机电一体化概论-邵泽强 第二章7至9节.ppt

3) 放电管利用充气放电管的气隙放电作用消除浪涌。 接地的目的有两个； 一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地； 二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等；或为了抑制干扰，如屏蔽接地等，称为工作接地。 接地目的不同，其“地”的概念也不同。安全接地一般是与大地相接。而工作接地，其“地”可以是大地，也可是系统中其它电位参考点，例如电源的某一个极。 4.接地 将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点(或面)实现低阻抗的连接，称之为接地。 机电一体化系统常用的接地方式有以下几种。 1) 一点接地 信号地线的接地方式应采用一点接地，而不采用多点接地。一点接地主要有两种接法：即串联接地(或称共同接地)和并联接地(或称分别接地)。 图2.9.5 串联一点接地 并联接地方式在低频时是最适用的，因为各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，不会因地电流而引起各电路间的耦合。这种方式的缺点是，需要连很多根地线，用起来比较麻烦。 2) 多点接地 单点接地所需地线较多，在低频时适用。若电路工作频率较高，电感分量大，各地线间的互感耦合会增加干扰，因此常用多点接地。 图2.9.7 多点接地 3) 复合接地 由于机电一体化系统的实际情况比较复杂，很难通过一种简单的接地方式来解决，因此常采用单点和多点组合成复合接地方式。一般来说，电路频率在1MHz以下时采用单点接地方式，当频率高于10MHz时，应采用多点接地方式；当频率在1MHz～10MHz之间时，可采用复合接地。 4) 浮地 浮地是指设备的整个地线系统和大地之间无导体连接，它是以悬浮的“地”作为参考电平。采用浮地的连接方式可使设备不受大地电流的影响，设备的参考电平(零电平)符合“水涨船高”的原则，随高电压的感应而相应提高，机内器件不会因高压感应而击穿。 采用浮地技术的电子产品 机电一体化系统的接地，还应注意把交流接地点与直流接地点分开，避免由于地电阻把交流电力线引进的干扰传输到系统内部；把模拟地与数字地分开，接在各自的地线汇流排上，避免大功率地线对模拟电路增加感应干扰。 5.浪涌吸收器 1) 氧化锌压敏电阻。 这是目前广泛使用的过压保护器件，适用于交流电源电压的浪涌吸收，各种线圈、接点间过电压吸收，及灭弧、三极管、晶闸管等的过压保护。 氧化锌压敏电阻 2) 直流浪涌吸收电路 在直流线圈两端及控制接点两端并联电阻、电容、二极管及稳压管等浪涌吸收器件。原则上这些措施也适用于交流。 陶瓷气体放电管 4) 新型半导体雪崩二极管 这是一种过压钳位器件。 半导体雪崩二极管 表2.9.2 压敏电阻与雪崩二极管的响应时间对照表 压敏电阻 雪崩二极管 响应时间 25ms～2μs 5ns 漏电流 200～1 000μA 5μA 偏移 20％～30％ 5％～10％ 可靠性 短路型、性能差 不会疲劳 6.合理布局 对机电一体化设备及系统的各个部分进行合理的布局，能有效地防止电磁干扰的危害。合理布局的基本原则是使干扰源与干扰对象尽可能远离，输入和输出端口妥善分离，高电平电缆及脉冲引线与低电平电缆分别敷设等。 识别信号的原则有两种： ① 时间原则 如果掌握了有用信号和干扰信号在时间上出现的规律性，在程序设计上就可以在该接收有用信号的时区打开输入口，而在可能出现干扰信号的时区封闭输入口，从而滤掉干扰信号。 7.软件抗干扰技术 软件滤波 用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波。 ② 空间原则 在程序设计上为保证接收到的信号正确无误，可将从不同位置、用不同检测方法、经不同路线或不同输入口接收到的同一信号进行比较，根据既定逻辑关系来判断真伪，从而滤掉干扰信号，这种方法也称交互校核。 2) 软件“陷井” 从软件的运行来看，瞬时电磁干扰可能全使CPU偏离预定的程序指针，进入未使用的RAM区和ROM区，引起一些莫名其妙的现象，其中死循环和程序“飞掉”是常见的。为了有效地排除这种干扰故障，常用软件“陷井法”。这种方法的基本指导思想是，把系统存储器(RAM和ROM)中没有使用的单元用某一种重新启动的代码指令填满，作为软件“陷井”，以捕获“飞掉”的程序。 3) 软件“看门狗”(WATCHDOG)技术 WATCHDOG即监控定时器，俗称“看门狗”，是工业控制机普遍采用的一种软件抗干扰措施。当侵入的尖锋电磁干扰使计算机“飞程序”时，WATCHDOG能够帮助系统自动恢复正常运行。 图2.9.8 WATCHDOG构成 2.9.4 抗干扰应用实例 数控机床是用于