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。

 

 

係xi統tong的de關guan鍵jian執zhi行xing單dan元yuan是shi數shu據ju采cai集ji部bu分fen
，執zhi行xing器qi件jian主zhu要yao是shi步bu進jin電dian機ji和he電dian磁ci閥fa。這zhe兩liang種zhong器qi件jian皆jie為wei感gan性xing負fu載zai

，是shi引yin入ru幹gan擾rao的de主zhu要yao器qi件jian。設she計ji中zhong係xi統tong要yao求qiu步bu進jin電dian機ji扭niu矩ju比bi較jiao小xiao，成cheng熟shu的de驅qu動dong電dian路lu具ju有you良liang好hao的de抗kang幹gan擾rao能neng力li。所suo以yi電dian磁ci閥fa控kong製zhi部bu分fen是shi本ben係xi統tong最zui大da的de幹gan擾rao來lai源yuan。

 

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(liu)220V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tu2。

 

 

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220Vdejiaoliugongdianxianshang，kongzhidiancifakaibideshijidianqi。jidianqikongzhiduandedianganxianquanzuoweidiancitieercunzai，xitongtongguokongzhixianquandetongduandianlaikongzhixiantiedongzuo，congershixianduibeikongzhiduanchudiankaibidekongzhi。suiranjidianqidekongzhiduanhebeikongzhiduanshixianledianqigeli
，danshijidianqidekaibishitongguojixiedongzuoshixiande。zhejiunanyibimiandechuxiandianhujichuanxianxiang，jichuanguochengzhongdedianhu
、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

 

第(di)二(er)部(bu)分(fen)理(li)論(lun)分(fen)析(xi)告(gao)訴(su)我(wo)們(men)
，含(han)感(gan)性(xing)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)路(lu)開(kai)閉(bi)過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)大(da)小(xiao)與(yu)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)容(rong)值(zhi)有(you)關(guan)，所(suo)以(yi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)引(yin)入(ru)RC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

 

為(wei)防(fang)止(zhi)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)引(yin)入(ru)的(de)幹(gan)擾(rao)串(chuan)入(ru)電(dian)源(yuan)
，設(she)計(ji)中(zhong)繼(ji)電(dian)器(qi)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)和(he)控(kong)製(zhi)器(qi)電(dian)源(yuan)應(ying)嚴(yan)格(ge)分(fen)開(kai)，繼(ji)電(dian)器(qi)采(cai)用(yong)獨(du)立(li)供(gong)電(dian)方(fang)式(shi)。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)幹(gan)擾(rao)也(ye)會(hui)通(tong)過(guo)地(di)線(xian)自(zi)耦(ou)合(he)串(chuan)入(ru)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，因(yin)此(ci)線(xian)路(lu)板(ban)布(bu)局(ju)和(he)布(bu)線(xian)時(shi)，繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)地(di)線(xian)要(yao)和(he)其(qi)它(ta)器(qi)件(jian)的(de)地(di)線(xian)嚴(yan)格(ge)分(fen)隔(ge)開(kai)來(lai)。圖(tu)5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

 

benxitongcunzaiduogekongzhiqi，zhukongzhiqihefuzhukongzhiqizhijiantongguochuanxingtongxinshixianxietiaogongzuo。weileshixiankongzhiqijiandezhengchangtongxinhexitongdezhengchanggongzuo
，yeweileshixitongbenshenchanshengdedianciganraobuwuranwaijiehuanjing
，shejizhongbixukaolvdianciganraodepingbichuli。

 

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。

 

係xi統tong控kong製zhi器qi間jian通tong信xin信xin號hao采cai用yong屏ping蔽bi電dian纜lan進jin行xing傳chuan輸shu。屏ping蔽bi電dian纜lan的de屏ping蔽bi效xiao能neng，主zhu要yao不bu是shi因yin反fan射she和he吸xi收shou衰shuai減jian而er引yin起qi的de
，而er是shi由you屏ping蔽bi層ceng接jie地di所suo產chan生sheng。所suo以yi屏ping蔽bi電dian纜lan的de屏ping蔽bi層ceng一yi定ding要yao接jie地di才cai能neng起qi到dao屏ping蔽bi作zuo用yong。屏ping蔽bi電dian纜lan的de屏ping蔽bi效xiao能neng與yu所suo用yong的de材cai料liao、屏ping蔽bi層ceng的de編bian織zhi密mi度du和he線xian纜lan的de彎wan曲qu程cheng度du等deng因yin素su有you關guan係xi。係xi統tong設she計ji中zhong采cai用yong屏ping蔽bi層ceng編bian織zhi密mi度du比bi較jiao高gao的de單dan芯xin細xi纜lan。這zhe種zhong屏ping蔽bi電dian纜lan的de優you點dian是shi，電dian纜lan彎wan曲qu時shi不bu會hui對dui屏ping蔽bi效xiao果guo有you太tai大da影ying響xiang，而er且qie線xian纜lan比bi較jiao的de細xi適shi合he狹xia小xiao空kong間jian接jie線xian
、走線。非常適合本係統布線困難的特點。

 

xianlubanbeizhuangpeizaixingjiabibijiaogaodejinshuweikuangzhong
，youcishixiandiancipingbi。weikuangdejinshucengbijiaodehou，zuyishixianduiqiangcichangdepingbi。weikuanglianggecemiandaxikongzuoweizouxiankong

，zhenggeweikuangtongguodaoxianyudadilianjie，congershixianlianghaodejiedi。

 

 

zidongkongzhixitongshejizhongchangyongdaoganxingfuzaiqijianheshebei，duiyuzhexieqijiandekangganraoshejishigenandian。wenzhongzhenduijinqishejishuizhizongheduxingzaixianzidongfenxikongzhixitongzhongchuxiandeganraowenti（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。

 

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