抗干扰技术在高精度测温仪中的应用

　　0　引言

　　微机测控系统,特别是单片机在工业自动化、生产过程控制、智能化仪器仪表等领域的应用越来越深入和广泛,有效地提高了工作效率、控制质量和经济效益。但是测控系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的,其应用的可靠性和安全性就成为一个非常突出的问题。影响测控系统可靠、安全运行的主要因素来自系统内部和外部的各种电气干扰,以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。本文以联碱生产现场的高精度测温仪中抗干扰技术的应用为例,分析了工业现场中测控系统受干扰的原因,探讨了提高系统抗干扰能力的方案。

　　1　测温装置的工作环境和干扰源

　　在湖北双环化工集团制碱工艺中,冷却母液的外冷器出、入口温度需要进行实时监控,且测温误差要求小于0.1℃。据此要求,我们研制了外冷器温差检测装置。该装置由传感器、测量放大单元、单片机控制系统和记录仪打印输出等4部分组成。图1是该装置的系统图。

　　该测温仪机箱安装在双环集团制碱控制中心,与其他强、弱电设备一起工作。记录仪安装在记录室。传感器则安装在制碱工艺流程中的母液冷却器的入口和出口处,距测温仪约200m。制碱工作现场空气潮湿且具有腐蚀性。测温仪和信号传送线路受到腐蚀性潮湿空气以及其它电力设备产生的强电场、磁场的严重影响。另外,工业现场电源供电系统的不稳定因素,如过压、欠压、轮流停电、浪涌和尖峰电压等都会形成干扰电压。为了保证系统可靠安全运行,必须采取相应的硬件或软件方面的措施。

　　2　硬件抗干扰技术

　　硬件抗干扰技术是设计系统时首选的抗干扰措施,它能有效抑制干扰源,阻断干扰传输通道。只要合理地布置与选择有关参数,硬件抗干扰措施就能抑制系统的绝大部分干扰。常用的硬件抗干扰技术有滤波技术、去耦技术、屏蔽技术、隔离技术及接地技术等。这些技术在很多论文和著作中都有详细论述,在此不再一一介绍。下面结合测温仪的实际应用来探讨一些硬件抗干扰技术。

　　2.1　微机测控系统可靠性设计

　　影响微机系统可靠性的因素有内部和外部两方面。内部因素主要是测控系统中元器件本身的性能和系统结构设计;外部主要是环境因素,包括外部电气条件、空间条件和机械条件。其中内部因素是至关重要的。在系统设计时,首先要严格筛选和测试元器件,尽量选用集成度高的元器件,然后根据系统运行原理与生产工艺要求将其连成整体。电路设计中各单元的硬件电路配置的特点不同,致使抗干扰的重点与方法也有所不同。其中,单片机主机单元是整个测控系统的核心,它的配置和抗干扰设计尤为重要。下面是测温仪的主机单元设计实例。