传感器接口电路的抗干扰设计
传感器信号调理电路
（1）反向比例运算放大器
二、典型放大器的设计 （一）反相放大器
放大倍数
R2
A= uo / ui = –R2 / R1 当R2 = R1时， uo =- ui
ui
R1
-ห้องสมุดไป่ตู้
∞
+
uo
+ N1
R3
（2）同相放大器
放大倍数
R2
R1 -
A= uo / ui = 1+R2 / R1
反向运算放大器存在的问题主要是 输入电阻较低，通常只有几千欧 而同比例运算放大器可以得到较大的 输入电阻，较低的输出电阻
测量放大器也叫仪表放大器、数据放大器 它对微小差模电压很敏感，适用于测量远 距离的小信号，适合与微小信号输出的传 感器配合使用。
2 测量放大器的电路原理
测量放大器构成
由两级放大器构成：
Ui1
+
A1
U3
R3
U5
R5
-
1. 两个同相放大 器A1、A2输 入阻抗高。 2. 普通差动放大 器A3，将双端 输入变为对地 的单端输入。
1.3 信号调理电路与敏感、转换元件输出阻抗匹配 敏感或转换元件的输出阻抗大小决定电路结构形式。 (1) 高输出阻抗型 敏感元件输出信号微弱、输出阻抗高，如压电元件，其 输出阻抗高达108Ω以上。 电路的作用：一是吸收信号源的输出并进行一定变换和 放大，将信号变换成电路易于处理的形式；二是阻抗变 换，将高输出阻抗变换成低输出阻抗。要求电路有高输 入阻抗和尽可能低的输出阻抗，以及低噪声、低漂移和 抗干扰能力。 (2) 低输出阻抗型 传感器的输出阻抗较低，输出信号形式多种多样。 后接电路的作用：一般是将信号不失真地变换成较强的 电压或电流信号，在它的性能上对稳定性、抗干扰能力 等方面考虑较多。
功率硬件工程师面试题及答案
功率硬件工程师面试题及答案1.请介绍一下您的功率硬件工程师背景及经验。
答：我持有电气工程硕士学位，有超过8年的功率硬件设计经验。
我曾在ABC公司领导设计团队，成功开发出一款高效能源转换产品，提高了整体系统效率。
2.如何设计具有高效能源转换的功率电路？答：我会从分析负载需求、选择合适的拓扑结构、优化元器件的选型和调整控制策略等方面入手。
举例来说，我在上一职位中设计了一款开关电源，通过在关键区域使用高效能元器件和优化控制算法，实现了高效转换。
3.如何处理功率电路中的EMI/EMC问题？答：我会采用滤波器、屏蔽罩、合适的布线和地线布局等手段，确保系统符合相关的EMI/EMC标准。
在之前的项目中，我成功减小了电源的辐射噪声，通过滤波器和合理的布线减少了传导噪声。
4.请解释什么是电流环路和电压环路？在功率设计中如何考虑这两者？答：电流环路是电源提供给负载的路径，而电压环路则是电源和负载之间的电势路径。
在功率设计中，我会确保电流和电压环路的稳定性，通过合理设计PCB布线，降低电阻和电感，以减小功率损耗。
5.如何选择适当的功率半导体器件？答：选择功率半导体器件时，我会考虑功率需求、频率、效率和成本等因素。
在之前的项目中，我成功选用了一款高效的MOSFET，通过电流和电压的特性匹配，提高了整个系统的效率。
6.请描述您在设计电源管理电路时的经验。
答：我曾负责设计一款多通道电源管理电路，以满足系统各部分的不同功率需求。
通过合理的模块划分和智能功率调节，我成功提升了系统的稳定性和效率。
7.在功率设计中，如何解决过温和过流保护问题？答：我会使用热敏电阻、过流保护芯片等器件，通过实时监测温度和电流，实现过温和过流的精确保护。
在之前的项目中，我设计了一套保护机制，确保系统在极端条件下能够安全运行。
8.请谈谈您在电源转换效率提升方面的经验。
答：我在之前的项目中通过优化控制算法、选择高效元器件和降低开关损耗等手段，成功提高了电源转换效率。
机载4-20mA传感器电磁敏感度防护设计
机载4-20mA传感器电磁敏感度防护设计引言4-20mA电流信号传感器具有高精度低幅值的特点，与电磁干扰量值相比其信号幅值较小，在电磁环境作用下易出现敏感现象，目前军用航空平台的电磁环境越来越复杂，考核标准逐步提升，加上电缆的长距离传输过程中也较易耦合干扰信号，基于以上要求提出了适用于该类型电流信号传感器的电磁防护设计方案，并得出试验结论。
1电磁环境要求目前，军用航空设备执行的电磁兼容标准普遍升级为GJB151B-2013，试验量值存在一定程度的提高，考核抗电磁干扰的试验项目包括传导敏感度试验和辐射敏感度试验。
按照设备在安装平台中的装机位置区分不同量值，目前普遍将传感器考核量值提升到空军飞机外部，具体要求如下所示。
传感器电路避免使用能够产生干扰源的器件，辐射发射和传导发射存在的技术风险较低，本文不再赘述。
表1 电磁敏感度考核项目及具体量值项目代号项目名称要求量值合格判据CS 10125Hz～150kHz电源线传导敏感度曲线二（最高126dBμV）输出波动不超过±0.16mACS 106电源线尖峰信号传导敏感度尖峰电压400VCS 1144kHz～400MHz电缆束注入传导敏感度曲线五(最高109dBμA)CS 115电缆束注入脉冲激励传导敏感度5ACS 11610kHz～100MHz 电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度最高电流为10ARS 10310kHz～40GHz电场辐射敏感度200V/m2传感器工作原理4-20mA电流信号传感器的调理电路种类主要包括模拟式原理和数字式原理，传感器信号调理电路能完成传感器信号的放大、温度补偿或非线性补偿、模数转换等功能。
目前应用较多的为数字式调理电路，内部包含可编程传感器激励、可编程增益放大器、运算放大器以及温度传感器等。
典型传感器包含敏感元件、信号转换电路板和接口滤波电路板，信号转换电路板实现敏感元件信号采集、调理放大和温度补偿等功能，接口滤波电路板就近安装于传感器电气接口处，用于对电磁干扰信号进行滤波、以及起到供电特性防护功能。
传感器的补偿和抗干扰技术
( xi xk 1 )( xi xk 2 ) ( xi xk )( xi xi 2 ) yi yk yk 1 ( xk xk 1 )( xk xk 2 ) ( xk 1 xk )( xk 1 xk 2 ) ( xi xk )( xi xk 1 ) yk 2 ( xk 2 xk )( xk 2 xk 1 )
当检测值确定后，首先通过查表确定所在区间，再顺序 调到预先计算好的系数项，然后代入插值公式计算出。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
2) 二次插值法(又称抛物线法)
它的基本思想是用 n 段抛物线，每段抛物线通过3个相邻 的插值接点，来代替函数 y f ( x)的值。可以证明，y i 的计 算公式为
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
2. 传感器动态特性的实验确定法
动态特性的实验确定方法常常因传感器的形式 (如 机械的、电气的、气动的)不同而不完全一样，但从原 理上一般可分为阶跃信号响应法、正弦信号响应法、随 机信号响应法和脉冲信号响应法等。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
抗干扰技术
“干扰”在检测系统中是一种无用信号，它会在测 量结果中产生误差。因此要获得良好的测量结果，就 必须研究干扰来源及抑制措施。通常把消除或削弱各 种干扰影响的全部技术措施，总称为抗干扰技术或称 为防护。 干扰的产生 干扰(也叫噪声)是指测量中来自测量系统内部或 外部，影响测量装置或传输环节正常工作和测试结果 的各种因素的总和。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
干扰的产生主要有两大类：电气设备干扰 和放电干扰。电气设备干扰主要有射频干扰、 工频干扰和感应干扰等；放电干扰主要有弧光 放电干扰、火花放电干扰、电晕放电干扰和天 体、天电干扰等。 根据干扰产生的原因，通常可分为以下几 种类型。 1. 机械干扰 2. 热干扰 3. 光干扰 4. 湿度干扰 5. 化学干扰6. 电磁干扰
三、电阻式传感器接口电路的设计
实验三电阻式传感器的仿真与接口电路设计首先介绍一款应变片传感器YZC-1B称重传感器。
它的主要参数见下表。
额定载荷：3,5,8,10,15,20,25,30, 35,40,45kg绝缘电阻：≥5000MΩ工作温度范围：-40 ～+80℃灵敏度：2.0±0.002mv/v 安全过载：150%F.S综合误差：±0.02%F.S 极限过载：200%F.S 蠕变：±0.02%F.S推荐激励电压：10～12V(DC)零点平衡：±1%F.S最大激励电压：15V零点温度影响：±0.02%F.S/10℃密封等级：IP67输出温度影响：±0.02%F.S/10℃材质：铝合金输入电阻：405±5Ω电缆：线长：0.3～3m；直径：￠4mm 输出电阻：350±3Ω输入+：红；输入-：黑；输出+：绿；输出-：白这种传感器主要的应用领域是电子计价秤、计重秤等小台面电子秤。
它的外观是这样的。
这个实验里首先对这样一款传感器进行仿真，然后设计一个接口电路，使其具有测量压力（重量）的功能。
电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随着压力的变化而变化。
对于金属导体，导体变化率△R/R的表达式为:△ R/R ≈(1＋2μ)ε式中μ为材料的泊松系数；ε为应变量。
通常把单位应变所引起电阻值相对变化称作电阻丝的灵敏系数。
对于金属导体，其表达式为:K＝△R/R＝(1＋2μ)所以△R/R＝Kε。
在外力作用下，应变片产生变化，同时应变片电阻也发生相应变化。
当测得阻值变化为ΔR时，可得到应变值ε，根据应力与应变关系，得到应力值为:σ＝Eε式中：σ为应力；ε为应变量（为轴向应变）；E为材料的弹性模量（kg／mm2）。
又知，重力G与应力σ的关系为G＝㎎＝σs 。
式中：G为重力；S为应变片截面积。
如何解决单片机的抗干扰问题
如何解决单片机的抗干扰问题随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。
然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。
这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。
单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。
因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。
1 干扰对单片机应用系统的影响1.1测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。
特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。
1.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。
若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
1.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。
但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
1.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。
若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。
由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
2 如何提高我们设备的抗干扰能力2.1 解决来自电源端的干扰。
计算机控制技术-试题-总结讲解学习
学习-----好资料1. 若连续信号的最高频率为「max,按采样定理要求，采样频率“应>=2 5 _。
2. 通常在传感器与A/D之间加入调理电路的目的是使模拟输入电压满足A/D转换量程要求_______________ 。
3. 计算机控制系统的输入与输出信号主要分为数字信号与模拟信号。
4. 计算机控制系统的工作过程可归纳为以下三步：实时数据采集、实时控制决策、实时输出控制。
5. 共模干扰的抑制方法主要有：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。
6. 一般数控系统组成包括：输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。
7. 控制系统的四大要素是：给定量、执行机构、控制对象以及被控量。
8. 传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A/D转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中，对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有线性化处理、标度变换和系统误差的自动校准。
9. 计算机控制中的数字PID控制算法有数字PID位置型控制算法和数字PID增量型控制算法两种基本形式。
10. 经常采用的软件抗干扰技术包括：数字滤波技术、开关量的软件抗干扰技术___________________ 、指令冗余技术____ 、软件陷阱技术等。
11. 采用差分放大器作为信号前置放大是抑制串模干扰的方法之一。
12. 通常把叠加在被测信号上 ____________ 的干扰信号称为串模干扰。
13. 若信号的动态范围为N,计算机字长n > log2 (1+N) _____________ 。
1、计算机控制系统由计算机和被控对象(或生产过程)两部分组成。
计算机控制系统的基本工作原理可以归纳为：实时数据处理、实时监督决策、实时控制及输出。
3、若3 max为被采样的连续信号的最高频率，根据香农采样定理，采样周期必须满足T< n /3 max4、人机接口的作用:一是输入程序或数据，完成各种操作控制；二是显示生产过程的工艺状况与运行结果。
基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计
基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计随着智能化技术的不断发展，人们越来越关注智能系统的搭建，传感器技术的应用也越来越广泛，单片机技术更是在这个背景下广受关注。
在实现智能传感器的联网和信息处理方面，CAN总线作为一种主要网络协议，已经被广泛应用。
在这种情况下，智能传感器必须具有相应的CAN总线接口设计。
本文将介绍基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计。
1、 CAN总线介绍CAN（Controller Area Network）总线是一种串行通信协议，主要用于多个控制节点之间的实时数据传输。
CAN总线的通讯速度高，误码率低，具有自适应性等特点。
CAN总线的应用包括工业控制系统、汽车电子控制系统等。
2、硬件设计原理基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计需要根据自己的实际需求进行选择。
以STM32单片机为例，STM32单片机的CAN总线接口包括CAN1和CAN2，这两个接口在硬件电路上都有Rx和Tx引脚和节点电阻。
3、硬件设计流程（1）选择STM32单片机在选取单片机的时候，需要根据实际应用场景来选择。
STM32单片机有许多系列，每个系列又有不同的型号，不同型号的单片机内置了不同的外设，需要根据实际需求进行选择。
同时，要根据芯片性价比、性能、功耗等因素进行考虑。
（2）CAN总线选择在硬件设计中，需要选择CAN总线芯片，这个芯片需要支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，并且需要支持高速通讯。
同时，要注意芯片的封装和额定工作温度等特性。
（3） CAN总线硬件连接在硬件连接中，需要将CAN总线芯片的Rx和Tx引脚和单片机的CAN1或CAN2接口相连，同时还需添加适当的电流限制电阻和终端电阻。
（4） CAN总线软件调试最后，需要对硬件电路进行软件调试，包括使用标准的CAN总线协议进行通信、CAN总线的数据传输、接收和发送数据、调试CAN中断等。
4、总结基于单片机的智能传感器CAN总线接口硬件设计需要根据实际需求进行选择，在硬件设计中需要选择合适的单片机、CAN总线芯片，并进行正确的硬件连接。
光电传感器的设计
光电传感器的设计首先是选择适合的光敏元件。
光敏元件是光电传感器的核心组成部分，它决定了传感器的灵敏度和响应速度。
常见的光敏元件包括光电二极管、光敏电阻和光电二极管等。
在选择光敏元件时，需要考虑到使用环境的光照强度范围和波长范围，选择合适的光敏元件来匹配。
其次是设计光路。
光路设计主要是确定光线从光敏元件接收到的路径。
一般来说，光路包括了光源、物体、光敏元件和光路长度等部分。
在设计光路时，需要考虑到光源的选择、光线的衍射和散射以及光敏元件的位置等因素。
合理的光路设计可以提高传感器的稳定性和灵敏度。
接下来是设计电路。
电路设计主要是负责将光敏元件接收到的光信号转换成电信号，以方便后续的处理和分析。
电路设计包括前端放大电路、滤波电路和输出电路等部分。
在设计电路时，需要注意选择合适的放大器和滤波器来增强信号和降低噪声。
同时，还需要考虑功耗、稳定性和尺寸等方面的因素。
此外，还需要考虑到光电传感器的安装和使用便捷性。
光电传感器通常需要与外部设备进行连接和协作使用，因此需要设计合适的接口和通信协议。
同时，还需要考虑到传感器的灵敏度调节和校准等功能，以便用户可以根据实际需求进行调整和优化。
在光电传感器的设计过程中，还需要进行实验和测试，以验证设计的可行性和性能。
实验测试可以通过建立合适的测试平台和测试方法来进行。
常见的测试指标包括灵敏度、响应时间、动态范围和线性度等。
通过测试，可以对设计进行优化和改进，以获得更好的性能和稳定性。
总之，光电传感器的设计是一个综合性的工程，需要综合考虑光敏元件的选择、光路设计、电路设计和系统集成等方面的因素。
通过合理的设计和测试，可以获得高性能和可靠的光电传感器。
hx711中文资料
HX711中文资料一、HX711简介1. 高分辨率：24位ADC，能够精确地测量微小的重量变化。
2. 低功耗：在正常工作模式下，功耗仅为1.5毫安。
3. 简单的接口：采用SPI数字接口，方便与各种微控制器（如51、AVR、PIC等）相连。
4. 内置稳压电路：支持2.7V至5.5V的宽电压范围，适应不同场景需求。
5. 抗干扰能力强：具有优异的电磁兼容性和温度稳定性。
二、HX711核心参数1. 输入通道：两个差分模拟输入通道，可接桥式传感器或直接接入传感器。
2. 采样率：10SPS至80SPS可调，可根据实际需求选择合适的采样率。
3. 精度：最高±0.0015%FS（满量程）4. 量程：±20mV至±80mV，可根据传感器类型和量程进行配置。
5. 工作温度：40℃至+85℃三、HX711引脚说明1. VCC：电源输入，2.7V至5.5V。
2. GND：地线。
3. A：模拟输入端，接传感器正端。
4. B：模拟输入端，接传感器负端。
5. C：传感器激励端，输出高电平时，为传感器提供激励电流。
6. D：传感器激励端，输出低电平时，为传感器提供激励电流。
7. E：数字输出端，用于接收外部时钟信号。
8. PD_SCK：串行时钟输入，用于控制AD转换和数据输出。
9. DOUT：串行数据输出，输出AD转换结果。
10. GN：增益选择端，接VCC时为128倍增益，接GND时为64倍增益。
四、HX711应用电路1. 电源电路：为HX711提供稳定的电源输入，确保其正常工作。
2. 传感器接口：将传感器与HX711的A、B、C、D引脚相连，实现信号输入。
3. 微控制器接口：通过SPI接口将HX711与微控制器相连，实现数据传输和控制。
4. 去耦电路：在电源输入端加入滤波电容，提高电路的抗干扰能力。
五、HX711编程基础1. 初始化设置将PD_SCK引脚设置为高电平，确保HX711处于待机状态。
电子工程与智能传感器设计考核试卷
B.数模转换（D/A转换）
C.信号放大
D.信号滤波
8.在无线通信中，以下哪个单位用于描述频率？（）
A.赫兹（Hz）
B.分贝（dB）
C.纳特（nT）
D.米（m）
9.以下哪种传感器最适用于温度监测？（）
A.光电传感器
B.热电偶
C.压力传感器
D.红外传感器
10.在智能传感器中，用于执行数据处理的硬件单元是？（）
A.集成度高
B.可靠性高
C.成本低
D.易于远程监控
2.以下哪些是常见的数字传感器输出信号的形式？（）
A.模拟电压
B.数字代码
C.脉冲宽度调制
D.频率
3.以下哪些传感器可以用于旋转角度的测量？（）
A.光电编码器
B.磁电编码器
C.倾角传感器
D.压力传感器
4.在电子设计中，以下哪些是PCB布局时需要考虑的因素？（）
1.智能传感器通常由敏感元件、信号调理电路和________组成。
（）
2.在电子工程中，________是衡量电路对交流电信号的响应能力的指标。
（）
3.传感器灵敏度是指传感器输出量变化与输入量变化之间的________关系。
（）
4.常见的传感器接口协议包括I2C、SPI和________。
（）
5.在智能传感器中，________用于存储程序代码和常数数据。
A.微控制器
B.数字信号处理器（DSP）
C.专用集成电路（ASIC）
D.传感器本身
14.以下哪些因素影响智能传感器的响应时间？（）
A.传感器类型
B.信号调理电路
C.微处理器的处理速度
D.数据存储速度
《机电液一体化基础》课程教学大纲
《机电液一体化基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0311课程中文名称:机电液一体化基础课程英文名称：Fundamenta1sofE1ectromechanica1-hydrau1icIntegrationTechno1ogy课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：机械设计及其自动化专业本课程的前导课程：机械类基础课程、控制工程，电工电子。
一、课程简介本课程是机械类本科生，尤其是机电一体化方向学生的主要专业可之一。
其目的是培养学生综合运用所学的机械和电子技术的能力，使学生对前3年的知识能够记忆不得理解，并学会灵活应用。
培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
本课程的教学目的就是使学习者了解机电一体化的基本知识和共性关键技术，通过专业课教学及相应实践教学环节，使学生真正了解和掌握机电一体化的重要实质及机电一体化设计的理论和方法,从而能够灵活地综合运用这些技术进行机电一-体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力结构的机电一体化。
二、教学基本内容和要求第一章机械系统课程教学内容：1.1.机械系统建模中基本物理量的描述：1.2s机械系统中的制动与加速控制：课程的重点、难点：质量和惯量的转化、弹性系数的转化、减速齿轮传动链中基本物理量的计算。
转动惯量、力矩及其动力学关系机械系统的制动控制、机械传动中的计算。
课程教学要求：了解：建模技术的一般理论和方法，机械传动系统模型的建立。
理解：建模技术的一般理论和方法，电器控制系统模型的建立，液压、气压装置及系统模型结合先修课程进行简单的介绍。
掌握：传动系统设计中的齿轮和滚动丝杠间隙消除的基本理论和常用方法；滚动及塑料导轨的基本结构和使用方法；执行机构中的微动机构和特种执行机构。
第二章机电一体化中集成电路的作用课程教学内容：2.1、集成电路的应用基础课程的重点、难点：触发器、计数器、编码器与译码器的工作原理与应用，常用的模数转换芯片的原理与应用、多路模拟开关的原理。
接口防护措施总结
xx接口防护措施总结关键字：xx 接口防护xx是IDU系列产品的低端产品，定位于替代SDU的部分低端市场，主要用于接入网、小模块局、微站等市场，同时兼顾部分户外基站市场的需求xx包含很多接口，其中包括电源输入端口、串口、模拟量输入端口、E1端口、传感器电源输出端口、网口、USB口、I2C口等。
如果不进行端口保护，外部危险信号就会通过端口直接引入而造成器件的损坏，特别是电源端口、网口和E1端口等，还会引入雷电信号。
xx根据其端口的自身特点进行了一些保护措施，现在对各个端口保护措施进行分析说明。
1. 电源输入端口图1 电源输入端口输入电源电压为直流20V-60V。
根据电源输入端的特点，防护措施包括防雷、防浪涌、以及过流、防反接等。
①防雷或防浪涌冲击的措施采用压敏电阻通过放电管接地的方式进行雷击保护，压敏电阻型号为S20K60。
它的防雷电压为85V，可以防护6.5kA的雷电。
如图1，采用R152和R151与放电管G1连接来防护共模雷，其中放电管G1可以缩短压敏的泄放通道。
R149用来防护差模雷，不采用R152和R151串联的方式来滤除差模雷，是因为这两个压敏电阻串联后的防雷电压为170V，这样将无法滤除85V～170V之间的差模雷。
②过流保护措施电源保护电路在正级输入端串联保险丝F1来进行过流保护，当电流太大时，保险丝熔断来对单板进行保护。
③防反接保护措施在电源的负极串入二极管D66通过它的单向导电性能来实现电源的反接保护。
当电源极性反接时，电路不工作，单板不损坏。
④电源滤波图1中，C139、C154、L26、C140、C141、C158组成了电源滤波器，它对滤除差模噪声和共模噪声都有一定的效果。
共模电感L26在滤除差模噪声的同时对共模噪声有显著效果，同时，C140、C141也是滤除共模噪声，其选用为0.022微法的陶介电容，有较好的高频特性。
2. 以太网输入端口以太网接口作为一种宽带网的基本通信接口在产品中得到了大量应用。
基于单片机的防盗报警系统的设计
基于单片机的防盗报警系统的设计在当今社会，安全问题始终是人们关注的焦点。
无论是家庭、办公室还是商业场所，都需要有效的防盗措施来保护财产和人员的安全。
基于单片机的防盗报警系统以其成本低、性能可靠、易于实现等优点，成为了众多防盗方案中的热门选择。
一、系统总体设计本防盗报警系统主要由传感器模块、单片机控制模块、报警模块和电源模块等部分组成。
传感器模块负责检测是否有非法入侵行为，将检测到的信号传输给单片机控制模块。
单片机控制模块对传感器传来的信号进行处理和判断，如果判断为非法入侵，则控制报警模块发出警报。
电源模块为整个系统提供稳定的电源供应。
传感器的选择至关重要，常见的有红外传感器、门磁传感器等。
红外传感器能够检测人体发出的红外线，当有人进入检测区域时，传感器会输出信号。
门磁传感器则安装在门窗上，当门窗被非法打开时，传感器状态改变并输出信号。
单片机作为系统的核心，需要具备一定的处理能力和接口资源。
例如，常用的 STC89C52 单片机，具有丰富的 I/O 口和定时器资源，能够满足本系统的需求。
报警模块可以采用声音报警和灯光报警相结合的方式。
声音报警可以使用蜂鸣器，发出响亮的警报声；灯光报警则可以使用 LED 灯，通过闪烁来引起注意。
二、硬件设计1、传感器接口电路传感器输出的信号通常比较微弱，需要经过放大、滤波等处理后才能被单片机识别。
例如，对于红外传感器，可以使用运算放大器搭建放大电路，将传感器输出的微弱信号放大到合适的幅度。
同时，还需要使用滤波电容来去除信号中的噪声。
2、单片机最小系统单片机最小系统包括单片机芯片、晶振电路和复位电路。
晶振电路为单片机提供时钟信号，使其能够正常工作。
复位电路则用于在系统出现异常时，将单片机恢复到初始状态。
3、报警电路蜂鸣器驱动电路可以使用三极管来实现。
通过单片机的 I/O 口输出高低电平，控制三极管的导通与截止，从而驱动蜂鸣器发声。
LED 灯报警电路则直接将 LED 灯连接到单片机的 I/O 口，通过控制 I/O 口的电平来实现灯光闪烁。
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传感器接口电路的抗干扰设计
陈海燕 陈 荡
蚌埠日月仪器研究所 安徽省蚌埠市 233010
陈 宏
蚌埠高等专科学校 安徽省蚌埠市 233000
【摘要】提出了传感器小信号处理时存在影响精度的来自三方面的干扰问题:局部产生;子系统内部的耦合;外部产生,并讨论了设计电路时相应的解决办法。
关键词:低电平测量 干扰 抑制
1 引言
凡是传感器接口电路都存在小信号处理问题。
因为传感器的输出一般都是小信号,将其精确地放大到所需要的信号(如0～5V),并能达到所需要的技术指标,就必须注意到电路图上未表示出来的某些问题,即抗干扰问题。
在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前,有必要进行讨论。
干扰可粗略地分为3个方面:
(1)局部产生(即不需要的热电偶);
(2)子系统内部的耦合(即地线的路径问题);
(3)外部产生(即电源频率的干扰)。
2 局部产生误差的消除
在低电平测量中,对于在信号路径中所用的(或构成的)材料必须给予严格的注意,在简单的电路中遇到的焊锡、导线以及接线柱等都可能产生实际的热电势。
由于它们经常是成对出现,尽量使这些成对的热电偶保持在相同的温度下是很有效的措施,为此一般用热屏蔽、散热器、沿等温线排列或者将大功率电路和小功率电路分开等办法,其目的是使热梯度减到最小,两个不同厂家生产的标准导线(如镍铬一康铜线)的接点可能产生0.2 V/℃的温漂,这相当于高精度低漂移的运放管(OP-27CP)的温漂,而为斩波放大器(7650CPA)温漂的两倍。
虽然采用插座开关、接插件、继电器等形式能使更换电器元件或组件方便一些,但缺点是可能产生接触电阻、热电势或两者兼而有之,其代价是增加低电平分辨力的不稳定性,也就是说它比直接连接系统的分辨力要差,精度要低,噪声增加,可靠性降低,因此在低电平放大中尽可能地不使用开关、接插件是减少故障,提高精度的重要措施。
在微伏信号放大电路中焊锡也可能成为低电平的故障,因为在焊锡的焊点上也产生热电势,在微伏电平的输入电路中应采用特殊的低温焊锡,比如kester1544型焊锡,甚至还有这样的例子,必须在一条线路中仔细地切断一处,再用焊锡接起来用于补偿另一条线路中搭接处或焊锡点所产生的热电势。
3 接地问题及其处理办法
在低电平放大电路中合理“接地”是减少“地”噪声干扰的重要措施,必须予以特别注意。
当使用单电源供给多只传感器时,其连接方法应如图1所示那样连接,以尽量减少接地电阻引进的干扰,若供电电源的压降必须减到最小,则电源“高”端导线也可按相似的方法接线。
图1
包括有多个电源和多个传感器的系统则需要考虑得更多一些,通常不管电源是谁供给,将地线汇集到公共点,然后和系统的公共端接在一起,如图2,所有电源1的负载都回到电源1公共端,所有的电源2负载都回到电源2的公共端,最后用一条粗导线将公共端连在一起。
在多电源系统中,可能需要进行判断性试验,确定地线接法,以达到最佳的解决方案。
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第4期 使用与维护
收稿日期:1999-01-10
图2
数字地线通常有很大的噪声而且有大的电流尖峰,所有的模拟公共地线应该和数字公共地线分开走线,然后只在一点汇集在一处,如图3,这种接法使模拟和数字(包括转换器的数字电源)地线间的公共阻抗最小。
图3
除了直流和低频地线问题外,还有快速变化的交流电压的耦合以及从高电平电路对低电频电路通过公共的电源和连线的阻抗产生的瞬态信号,这种信号另一个可能的耦合途径是由于许多内补偿的集成运算放大器没有公共接地点,如果积分器输出的参考点接到电源一端就会使得输出随电源而波动,这些都需要适当地接入电容器以便旁路掉调制在较慢的模拟电路上的高频信号,并要求此电容直接从放大器的电源端子接到低阻抗的公共点。
图4说明这样一种方法,它应用于模拟输出运算放大器对于数/模转换器数字驱动噪声的去耦。
如果旁路电容随意地直接接到电源的两根母线之间,旁路电容起不到应有的作用,甚至还可能有害,它从“不干净”的地到“清洁”的V s,为噪声提供低阻抗的交流通路。
图4 4 外部和本机干扰的消除
交流信号可以通过分布电容和电感耦合到低电平模拟电路上,直流高压经过漏电导可以耦合到高阻抗的输入端,这些都可能引入干扰,通过适当的布局元件,屏蔽和防护可以消除这些干扰。
元件的适当布局包括在高能量和低能量之间以及数字电路和模拟电路之间保持尽可能大的距离,而在地线之间的连线要求尽可能短。
屏蔽包括静电和电磁屏蔽。
电源变压器产生的干扰场是熟知的,而且是不好说明的干扰源,可以采用屏蔽式变压器或者将电源放到远离敏感电路的地方。
但同一个电路既需要靠近变压器中心抽头以达到高质量的接地,但它又可能受到强磁场的干扰,必要时要通过试验的方法来确定合理布局。
对于50Hz电源的静电和电磁干扰可以采取使环路面积减到最小,或者使用双绞线以及在低频电路中限制频带等方法控制。
通常必须用个小屏蔽盒包围着放大器或一个部件以防止系统本身的电磁场或能量辐射的干扰,另一种必须考虑的屏蔽形式是对发热点和热梯度进行热屏蔽,还应该考虑在一个系统中高功耗部分和低电平部件之间位置的关系,必须保证元器件不要暴露在通风和温度分布不均匀的地方。
防护是一种用以防止交流或者直流漏电而降低电路性能的技术,防护层是一个导电表面,通常放在靠近输入端或电路中易于接受杂散电流的其它部位,防护层由低阻抗的电路将它举到非常接近于被保护电压的电位。
如果防护层安放适当,则杂散的漏电流被防护层吸收,这种技术在直流放大中特别显得重要(如7650斩波自稳零放大器)。
5 结束语
总之,接口电路的防干扰问题是得到高质量信号的重要措施之一,传感器(以应变式为例)的输出信号越低,接口电路的放大元件的选择、以及防干扰措施要求越严格;但要求传感器的输出信号大,又会影响传感器输出的非线性等特性,这是矛盾的,在实际运用中应考虑在线性度允许的条件下,尽可能地提高传感器的输出灵敏度,包括增加电桥桥压等措施,一般情况下传感器的输出灵敏度可达到1～3mV/V,不希望以降低传感器的灵敏度来换取接口的其它技术指标的提高。
40 仪表技术与传感器1999年。