电磁干扰问题及其预防

接地回路
电磁干扰问题的一个普通原因就是接地回路 当有超过一条地面连接路径的时候，接地回路
就产生了 重复的接地路径形成等同的天线环，它可以很
有效地接收干扰电流。 接地回路的电阻将这些电流转化为电压纹波 作为结果，系统中的参考地不是一个稳定电位，
所以信号就参杂了噪声。
接地回路
例子： 当两个已经接地的设备通过信号地线和
地线互连时。
为什么接地回路会有问题？
接地回路会像天线回路一样接收电磁场和 无线发送装置附近的干扰。
附加了噪声的信号有可能破坏电子设备的 正常工作。
接地回路电流有什么影响？
很小的电压差仅能引起附加在信号上的噪 声
它可以引起音频设备的嗡嗡声，视频信号 的干扰条信号，计算机网络的传输错误。
高电流能引起更为严重的问题，像接口处 的火花、设备的破坏、电线的着火。
这意味着对于高频信号来说滤波器像一 个更高阻值的电阻。
针对措施
用高质量的屏蔽线
• 电磁屏蔽可以限制两个地点电磁场耦合 • 屏蔽就是利用导电材料作为阻挡层。典型材料
包括金属薄片和金属网丝等。
• （干扰的）减少两很大程度上取决于所用材料、
屏蔽物的连接方法及关心区域的频率。
• 其中一个例子就是同轴电缆，它的电磁屏蔽是
预防法
理想的电子环境应该是没有激活的电磁干 扰源。
然而，有时候在工业环境中这是不可能的。 因此我们的想法是避免或减小电磁干扰效
应。
针对措施
利用符合FCC和CE标准的组件进 行系统综合。
利用隔离变压器或者光耦隔离避 免不同地之间直接电子连接。
利用铁氧体滤除电磁干扰
• 铁磁和陶瓷材料电磁透过率较高 • 对于它的阻抗来说，它具有很高的电抗，
围绕内部中心导体的电线网格。
在尽可能离干扰近的地方制止干扰，最 好在它们进入设备之前改变它们的方向 使它们接地。
针对措施
所有暴露的导线可能对电磁干扰都是敏感 的，即使是电隔离的，在可能的情况下也 要涂上一层绝缘物或者分接出去。
对于工业系统中可能出现的长线和 高接地回路电流隔离就尤为有效。
在电路中用压敏电阻器
对于一个存在的路径来说必须有一个电磁干扰 源和被干扰源，从而允许辐射或引导耦合。
例如：把一个将要接受来电或短信息的手机放 在电脑的显示器附近，（你将会看到屏幕在抖 动）
电磁干扰是由什么引起的？
我们生活的环境中充满了电磁波
其中有一些是人造的，例如变压器附近的 辐射
还有一些是自然的，例如太阳风，它能干 扰通信
电磁干扰问题及其预防
内容
1. 介绍 2. 什么是电磁干扰？ 3. 电磁干扰是由什么引起的？ 4. 电磁干扰引起的问题 5. 电磁干扰的预防
介绍
在我们生活的许多方面越来越多地依靠电 子设备的连续运作
例如：自动化的晶片生产工厂 再如：生命维持系统 电磁干扰就是引起其不稳定的原因之一
什么是电磁干扰？
线
• 将相机线尽可能的和地线接近
具体安装规则
当相机直接和PC相连时并且相机罩和地
相连的时：
Use gasket to improve contact
Metal mounting plate
Data Cable
Conductive ground strap
具体安装规则
当相机通过集线器和PC相连时，相机的 外罩及集线器和大地之间是隔离的：
将数据线、电源线和地向靠近，平行放置 注意电缆的屏蔽－连接器之间不要有间断 避免接地回路，利用中心星型接点点。
Basler的接地概念
像隔离的屏蔽一样罩住相机
• 电路和相机底盘之间是绝缘的
相机罩和相机地之间没有连接 电源地和电源罩之间没有连接 电源线和数据线的屏蔽罩和相机的屏蔽罩
及PC的屏蔽罩相联。 将采集卡/PC作为中央星型接地点。
再在集线器和金属接口板之间安装另一根地线
• 将相机线置于地线旁边
• 将集线器的电源插头和PC的插头插在同一电源插线 板上（电源的插头必须有接地线）
• 通常用带导电体的集线器
具体安装规则
当相机通过集线器和PC相连时，相机的 外罩及集线器和大地之间是相连的：
问题及答案
结束
• 过电压保护设备（避雷针）是金属氧化物制成的 （大部分是锌）
• 和齐纳二极管行为相似
针对措施
避免把相机线和载有高电流、开关电压的 线平行放置。
避免卷绕相机的线，如果相机线太长，可 以用曲折的路径而不是卷绕。
练习恰当的接地，除了增加电磁辐射屏蔽 的有效性外，接地还可以保护装置免受电 子冲击
针对措施
其他电磁干扰源的问题
电源的瞬间变化 屏蔽被破坏的电缆 长电缆（电源和数据）
视觉系统中电磁干扰的问题
电磁干扰引起的“电源尖峰”(毛刺）可 能会烧坏精密和敏感的电路及其组件。
渗透在I/O信号中的噪声同步及触发问题。 中断信号的正常传送，噪声可以破坏数据
流及通信协议。 遗失传输数据包。 敏感电子电路也许不能正常工作。
电磁干扰EMI(Electromagnetic interference) 任何不良(不需要）的电磁辐射或电子、
电气的干扰 无论是人为的还 是自发产生 的 都会对电子或电气装置的性能产生不 良影响 导致功能的丧失或退化
什么是电磁干扰？
电磁干扰可以通过以下方式传播：
• 沿着信号或电源线传播 • 通过辐射在自由空间传播
Use gasket to improve contact
Insulators to prevent ground
loop
具体安装规则
当相机通过集线器和PC相连时，相机的 外罩及集线器和大地之间是相连的：
• 这种安装类型会产生多重接地回路，而且它对电磁 干扰和静电释放非常敏感
• 接地回路的处理
• 在PC底座和集线器之间安装一导电性极好的地线，
具体安装规则
当相机直接和PC相连时，相机罩要和地 线隔离
• 确保相机放在一电子绝缘体上 • 确保PC的底座和大地相连 • 线的屏蔽罩必须和PC底座有很好的连接 • 这个连接可以利用和PC底座相连的垫圈来改善
具体安装规则
当相机直接和PC相连时并且相机罩和地 是隔离的时：
Insulator to prevent a possible ground loop
Data Cable
Metal mounting plate
Use gasket to improve contact
具体安装规则
当相机直接和PC相连时并且相机罩和地 相连时： • 这种安装类型产生一个接地回路，它对电磁干扰
（ EMI）和静电释放（ ESD）很敏感。
• 接地回路的处理 • 在PC机底座和金属架之间安装一条高导电性的地
• 传导（引导）型干扰 • 辐射型干扰
传导型干扰
这些干扰信号沿着干扰源和接收器之间的 的导线从一点移动到另外一点
典型的传导型干扰源是那些能产生高频脉 冲的开关电源、ac马达和微处理器等。
辐射型干扰
这些干扰是由干扰源的辐射能量产生，被 接收器的电线所感应。
典型的辐射干扰源包括电源线、脉冲电路、 设计不恰当的电子系统、闪电、大型变压 器、未屏蔽的电路等。
• 确保集线器和相机是放在电子绝缘体上 • 确保PC底座和大地相连 • 通常利用带导电体的集线器（这样电磁干扰可以流
过集线器的导电体而不是流过电路
• 确保集线器的电源是隔离的 • 确保集线器的电源没有和载有高电流、开关电压的
线相邻。
具体安装规则
当相机通过集线器和PC相连时，相机的 外罩及集线器和大地之间是隔离的：
电磁干扰是怎么产生的？
每一个流过导线的电流都会产 生一个电磁场，随着电流的变 化，电磁场也在变化
电磁场也可以由运动的带电荷的粒子产生
如果一个运动的电磁场穿过一个导线线圈，就
会产生一Fra Baidu bibliotek电压信号，这个电压信号可能会干
扰有此线圈参与的电路的正常工作，
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从而产生电磁干扰现象。
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电磁干扰的类型
干扰信号有两种：