智能转速变送器安装在汽轮机运行现场,一般现场的环境十分恶劣,空间传导干扰、
传输线干扰以及电源干扰都存在。如果需要仪表在恶劣的环境条件下保证正常的工作状
态、保持原有的高精度指标,首先就需要在硬件设计方面对变送器进行电磁兼容性设计
和采取抗干扰措施。
4. 11. 1硬件电磁兼容性设计
电磁兼容(EMC)指的是一个产品和其它产品共存于特定的电磁环境中,而不会引
起其它产品或者自身性能下降或损坏的能力。
以变送器的模拟量输入通道为例,说明如何实现硬件电磁兼容性设计。
(1)抗浪涌冲击。一般在残酷的现场环境中,供电设备或者信号线可能遭遇雷击或者
突发事件引起的供电电压或者电压信号大幅波动,变送器应避免此类现象发生后对本表
造成的损害。在这次设计中,模拟量输入通道针对抗浪涌冲击做了保护措施,对地加装
了压敏电阻,在输入直流电压大于其阀值电压时导通,从而接通对地回路,将高压产生
的大量能量对地释放,保证仪表的安全。
(2)抗电快速瞬变脉冲群。在变送器长线传输和传输线通过强噪声设备周围时,往往
可能受到某个固定频率的尖峰脉冲群电压干扰,造成ADC采样误差甚至造成MCU死
机。在这次设计中,为保证模拟量输入通道的精度,对地加装了瞬态抑制二极管((TV S)
在传输线中串接磁珠和铁氧体电感,对固定频率的脉冲群电压起到抑制作用,降低甚至
消除其对传输信号的影响。
(3)电源噪声、纹波和毛刺影响。在本次设计中,大量采用了开关电源模块,开关电
源比线性降压器件的优点在于反应速度快,自身损耗小,但是其由于开关频率高,容易
产生噪声,在输出端产生毫伏级的纹波或者毛刺,对于变送器模拟输入通道来说,系统
电源的波动可能造成ADC供电不稳,影响ADC采样精度,电源毛刺还有可能造成单片
机接口的误操作。因此,为了克服电源噪声、纹波和毛刺的影响,在所有集成电路的
VCC电源输入端并联旁路电容,在ADC的供电端口还增加了LC滤波电路,减少电源
噪声对采样电路的影响。
|