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ag都开的一样怎么杀猪浅析智能电表软硬件的抗干

2020-06-10 03:40

  的设计,由于微控制器的引入,对设计者提出了更高的要求。这是因为由于电源等引入的干扰可能导致程序指针跳飞,从而引起不可预测的后果,诸如电量数据的丢失、改变或死机等。像家用电脑和普通仪器仪表对死机等现象是允许的,可以通过人工复位,重新设置等手段来恢复,求长年连续的挂网运行,如果运行中出现任何异常现象,均要求能自动恢复正常工作。然而,在工程实际中,噪声和干扰是不可避免的。目前,大多数的抗干扰能力,保证其在规定条件下正常运行,以及防止仪表内部产生的噪声对外部的辐射,是智能仪表设计中必须考虑的问题,也是关键问题。

  在智能电表研制的初期,我们发现这样一种现象,电表带上电感性负载(比如电扇)时,在电扇快速插拔的瞬间,容易导致智能电表中单片机数据的丢失或死机。如果从设计上不能把智能电表的抗干扰问题解决好,后果将会非常严重。

  实践证明,系统失效和硬件损坏大都是由各种干扰引起的,而90%以上的干扰来自于电源。可见这种来自电源的干扰对系统的影响相当大,因此应充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好坏,直接影响整个电路的抗干扰能力的好坏。目前有以下几种电源可供选择:第一种阻容分压式,它采用简单的电阻电容分压、滤波。但这种电源稳压性能差、电源波动大、带负载能力小、电网干扰极易串入,一般不采用这种方式。第二种开关电源,这种电源稳压性能好、纹波小,但成本较高且对外界电网干扰比较严重,也不宜采用。第三种线V经交流变压、整流、滤波及稳压得到,稳压性能好、隔离特性好,价格适中,在目前应用广泛的多用户电表设计中大都采用这种方式。对这种电源的抗干扰措施有以下几个方面。

  1. 对于电源变压器的设计,要使其空载电流尽可能小,以降低整表功耗。增加变压器的容量,能使干扰脉冲的数量和幅度有所减少,而变压器的容量受电表空间的限制,变压器又不能太大。

  2. 在电源变压器的初级串联一个电源滤波器,比如采用“双绕组扼流圈”的滤波线路,它对高频干扰信号阻抗很大,使整个电子系统与供电网之间得到一定程度的高频隔离,对于外界空间电磁场的干扰,也起一定的抑制作用。

  3. 在各相交流电源的进线端,并联一个压敏电阻(MOV),其电阻随电压的增加而减小。在过压时形成一个低阻的分流器,从而可以防止被保护电路两端的电压进一步上升;当浪涌电压过后,电路电压恢复到正常工作电压,压敏电阻又恢复到高阻状态。

  4. 在为主处理器提供电源之前的三端稳压器前,并接一个瞬变电压抑制二极管(TVS),对后面的电路起到保护作用。当TVS两端经受瞬间高能量冲击时,它能以极高的速度成为低阻抗器件,吸收大电流,从而把它两端的电压钳位在一个预定的数值上,保护后面的电路元件不因瞬态高电压的冲击而损坏。

  5. 在变压器一次侧采取磁珠和电容组成的丌型滤波方法,对高频干扰起作用,但对几百赫兹以内的低频干扰作用却很小。综上所述,设计人员应根据具体的工作环境,选择不同的抗干扰措施。

  分析及实践表明,对来自电网的干扰不仅要采取硬堵的办法,还要采取容错措施。使用电源检测及看门狗电路的目的,就是当电源电压出现干扰脉冲或单片机受干扰程序运行异常时,产生一复位信号使单片机复位。看门狗电路实质上是一个单稳电路。当程序运行正常时,单片机定时给单稳电路输入触发信号,使单片机输出保持暂稳态:当干扰异常时,单片机不能给触发信号,单稳输出回到稳态引起单片机硬件夏位:看门狗不仅对来自电网方面的干扰起作用,而且对来自空间等其他方面的干扰也起作用。然而如果没有电源检测电路,只有看门狗电路,在电网干扰下,即使不带电感性负载,当电源快速合闸时,也有可能导致死机。实践证明,采用电源检测及看门狗电路之后,死机观象得到了有效地克服。

  因为电表数据存储的可靠性至关重要,为了保证在掉电时以及在因干扰导致单片机复位时,智能电表中的主要数据和参数不丢夫,存储器的选择上要有所考虑。使用并行存储器.虽然有速度快的特点,但读写信号容易受到干扰从而造成错误。而采用串行E2PROM存储器时,其读写时序相当严格,受到干扰出错的几率就小得多。

  在用电负荷很小时,220V的电压与几个V的小信号会共集于一块电路板上,如果电源布局不当,有用信号会被噪声所淹没,以多用户电表为例,在布线布局上的抗干扰措施有:

  1. 电源与控制分两块板。在多用户智能电表中分三部分:电源板,主机控制板和电能采集传感器板。电源板包括变压器、整流、滤波、稳压等。控制板包括微处理器、显示驱动、看门狗电路、串行E2PROM、电能脉冲采集等。电能采集传感器板包括A、B、C三相上各用户的电能采集模块及其外围电路。对变压器的设计要求其漏磁要小,一般其空载电流不大于10mA,若仍不能满足要求,可变换变压器位置改变磁场方向,减小漏磁对小信号的影响。

  2. 印刷电路板应有良好的绝缘性,绝缘电阻大于1011V。在电路设计中,必须严格保证强电与弱电的隔离,除了电路有直接连接外,100V以上的强电印刷布线与弱电印刷布线mm。数字地与模拟地应通过一点方式连接来提高抗干扰性能。

  3. 在每个印刷电路扳入口处的电源线与地线之间并接退耦电容。并接的电容应为一个大容量的电解电容(10~100F)和一个0.01~0.1F的非电解电窖,电路板上的大中规模IC要并接一个0.0lF一0.1F高频电容,以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果。

  4. 印刷线走线要科学,高压走线尽量短,尽量远离小信号走线。对于电能采集传感器板的印刷板布线要求一面走线.另一面铜铂既作电磁屏蔽用、又作地线用,以减少干扰信号。除了要根据电流大小,尽量加大导线宽度外,采取使电源线、地线走向与数据信息传送方向一致,将有助于增强抗噪声的能力。布线度折线,减少高频噪声发射。不要在印制板上留下空白铜箔层,因为它们可以充当发射天线或接收天线,因此可将它们接地以减小电磁干扰。

  5. 在线路无法排列或只有绕大圈才能走通的情况下,干脆用绝缘“飞线”连接,而不用印刷线,或采用双面印刷“飞线”或阻容元件直接跨接。

  6. 对印刷板上容易受干扰的信号线,不能与产生干扰或传递干扰的线路长距离平行铺设。必要时可在它们之间设置一根地线,以实现屏蔽。

  当然,这些布线与布局的抗干扰设计一般不能由自动布线软件来实现,必须有设计者亲自参与并设计有关电路。