【導讀】近幾年來隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、清潔能源等行業(yè)的興起以及制造行業(yè)自動化升級的需求，自動化、信息化的產(chǎn)品展現(xiàn)出了巨大的市場潛力。多通道信號采集技術(shù)被廣泛應用于上述行業(yè)，作為控制系統(tǒng)的“千里眼”和“順風耳”。
以工業(yè)自動化控制系統(tǒng)為例，控制系統(tǒng)需要通過多路的信號采集來對現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)進行判斷和控制，這些參數(shù)包括設(shè)備的各種運行數(shù)據(jù)，如工作電壓、電流、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等運行數(shù)據(jù)以及關(guān)鍵部件溫濕度等各類環(huán)境參數(shù)。
但在實際的工業(yè)現(xiàn)場中，伴隨著大量設(shè)備的運行，還會產(chǎn)生許多有害的干擾。主要是浪涌、群脈沖以及一些高頻的電磁信號。這些干擾信號通過現(xiàn)場設(shè)備上的傳感器耦合到控制系統(tǒng)，會對現(xiàn)場的信號采集產(chǎn)生嚴重干擾，輕則影響采樣精度，造成錯誤報警，嚴重的話會直接損壞控制系統(tǒng)。
該如何消除干擾信號對控制系統(tǒng)的影響？
要消除干擾信號對控制系統(tǒng)的影響，通常用以下的方法改善：
1、首先是要保證傳感器到控制系統(tǒng)的物理隔離，阻斷干擾信號到控制系統(tǒng)的耦合路徑，其常用的方法是通過信號隔離模塊來實現(xiàn)傳感器到控制系統(tǒng)的物理隔離；
2、其次是對現(xiàn)場干擾源的處理，通過排查確定干擾源，一般一些大能量設(shè)備的開關(guān)導致的dV/dt或者dI/dt，進而造成電磁干擾，設(shè)法對干擾源進行處理，其實對現(xiàn)場設(shè)備而言難度是較大的；
3、最后也可以通過濾波的方式使干擾信號的大部分能量不經(jīng)過控制系統(tǒng)，同樣可以改善系統(tǒng)的抗干擾特性。
多通道信號采集中信號隔離方案
多通道信號采集中信號隔離方案框圖
應用解決方案如上圖所示，是在多通道信號采集中較為經(jīng)濟且可靠的一種信號隔離的方法。控制系統(tǒng)中的MCU通過多路選擇開關(guān)4052對現(xiàn)場各傳感器采集的電信號進行選擇選通，然后通過信號隔離模塊進行電壓/電流信號的隔離傳輸，然后再由ADC進行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。多路選擇開關(guān)4052的選通信號通過光耦OP1、OP2來實現(xiàn)，4052以及光耦驅(qū)動均通過信號隔離模塊進行供電，無需再單獨設(shè)計隔離電源。
其中信號隔離模塊采用的是TE_T/TN_T，它是金升陽科技所開發(fā)的電壓信號調(diào)理模塊系列，具有高集成度、高精度、高可靠性、小體積以及表貼封裝等特點。因為集成了信號處理、信號隔離以及電源隔離功能，可以使用戶在進行電路設(shè)計時更為方便，減少了設(shè)計、調(diào)試的問題。信號輸入以及輸出滿足2000VAC的電氣隔離電壓，可以輕松應對大部分的工控應用領(lǐng)域，pF級的隔離電容可以有效阻斷干擾信號的能力傳遞。此外具有極低的線性誤差0.04%typ以及極低紋波噪聲20mVtyp，其21*14.5*6.4mm的小體積表貼式封裝可以滿足客戶的SMT工藝。廣泛應用于高精度信號隔離處理的應用領(lǐng)域、尤其是煤礦、電力、風電等領(lǐng)域。
四、小結(jié)
多通道信號采集技術(shù)應用廣泛，金升陽結(jié)合自身技術(shù)平臺優(yōu)勢和自主創(chuàng)新能力，針對其信號干擾問題提供完整電源解決方案，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。
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