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EMC技术在单片机系统中的应用

2022-07-11 03:58上一篇:三菱运动控制器在机床行业的发展及应用 |下一篇:没有了

本文摘要:EMC电磁兼容性还包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。随着智能化技术的发展,单片机的应用于也日益普遍。虽然单片机本身有一定的抗干扰能力,但是用单片机为核心构成的控制系统在应用于中,仍不存在着电磁干扰的问题。 为避免外界对系统的EMI,并保证单片机控制系统安全可靠地运营,必需采取相应的EMS措施。

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EMC电磁兼容性还包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。随着智能化技术的发展,单片机的应用于也日益普遍。虽然单片机本身有一定的抗干扰能力,但是用单片机为核心构成的控制系统在应用于中,仍不存在着电磁干扰的问题。

为避免外界对系统的EMI,并保证单片机控制系统安全可靠地运营,必需采取相应的EMS措施。  1EMI的产生原因分析  在单片机系统的工作环境中,往往有许多强劲电设备,尤其是电机启动和继电器的吸合将对单片机产生反感的阻碍,用于示波器的话可以看见电源电压波形上有显著的毛刺阻碍。

此外受到条件容许有时单片机控制系统的各部分之间要有很远的距离,数据和控制线用于较长的导线且没较好的屏蔽措施,这不会使得电磁干扰就更容易混进系统之中。  总之对单片机系统的EMI总是以电磁辐射、电源电路等方式转入的,其途径主要有三种,第一是输出途径,它使得模拟信号经常出现杂讯,数字信号产生错误,系统如根据有问题的信号展开运算处理结果将必定是错误的。

第二是输入途径,阻碍不会和各输入信号变换,导致输入信号恐慌,无法将系统现实的处理结果展开传达。第三是单片机内部总线阻碍,阻碍使得掌控、地址、数据总线上的内部数字信号错乱,使MCU错误,程序跑完飞来,甚至当机。

  2EMS技术的主要研究方向  针对单片机系统中阻碍产生的原因和途径,EMS技术主要研究方向集中于硬件的屏蔽、隔绝、滤波、短路以及软件编程等方面。  屏蔽主要限于于截断通过静电耦合、感应器耦合或交变电磁场耦合构成的电磁噪声传播途径。分别对应于此三种耦合可以采行静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽。

屏蔽技术的研究方向主要是如金属、磁性、复合材料等各种材料的屏蔽效能,如多层、单层、孔隙等各种结构的屏蔽效能,各种形状的屏蔽体的屏蔽效能以及屏蔽体的设计以及屏蔽与短路的关系等。  隔绝是用作截断传导形式的电磁噪声的传播途径。隔绝技术的研究方向主要使用平交流继电器、隔绝变压器或光电隔绝器件等展开隔绝。

其特点是可将两部分电路的地线系统拆分出去,截断通过地线系统展开耦合的可能性。  滤波是用作在频域上截断噪声传播的一种技术。滤波技术的研究方向是使用电容电感等滤波器件将不必须的一部分频谱信号滤掉,只保有必须的信号。

例如对电源滤波器,只保有工频50Hz的电源频率,杂讯所有其它低低频电磁噪声。  短路是获取简单信号和电磁噪声的公共通路。

短路技术的研究方向是安全性地、信号地、电源中线以及系统内的各种地线的短路方法。主要考虑到是如何正确地布置数字地仿真地、短路体的设计、地线在各种有所不同频率时的电阻等等。

  硬件抗干扰措施是给单片机系统建构了一个基本洁净的工作环境,但并无法确保意味著没杂波,因此要将编程软件抗干扰措施重新加入进来。软件抗干扰技术是当系统不受阻碍后,在单片机系统内部特定的程序发挥作用,使得系统废黜长时间运营如看门狗或者是在输出信号不受阻碍时通过特定的编程技巧展开检验后去伪存真的一种编程辅助方法如数字滤波器。

此技术编程设计多样灵活性,需要大量的节省硬件成本,调试操作者一起更为便利。  3EMS技术的明确应用于  3.1硬件EMS技术应用于  (1)较好的短路的方式  单片机控制系统的工作频率较低,对其起起到的阻碍频率也大多在1MHz以下,故宜使用一点独立国家短路,但是要留意其地线长度不得多达波长的1/20。一点短路方式有串联一点短路和并联一点短路两种方式,用于串联一点短路的时候为了避免阻碍每一个支路之间地线不应尽量延长,并且线径不应充足细,尤其的电平较低的优先决定在距电源最近的地方。

比较的并联一点短路不会让各支路电流在导线上所产生的压降彼此之间影响,会构成阻碍,效果更佳。  (2)光电隔绝  在输出和输入地下通道上使用光电隔绝器件来展开信息传输,可将单片机系统与各种传感器、电源、继电器等机构从电气上隔绝出去,就看起来PLC一样,将绝大多数的外部设备阻碍都将被挡住独自。而简单的各类数字信号利用光电耦合的方式传输无问题,模拟信号则可以用于线性光耦传输保证质量。

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  (3)硬件滤波  在必须对单片机系统展开低频信号传输时终端一些RC低通滤波器,可大大巩固各类高频干扰信号的起到。在单片机系统对电源环境拒绝较高时,可以用于电源滤波器,只保有工频50Hz的电源频率,杂讯所有其它低低频电磁噪声。  (4)屏蔽  屏蔽对于各种电磁感应引发的阻碍能起着很好的起到,用金属壳将单片机核心系统包围起来,再行将金属外壳或金属闸短路就能将电磁干扰引入大地,从而除去阻碍。

屏蔽外壳的相接地点要与系统信号参照地线点相连,如有从被金属屏蔽围困的单片机系统中引向信号线,不应使用屏蔽线,其屏蔽层和外壳月会同一点相接系统参考点。尤其的参照相接地点有所不同的系统不应分别屏蔽,不能将其相处一金属屏蔽壳中。  3.2软件EMS技术应用于  (1)数字滤波器。采行软件的方法对变换在仿真输出信号上的噪声展开诱导,以加载确实简单的信息。

以下为几种常用滤波方式a.程序辨别滤波b.中值滤波c.算术平均滤波d.去极值平均值滤波e.加权平均滤波f.滑动平均值滤波  (2)软件截击技术。在程序受到阻碍跑完飞来的情况下,采取措施使程序返回长时间的轨道上来,少见的抗干扰技术有:软件截击技术(软件陷阱等)经常使用a.NOP指令用于b.并未用于的中断区陷阱c.并未用于的EPROM空间陷阱d.程序区陷阱  (3)程序运行监控系统(watchdog)当程序弹头飞来转入一个死循环时,校验指令和软件陷阱都无能为力,系统将几乎中断。为此程序中应设一个运营监视系统(watchdog),不应具备以下特征:a.本身能独立国家工作,基本上不倚赖MCU。

b.MCU在一段相同的时间内和该系统打一次交道,指出目前长时间。c.当MCU转入死循环时,能及时察觉并使系统废黜。

  3.3其他EMS技术应用于  (1)在单片机系统的长线传输中,使用双绞屏蔽线做到传输线能有效地的诱导共模噪场及电磁场阻碍。但不应留意必须对传输线展开阻抗匹配,以免产生光线,使信号杂讯。  (2)单片机系统外围电路设计时要留意电平给定。如TTL1电平是2.4~5伏,0电平是0~0.4伏;而CMOS输出1电平是4.99~5伏,0电平是0~0.01伏。

因此,当CMOS器件拒绝接受TTL输入时,其输出末端就要特电平转换器或上拉电阻,否则,CMOS器件就不会正处于不确认状态。


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