在(zai)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)使(shi)用(yong)到(dao)許(xu)多(duo)的(de)感(gan)性(xing)器(qi)件(jian)。這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)不(bu)僅(jin)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)

，而(er)且(qie)會(hui)造(zao)成(cheng)觸(chu)點(dian)間(jian)的(de)電(dian)火(huo)花(hua)或(huo)電(dian)弧(hu)幹(gan)擾(rao)（也稱為瞬變噪聲幹擾）。這種幹擾不僅會影響控製係統的正常工作
，而且會對電源造成汙染使電網受到衝擊。

 

jinqizaishuizhizongheduxingzaixianzidongfenxikongzhixitongdeshejiyanjiuzhong
，shiyonglediancifahejidianqidengganxingyuanqijian。chubushejizhongduiganxingqijiankangganraodeshejikaolvbuzu，chuxianlexuduowenti：係統程序經常跑飛，控製器死機；器qi件jian出chu現xian誤wu操cao作zuo，係xi統tong無wu法fa正zheng常chang工gong作zuo。本ben文wen主zhu要yao針zhen對dui該gai係xi統tong設she計ji過guo程cheng中zhong出chu現xian的de問wen題ti進jin行xing分fen析xi
，從cong而er得de出chu自zi動dong控kong製zhi係xi統tong設she計ji中zhong抑yi製zhi感gan性xing器qi件jian和he設she備bei幹gan擾rao的de基ji本ben措cuo施shi。

 

 

xitongdeguanjianzhixingdanyuanshishujucaijibufen，zhixingqijianzhuyaoshibujindianjihediancifa。zheliangzhongqijianjieweiganxingfuzai
，shiyinruganraodezhuyaoqijian。shejizhongxitongyaoqiubujindianjiniujubijiaoxiao
，chengshudequdongdianlujuyoulianghaodekangganraonengli。suoyidiancifakongzhibufenshibenxitongzuidadeganraolaiyuan。

 

為wei實shi現xian測ce試shi液ye劑ji的de精jing確que添tian加jia，係xi統tong設she計ji中zhong采cai用yong了le精jing密mi的de電dian磁ci閥fa作zuo為wei流liu量liang電dian磁ci開kai關guan。鑒jian於yu以yi往wang設she計ji中zhong經jing常chang遇yu到dao電dian壓ya不bu足zu導dao致zhi電dian磁ci閥fa不bu能neng完wan全quan打da開kai的de情qing況kuang
，係xi統tong選xuan用yong交jiao流liu220V供gong電dian電dian磁ci閥fa以yi滿man足zu對dui其qi完wan全quan開kai閉bi控kong製zhi的de要yao求qiu。電dian磁ci閥fa的de開kai閉bi控kong製zhi則ze采cai用yong了le性xing價jia比bi合he理li的de繼ji電dian器qi作zuo為wei關guan鍵jian控kong製zhi器qi件jian。控kong製zhi電dian磁ci閥fa的de驅qu動dong電dian路lu框kuang圖tu如ru圖tu1。

 

 

由圖1可以看出，係統引入了兩種感性器件：繼電器和電磁閥。係統測試運行未接入電磁閥時，運行正常。當接入電磁閥時，係統出現程序跑飛，死機等現象。這就證實了：電磁閥是本係統最主要的幹擾源。本文將針對電磁閥開閉時產生幹擾的情況進行詳細的分析。

 

電(dian)磁(ci)閥(fa)開(kai)啟(qi)和(he)斷(duan)開(kai)時(shi)，其(qi)內(nei)部(bu)線(xian)圈(quan)中(zhong)電(dian)流(liu)會(hui)發(fa)生(sheng)突(tu)變(bian)。由(you)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)定(ding)律(lv)可(ke)知(zhi)，電(dian)路(lu)中(zhong)會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)很(hen)大(da)的(de)反(fan)向(xiang)感(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)

，這(zhe)個(ge)感(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)便(bian)是(shi)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)根(gen)源(yuan)所(suo)在(zai)。感(gan)性(xing)線(xian)圈(quan)可(ke)以(yi)等(deng)效(xiao)成(cheng)理(li)想(xiang)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)阻(zu)的(de)串(chuan)聯(lian)，線(xian)圈(quan)本(ben)身(shen)又(you)具(ju)有(you)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)。把(ba)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)在(zai)某(mou)時(shi)刻(ke)的(de)瞬(shun)時(shi)值(zhi)用(yong)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)來(lai)等(deng)效(xiao)。電(dian)磁(ci)閥(fa)斷(duan)開(kai)前(qian)後(hou)的(de)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)2。

 

 

開關K閉合電路處於穩態時電容電壓為E，流過電感的電流為I＝E／R。當開關斷開後電磁閥側電路構成RLC二階串聯網絡。電容電壓UC將按照二階網絡的規律變化。由基爾霍夫定律可得：

 

 

由，可得二階齊次微分方程：

 

 

其特征方程為：

 

由此解得特征根為：

 

 

特征解的情況可分為三種情況：

 

1）時，為兩個不相等的實根。此時電路處於過阻尼振蕩狀態。

 

2）時，為兩個相等的實根。電路處於臨界阻尼振蕩狀態。

 

3）時，為兩個共軛虛根。電路處於欠阻尼振蕩狀態。

 

由物理知識和電路分析知識可知，當

 

電路處於欠阻尼振蕩狀態時，會出現最大值。經計算得：

 

 

其中，。A的值與0時刻初始值有關。

 

開關斷開後，Uc（0）為0時，將達到最大值。此種情況下，電感中儲能最大。負載側電壓最高，往往可以達到數千伏，故幹擾最嚴重，以此為初始條件可以求得負載側電壓為：

 

 

以上分析可知，使用開關來控製電磁閥的開閉時會產生頻率高、幅值大的感應電壓（它被稱為“浪湧電壓”）。這個電壓往往會超過開關觸點間隙最小擊穿電壓（一般為320V），出現電弧擊穿現象。這時開關斷開並不是一次性完成的，而是一個反複的開、閉串過程，這就會造成接點間電火花或電弧幹擾（也稱瞬變噪聲幹擾）。這個過程會導致產生含有豐富高頻諧波的幹擾信號。

 

係統設計中
，為了使用方便選用了比較常用的交流220V電磁閥作為執行器件。電磁閥的開閉控製器件選用了性價比比較高的5V直流繼電器。繼電器的內部結構以及與

電磁閥的接口如圖3所示。

 

 

由圖3可以看出，交流電磁閥直接掛接在220V的(de)交(jiao)流(liu)供(gong)電(dian)線(xian)上(shang)
，控(kong)製(zhi)電(dian)磁(ci)閥(fa)開(kai)閉(bi)的(de)是(shi)繼(ji)電(dian)器(qi)。繼(ji)電(dian)器(qi)控(kong)製(zhi)端(duan)的(de)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan)作(zuo)為(wei)電(dian)磁(ci)鐵(tie)而(er)存(cun)在(zai)，係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)線(xian)圈(quan)的(de)通(tong)斷(duan)電(dian)來(lai)控(kong)製(zhi)銜(xian)鐵(tie)動(dong)作(zuo)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)對(dui)被(bei)控(kong)製(zhi)端(duan)觸(chu)點(dian)開(kai)閉(bi)的(de)控(kong)製(zhi)。雖(sui)然(ran)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)端(duan)和(he)被(bei)控(kong)製(zhi)端(duan)實(shi)現(xian)了(le)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)，但(dan)是(shi)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)開(kai)閉(bi)是(shi)通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)動(dong)作(zuo)實(shi)現(xian)的(de)。這(zhe)就(jiu)難(nan)以(yi)避(bi)免(mian)的(de)出(chu)現(xian)電(dian)弧(hu)擊(ji)穿(chuan)現(xian)象(xiang)
，擊(ji)穿(chuan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)電(dian)弧(hu)、電火花會導致強烈的電磁幹擾，它會通過電感耦合的方式進入控製端，致使控製端受到一定程度的幹擾。

 

另(ling)外(wai)
，繼(ji)電(dian)器(qi)本(ben)身(shen)也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)感(gan)性(xing)器(qi)件(jian)，所(suo)以(yi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)為(wei)了(le)避(bi)免(mian)這(zhe)些(xie)感(gan)性(xing)器(qi)件(jian)引(yin)入(ru)幹(gan)擾(rao)，通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)采(cai)用(yong)光(guang)電(dian)隔(ge)離(li)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)一(yi)般(ban)感(gan)性(xing)器(qi)件(jian)應(ying)用(yong)所(suo)導(dao)致(zhi)的(de)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)。常(chang)用(yong)的(de)接(jie)口(kou)電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)4所示。圖中U2是光電耦合器件
，本係統采用的是光耦4N25。電路中二極管D1zuoweixuliuguan，nenghendachengdushangyizhijidianqichanshengdelangyongdianyacongerjiangdiganraoqiangdu。jinguanruci，ruguokongzhixitongdedianyuanhedixianbuzuoteshudesheji，jidianqideganraozuoyongyirancunzai
，ganraoxinhaohuitongguodixianchuanrukongzhixitong，shidexitongdianyuanbuwending。

 

 

 

為(wei)了(le)徹(che)底(di)解(jie)決(jue)感(gan)性(xing)器(qi)件(jian)導(dao)致(zhi)的(de)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)
，使(shi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。設(she)計(ji)方(fang)案(an)經(jing)過(guo)了(le)多(duo)次(ci)改(gai)進(jin)。本(ben)處(chu)主(zhu)要(yao)針(zhen)對(dui)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)采(cai)用(yong)的(de)抑(yi)製(zhi)措(cuo)施(shi)進(jin)行(xing)介(jie)紹(shao)。

 

（1）采用RC吸收回路進行幹擾抑製

 

dierbufenlilunfenxigaosuwomen

，hanganxingqijiandedianlukaibiguochengzhongchanshengdeganyingdiandongshidaxiaoyudengxiaodianluzhongdedianzuhedianrongzhiyouguan，suoyikeyitongguoyinruRC網絡的方式來對幹擾進行抑製。RC吸xi收shou回hui路lu是shi抑yi製zhi感gan性xing負fu載zai幹gan擾rao的de一yi種zhong可ke靠kao的de解jie決jue方fang案an。這zhe種zhong方fang法fa價jia格ge低di廉lian，選xuan擇ze合he適shi的de參can數shu可ke以yi得de到dao良liang好hao的de幹gan擾rao抑yi製zhi效xiao果guo，並bing且qie對dui交jiao直zhi流liu電dian源yuan都dou適shi用yong。

 

采用RC吸收回路時需要對電阻、電容的參數做合理的選擇。在直流回路中，電容的參數值為0．01～2μF，線圈電感越大，則C也越大；R的參數值為幾十到幾百歐姆。交流回路中，C的參數值為0．4～1μF（2μF），電容的耐壓值；R值為幾十到幾千歐，電阻的額定功率為2W。一般情況下，R、C的值選擇100Ω和0．1μF即可，當觸點容量比較大時可以選擇470Ω和0．47μF。經實驗驗證感性負載的RC網絡配置參數如表1所示：

 

 

還應注意的是RC吸收回路需要被直接並聯在電感線圈的兩端，而不能直接接在電子控製裝置上，主要原因是連接線過長時
，導線的分布參數會影響RC吸收回路的作用。本係統使用的電磁閥其線圈電感不是很大，故RC吸收電路的電阻和電容參數值選用常用值100Ω和0．47μF即可。實際操作中將電阻和電容連接好後
，直接接在靠近電磁閥的兩根電源線上即可。

 

（2）電源及地線的設計

 

weifangzhiganxingfuzaiyinrudeganraochuanrudianyuan，shejizhongjidianqigongdiandianyuanhekongzhiqidianyuanyingyangefenkai，jidianqicaiyongduligongdianfangshi。lingwai，youyuganraoyehuitongguodixianziouhechuanrukongzhixitong
，yincixianlubanbujuhebuxianshi，jidianqidedixianyaoheqitaqijiandedixianyangefengekailai。tu5是控製器線路板上電源和地線的連接示意框圖。由圖可以看出控製器和其它接口電路共用電源B和數字地GNDB。繼電器部分則使用獨立的電源A，地線也是獨立的地GNDB。數字地和模擬地通過0電阻實現單點接地。這樣可以很好的防止繼電器幹擾汙染控製器電源或者通過地線串入控製係統。

 

 

（3）電磁幹擾的屏蔽設計

 

本ben係xi統tong存cun在zai多duo個ge控kong製zhi器qi，主zhu控kong製zhi器qi和he輔fu助zhu控kong製zhi器qi之zhi間jian通tong過guo串chuan行xing通tong信xin實shi現xian協xie調tiao工gong作zuo。為wei了le實shi現xian控kong製zhi器qi間jian的de正zheng常chang通tong信xin和he係xi統tong的de正zheng常chang工gong作zuo，也ye為wei了le使shi係xi統tong本ben身shen產chan生sheng的de電dian磁ci幹gan擾rao不bu汙wu染ran外wai界jie環huan境jing，設she計ji中zhong必bi須xu考kao慮lv電dian磁ci幹gan擾rao的de屏ping蔽bi處chu理li。

 

金屬屏蔽體的屏蔽效能是由反射損耗和吸收損耗而得到的。對於電場的屏蔽
，屏蔽體必須接地；對於磁場的屏蔽
，屏蔽體則不必接地。

 

xitongkongzhiqijiantongxinxinhaocaiyongpingbidianlanjinxingchuanshu。pingbidianlandepingbixiaoneng，zhuyaobushiyinfanshehexishoushuaijianeryinqide，ershiyoupingbicengjiedisuochansheng。suoyipingbidianlandepingbicengyidingyaojiedicainengqidaopingbizuoyong。pingbidianlandepingbixiaonengyusuoyongdecailiao

、pingbicengdebianzhimiduhexianlandewanquchengdudengyinsuyouguanxi。xitongshejizhongcaiyongpingbicengbianzhimidubijiaogaodedanxinxilan。zhezhongpingbidianlandeyoudianshi
，dianlanwanqushibuhuiduipingbixiaoguoyoutaidayingxiang，erqiexianlanbijiaodexishihexiaxiaokongjianjiexian、走線。非常適合本係統布線困難的特點。

 

線xian路lu板ban被bei裝zhuang配pei在zai性xing價jia比bi比bi較jiao高gao的de金jin屬shu圍wei框kuang中zhong
，由you此ci實shi現xian電dian磁ci屏ping蔽bi。圍wei框kuang的de金jin屬shu層ceng比bi較jiao的de厚hou，足zu以yi實shi現xian對dui強qiang磁ci場chang的de屏ping蔽bi。圍wei框kuang兩liang個ge側ce麵mian打da細xi孔kong作zuo為wei走zou線xian孔kong，整zheng個ge圍wei框kuang通tong過guo導dao線xian與yu大da地di連lian接jie，從cong而er實shi現xian良liang好hao的de接jie地di。

 

 

自zi動dong控kong製zhi係xi統tong設she計ji中zhong常chang用yong到dao感gan性xing負fu載zai器qi件jian和he設she備bei，對dui於yu這zhe些xie器qi件jian的de抗kang幹gan擾rao設she計ji是shi個ge難nan點dian。文wen中zhong針zhen對dui近jin期qi設she計ji水shui質zhi綜zong合he毒du性xing在zai線xian自zi動dong分fen析xi控kong製zhi係xi統tong中zhong出chu現xian的de幹gan擾rao問wen題ti（主要由感性器件電磁閥和繼電器引起，現象為：經常性的程序跑飛、死機和顯示器花屏等）做了深刻的理論分析，並提出了一套行之有效的抑製措施。對調整後的係統進行反複測試
，結果表明：係統本身運轉正常，穩定性良好
；係統對周圍環境的電磁幹擾影響極小；對交流220V電網的汙染也控製到了要求範圍內。

 

參考文獻

 

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