抗干扰定型机数据采集器系统电路设计

　　定型机数据采集器工作在电磁环境非常恶劣的场所，良好的抗干扰技术是数据采集器可靠工作的基本保证。本文分析了定型机数据采集器的干扰信号的主要来源，从硬件技术与软件技术两方面对干扰信号进行了处理。定型机需要采集的数据有，烘箱温度、风扇转速、车速、门幅宽度、上下超喂等。因此，数据采集系统需要由检测电路、人机对话、单片机最小系统、模数转换、计数电路和通信接口等组成。检测电路主要由温度检测、风速车速检测、门幅检测、上下超喂检测等构成。

　　定型机数据采集器硬件电路抗干扰设计

　　电源电路的抗干扰设计

　　定型机由十多台电机构成，对供电电网会造成较大的波动，对数据采集器的干扰较大。为了防止供电电源对数据采集器的干扰，应该在供电电源与数据采集器之间加入交流稳压器，使得数据采集器的供电电源处于稳定状态。定型机为感性负载，在电源中会有高频干扰信号，因此还要在电源电路中加入如图2所示的平行滤波器，消除高频干扰信号通过电源线路对数据采集器的干扰。

　　另外为了防止数据采集器中的模拟电路、数字电路和单片机之间通过电源进行相互干扰，采取了对上述三大部分电路进行独立供电的方式，如图3所示。

　　数字信号采集端的抗干扰设计

　　数据采集器需要采集的车速信号、上下超喂信号、风速等直接由变频器输出，导致信号的干扰非常的严重。经过测定，有效信号的峰峰值在4V 到12V 之间改变，频率在几百赫兹到两千多赫兹改变。干扰信号的峰峰值在1V 到4V 之间改变，频率在5KHZ 左右。

　　干扰信号和有效信号还有另外一个特点，那就是干扰信号和有效信号会随着车速、风速的快慢而改变。抗干扰的方法如图4所示，首先由RC 组成的低通滤波器滤除高频干扰信号，并对输入信号的幅值进行限幅与整形，再由光电隔离器件实现数据采集器与变频器之间的隔离，从而实现数字信号通道的抗干扰要求。
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　　模拟信号采集端的抗干扰设计

　　数据采集器需要采集的模拟信号为温度信号，对于模拟信号的抗干扰处理常常采用隔离放大器，如变压器隔离放大器和线性光耦隔离放大器等，该数据采集器应用了线性光耦隔离放大器。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的，电路如图5所示。

　　A/D 变换与D/A 变换干扰

　　数据采集器中，需要将模拟信号转换为数字信号，即A/D 变换。有时也需要将数字信号变为模拟信号即D/A 变换。当A/D 或D/A 芯片的分辨率越高时，变换后的干扰越明显。特别是A/D 变换过程中，如果没有针对性的抗干扰处理，采样得到的数字信号将会是无用的干扰信号。解决此干扰的方法：一是对输入A/D 转换芯片的模拟信号进行低通滤波，去除高频干扰；二是将A/D 或D/A 转换芯片的基准电压输入端与高稳定性的基准稳压电源输出端相连接，如图6所示，高稳定性的基准电源芯片AD586的输出与D/A 变换芯片AD7545K 的VREF 引脚相连接。注意，一定不要将A/D 或D/A 转换芯片的基准电压输入端直接接电源，那样会产生很大的干扰。

电子发烧友网技术编辑点评分析：

　　定型机数据采集器工作在电磁环境非常复杂的场所，为了保证数据采集正确、通信无误，必须进行抗干扰技术处理。本文对定型机数据采集器干扰信号的主要来源进行了分析，硬件方面对抗干扰技术进行了研究与实现。实践证明，本文提到的抗干扰措施是行之有效的，它保证了定型机数据采集器的正常运行。
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