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步进电机控制系统干扰因素及解决方法


  经常会有朋友会问我,说:谢工为啥我焊机一开,步进电机怎么就开始乱跑了,也有一些客户问我一插上电,什么都不动就自己转上了,其实这些都是外部信号干扰造成的,今天我来帮大家解答一下。


一、首先先要了解干扰源:


   把影响正常工作的信号称为噪声,又称干扰。干扰会使控制系统的三总线上的数字信号错乱,影响控制系统指令的正常执行,造成控制事故或控制失灵;会使前向输人通道中的模拟信号失真,数字信号出错;还会使后向的输出通道的输出信号混乱,不能正确反映系统的真实输出,产生一系列严重的后果。
干扰源有哪些:
1)过渡干扰 
2)线间串扰 
3)电源干扰;
4)电弧和反电动势干扰 
5)接地系统干扰;
6)漏磁干扰 
7)传输线反射干扰;
8)漏电干扰 
9)辐射干扰 
10)电网干扰;
11)周围用电干扰  11)接地干扰;
12)传输线反射干扰  13)外部线间串扰;

二、我们如何硬件抗干扰;


  任何一个电源以及输电线路都存在内阻,正是这些内阻才引起了供电系统的噪声干扰。实践说明,供电系统的干扰是单片机控制系统的主要干扰;
供电系统主要的干扰有:
1)过压、欠压;
2)浪涌、下陷;
3)尖峰电压;
4)射频干扰;
5)其他:半个周期内的停电或过电压;
  为了防止电源系统窜人干扰,影响单片机控制系统的正常工作,可采用如下图所示的供电配置;
单片机控制系统
 
防止干扰有哪些方法:
1)交流滤波器
  交流进线端加交流滤波器,可滤掉高频干扰,如电网上大功率设备启停造成的瞬间干扰。滤波器有一级滤波器、二级滤波器,可以根据需求选用。安装时外壳要加屏蔽并使其良好接地,进出线要分开防止感应和辐射耦合。低通滤波器仅允许50Hz交流通过,对高频和中频干扰有很好的衰减作用;
交流滤波器
2)交流稳压器
  交流稳压器主要是消除电网的波动对系统的影响,并且交流稳稳压器的电磁线圈对干扰也有一定的抑制作用;
3)隔离变压器
   利用静电屏蔽的一般理和变压器的特殊性可以在变压器的初级线圈和次级线期之间加屏藏层这相当于在变压器的初级和次级线圈之间增加了旁路电容,可以提供抗共模干扰的能力;
4)采用分散独立模块供电
   对于系统中的主电路扩展电路和继电器电路等功能模块采用独立的整流滤波和稳压,避免处电源有故障引起整个系统颜覆,可以减少公共阻抗的相互耦合。为了进一步提供可靠性,对主要电路采用集成稳压块两级稳压;
分散独立模块供电
5)光耦隔离
  在生产现场的强干扰环境下,采用光电耦合器把系统的主机与前向,后向通道以及其他主机部分的联系切断,能有效地防止干扰从过程通道进人主机,保证系统可靠地运行,
光耦隔离
6)采用屏蔽线缆
   在长距离的传输现场干扰特别强烈时,可以采用光电耦合器将长传输线完全“浮置”起来,同时选用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆传输,也可以以提高整个系统的可靠性;
采用屏蔽线缆
7)其他
   供电系统可采用的其他措施:直流输出部分采用大容量电解电容进行平滑滤波;交流电源线与其他线尽量分开,减少再度耦合干扰;尽量提高接口器件的电源电压,提高接口的抗干扰能力;

三、重中之重接地技术:


    若能将接地和屏蔽正确地结合起来使用,可以解决大部分干扰引起的故障。接地问题包括两个方面的内容:一个是接地点是否正确;另一个是接地点是否牢固。接地点选择正确可防止系统各部分的串扰,接地点牢固可使接地点处于零阻抗,从而降低接地电位,防止接地系统的共模干扰。


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