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单片机电路板或者PLC系统中增强抗干扰能力的一些办法

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yonko 发表于 2018-10-20 12:28 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
文-沙鸥  2018-10-20
前方迷途太多
坚持才能洒脱
走出黑暗就能逍遥又快活
最近在上下班开车的途中,有两次见到小狗在车来车往的路上乱串,我不知道小狗为什么会闯入这么危险的马路,可是一旦置于路中间,它的命运只能听天由命了,它是很慌张的,迎面而来一辆辆车,司机也很慌张,减速并使劲鸣喇叭,但是小狗听到如此尖锐的警示似乎更加慌张,没有任何思索就朝一个看似空旷安全的位置跑去,可是它不知的是,这个位置恰好又有一辆车在快速地靠近它,准备碾压它,路上的司机都是有爱心的,非常善意地减速,小狗非常侥幸地逃过一次次劫难,可是不知道它是否能每次都这么幸运。我不知道小狗来自哪里本打算去哪里,我想它本是不想进入这么危险地带的,可能是马路中间有食物诱惑的干扰,或许有来自路人恐吓的扰乱,总之,它没有抵抗住各种各样的干扰才让自己陷入可能随时殒命的危险之中。
现在设计做得越多,就越来越感觉产品抗干扰的能力是很关键。之前在做一个清洗设备的时候,需要使用显示屏进行参数显示。最开始选用的OLED和LCD显示屏,空载运行的时候一切正常,可是一旦启动加热或者启动水泵的时候,屏幕受到干扰变得非常糟糕,显示乱码或者白屏,几经周折,最终改进使用一款触摸屏问题才得以解决。由此可见,在产品设计的时候,抗干扰能力是非常重要,如果不加考虑则有很大的可能导致产品全线失败。本文就介绍一些来自别人和自己在实践中积累的电子产品设计的抗干扰策略,希望有帮助。


●单片机电路板的抗干扰策略
之前另一个客户,来自制造业的一个大型公司,需要对车间机床的刀头的微小偏移量进行检测报警,这个偏移量是10微米级。这么高精度微距测量其实也没有什么问题,其实我所担忧的是,车间里面有很多电机、高低压电气柜等产生强干扰的设备,如电磁干扰、振动等因素,假如是用单片机做的控制器在抗干扰能力上将是一个很大的问题,为了解决这一个问题,咨询厂家、查阅资料,得出了一点点的增强抗干扰能力的措施。
屏蔽
一般可以选择将电路板安装在金属盒子里面,如可能,再用导线一头接在盒子,另一头接地,由于金属盒子的屏蔽作用,这会在一定程度上减少电磁干扰的影响。
电源滤波
对一个单片机电路板来说,电源质量是电路板可靠性的很关键的一个因素,所以,一般对电源多做两级稳压滤波是一个增强电路板抗干扰能力的有效方法。举个例子,假如要将12VDC的输入的开关电源转换为单片机需要的5VDC,可以用7809将输入的12VDC电源稳压并滤波至9VDC,再用7805将输入的9VDC电源稳压并滤波至5VDC,再将单片机的VCC和GND引脚之间并联匹配的滤波电容,一般这样就可以增强单片机电源的质量,增强电路板的抗干扰能力。

图 1 单片机电路板电源降压滤波参考电路
引脚加电容
在单片机的输入输出引脚与地线之间增加33-100pf的电容,在一定范围之内可以防止单片机的引脚被电磁场异常干扰。假如是高速的输出输入,可以使用小于33pf的电容。
使用看门狗
单片机在受到干扰时,内部运行的程序容易跑飞,可能会进入不可预知的死循环,此时可以使用看门狗功能进行复位使程序恢复正常。但是,看门狗不是所有设计中都适用,在需要状态保持记忆、顺序操作的应用中则需要慎用或者不能使用看门狗功能。


●PLC系统抗干扰
PLC本身就具备一定的抗干扰能力,但是假如在设计或者工程中再在抗干扰方面有考虑将会使系统变得更加可靠。以下介绍的PLC系统抗干扰策略来自于一本参考书籍,本处分享出来希望有帮助。

图 2

图 3

图 4
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