熱量表抗干擾研究

熱量表是一種計量熱量的裝置，其能夠顯示采暖用戶所用熱量的多少，用戶可以根據(jù)所用的熱量繳費，以實現(xiàn)采暖用戶計量收費的目標，因此該表的使用和推廣對于節(jié)約能源和改革供熱系統(tǒng)，提高供熱系統(tǒng)的能量有效利用率起到巨大的促進作用。但是，目前我國部分地區(qū)水質(zhì)很差，對熱量表的元器件具有破壞性的作用。這樣，供熱系統(tǒng)怎樣去除干擾就顯得特別重要了。針對干擾源和干擾的傳播途徑，采用恰當?shù)能?strong>硬件抗干擾技術(shù)是提高單片機系統(tǒng)可靠性的重要手段。

一、硬件抗干擾設計

通過合理的硬件設計能有效抑制干擾源，切斷干擾傳播通道。只要合理地設置與選擇相關參數(shù)，硬件抗干擾技術(shù)就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。

1.系統(tǒng)供電的抗干擾設計

由于大部分熱量表采用電池供電，電池本身有高頻噪聲，干擾系統(tǒng)的正常運行。因此消除電源干擾對于保證系統(tǒng)可靠運行尤為重要，在熱量表的設計中可以采取兩種措施：一是，可以采用TI公司的TPS76350型穩(wěn)壓芯片，這使電源供電的穩(wěn)定性性大大提高；二是，可以在電路板上每個IC芯片的電源和地之間接都連接電容進行退耦，消除電源中的高頻干擾和低頻干擾。

2.渦輪流量計的抗干擾設計

為了保證渦輪傳感器輸出的脈沖信號有足夠的靈敏度，在配置信號傳輸線時，應注意以下方面：第一，限制信號線的最大長度；第二，信號傳輸線應采用屏蔽電纜，防止外部的感應噪聲，傳輸線屏蔽接地，傳輸線不能靠近強點設備。第三，在脈沖信號進入單片機時進行光耦隔離。

二、軟件抗干擾設計

通過軟件的可靠性設計，可以降低干擾對熱量表系統(tǒng)工作的影響，確保熱量表中的單片機及時發(fā)現(xiàn)因干擾導致程序出現(xiàn)的錯誤，并使系統(tǒng)恢復到正常工作狀態(tài)或報警。

1“.看門狗”技術(shù)為了解決單片機受到干擾而失控的問題，通常采用程序監(jiān)視技術(shù)，又稱“看門狗”技術(shù)，使程序脫離“死循環(huán)”。在正常操作期間，一次WDT定時時間到，將產(chǎn)生一次器件復位，讓程序從頭開始重新運行。

2.軟件數(shù)字濾波

軟件數(shù)字濾波是執(zhí)行一段程序?qū)Σ杉臄?shù)字量通過計算減少干擾信號的幅度，提高信噪比。軟件濾波的常用方法有算數(shù)平均值濾波法、中值濾波法、防脈沖干擾平均值法。

三、印刷電路板抗干擾設計

電路板設計的是否合理對系統(tǒng)的抗干擾能力影響很大，故印刷電路板的設計必須遵循一些抗干擾的設計原則，在設計中采取以下抗干擾措施。

1.電源線和地線的處理

在電路板的設計中，應盡量的加寬電源線和地線的寬度，在電路板布線完成后，對底層和頂層進行鋪地處理，把電路板上的元器件需要接地的引腳都和都用覆銅層相連，這樣可大大提高的系統(tǒng)的抗干擾性能。

2.模擬電路與數(shù)字電路處理

在電路板的設計中，應將電路中的模擬電路與數(shù)字電路加以區(qū)分，在PCB制作時，線寬上模擬電路應適當大于數(shù)字電路。AD轉(zhuǎn)換器模擬地與數(shù)字地的分布要參考其芯片資料，嚴格按其要求進行布局。

3.電容的布局

電容的布局盡量將退耦電容和濾波電容、旁路電容放置在對應元件的周圍。印制電路板的走線、引腳連線和接線引起電感，其存在會在電源線上引起紋波和毛刺，而在電源和地之間放置一個退耦電容可以有效濾除高頻紋波。

本文分別從硬件和軟件等方面對熱量表系統(tǒng)的抗干擾進行了闡述，這樣能顯著提高熱量表的抗干擾能力，增強熱量表的實用性，為熱量表的廣泛應用奠定了基礎。

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