熱量表抗干擾技術
發布時間：2014-03-12瀏覽次數：1118返回列表
熱量表抗干擾技術
本文從硬件、軟件及印制電路板的設計三方面闡述了熱量表的抗干擾措施。在硬件方面論述了系統供電、流量計的選取；軟件方面論述了“看門狗”技術和軟件數字濾波；印刷電路板抗干擾設計論述了電源線和地線的處理、模擬電路與數字電路處理、電容的布局和印刷電路板尺寸和元器件、連線的布置。這樣熱量表的抗干擾能力能顯著提高，熱量表的實用性大大增強。
熱量表是一種計量熱量的裝置，其能夠顯示采暖用戶所用熱量的多少，用戶可以根據所用的熱量繳費，以實現采暖用戶計量收費的目標，因此該表的使用和推廣對于節約能源和改革供熱系統，提高供熱系統的能量有效利用率起到巨大的促進作用。但是，目前我國部分地區水質很差，對熱量表的元器件具有破壞性的作用。這樣，供熱系統怎樣去除干擾就顯得特別重要了。針對干擾源和干擾的傳播途徑，采用恰當的軟硬件抗干擾技術是提高單片機系統可靠性的重要手段。
一、硬件抗干擾設計
通過合理的硬件設計能有效抑制干擾源，切斷干擾傳播通道。只要合理地設置與選擇相關參數，硬件抗干擾技術就能抑制系統的大部分干擾。
1.系統供電的抗干擾設計
由于大部分熱量表采用電池供電，電池本身有高頻噪聲，干擾系統的正常運行。因此消除電源干擾對于保證系統可靠運行尤為重要，在熱量表的設計中可以采取兩種措施：一是，可以采用TI公司的TPS76350型穩壓芯片，這使電源供電的穩定性性大大提高；二是，可以在電路板上每個IC芯片的電源和地之間接都連接電容進行退耦，消除電源中的高頻干擾和低頻干擾。
2.渦輪流量計的抗干擾設計
為了保證渦輪傳感器輸出的脈沖信號有足夠的靈敏度，在配置信號傳輸線時，應注意以下方面：，限制信號線的大長度；第二，信號傳輸線應采用屏蔽電纜，防止外部的感應噪聲，傳輸線屏蔽接地，傳輸線不能靠近強點設備。第三，在脈沖信號進入單片機時進行光耦隔離。
二、軟件抗干擾設計
通過軟件的可靠性設計，可以降低干擾對熱量表系統工作的影響，確保熱量表中的單片機及時發現因干擾導致程序出現的錯誤，并使系統恢復到正常工作狀態或報警。
1“.看門狗”技術為了解決單片機受到干擾而失控的問題，通常采用程序監視技術，又稱“看門狗”技術，使程序脫離“死循環”。在正常操作期間，一次WDT定時時間到，將產生一次器件復位，讓程序從頭開始重新運行。
2.軟件數字濾波
軟件數字濾波是執行一段程序對采集的數字量通過計算減少干擾信號的幅度，提高信噪比。軟件濾波的常用方法有算數平均值濾波法、中值濾波法、防脈沖干擾平均值法。
三、印刷電路板抗干擾設計
電路板設計的是否合理對系統的抗干擾能力影響很大，故印刷電路板的設計必須遵循一些抗干擾的設計原則，在設計中采取以下抗干擾措施。
1.電源線和地線的處理
在電路板的設計中，應盡量的加寬電源線和地線的寬度，在電路板布線完成后，對底層和頂層進行鋪地處理，把電路板上的元器件需要接地的引腳都和都用覆銅層相連，這樣可大大提高的系統的抗干擾性能。
2.模擬電路與數字電路處理
在電路板的設計中，應將電路中的模擬電路與數字電路加以區分，在PCB制作時，線寬上模擬電路應適當大于數字電路。AD轉換器模擬地與數字地的分布要參考其芯片資料，嚴格按其要求進行布局。
3.電容的布局
電容的布局盡量將退耦電容和濾波電容、旁路電容放置在對應元件的周圍。印制電路板的走線、引腳連線和接線引起電感，其存在會在電源線上引起紋波和毛刺，而在電源和地之間放置一個退耦電容可以有效濾除高頻紋波。
本文分別從硬件和軟件等方面對熱量表系統的抗干擾進行了闡述，這樣能顯著提高熱量表的抗干擾能力，增強熱量表的實用性，為熱量表的廣泛應用奠定了基礎。
北京百思佳特科技有限責任公司
本文從硬件、軟件及印制電路板的設計三方面闡述了熱量表的抗干擾措施。在硬件方面論述了系統供電、流量計的選取；軟件方面論述了“看門狗”技術和軟件數字濾波；印刷電路板抗干擾設計論述了電源線和地線的處理、模擬電路與數字電路處理、電容的布局和印刷電路板尺寸和元器件、連線的布置。這樣熱量表的抗干擾能力能顯著提高，熱量表的實用性大大增強。
熱量表是一種計量熱量的裝置，其能夠顯示采暖用戶所用熱量的多少，用戶可以根據所用的熱量繳費，以實現采暖用戶計量收費的目標，因此該表的使用和推廣對于節約能源和改革供熱系統，提高供熱系統的能量有效利用率起到巨大的促進作用。但是，目前我國部分地區水質很差，對熱量表的元器件具有破壞性的作用。這樣，供熱系統怎樣去除干擾就顯得特別重要了。針對干擾源和干擾的傳播途徑，采用恰當的軟硬件抗干擾技術是提高單片機系統可靠性的重要手段。
一、硬件抗干擾設計
通過合理的硬件設計能有效抑制干擾源，切斷干擾傳播通道。只要合理地設置與選擇相關參數，硬件抗干擾技術就能抑制系統的大部分干擾。
1.系統供電的抗干擾設計
由于大部分熱量表采用電池供電，電池本身有高頻噪聲，干擾系統的正常運行。因此消除電源干擾對于保證系統可靠運行尤為重要，在熱量表的設計中可以采取兩種措施：一是，可以采用TI公司的TPS76350型穩壓芯片，這使電源供電的穩定性性大大提高；二是，可以在電路板上每個IC芯片的電源和地之間接都連接電容進行退耦，消除電源中的高頻干擾和低頻干擾。
2.渦輪流量計的抗干擾設計
為了保證渦輪傳感器輸出的脈沖信號有足夠的靈敏度，在配置信號傳輸線時，應注意以下方面：，限制信號線的大長度；第二，信號傳輸線應采用屏蔽電纜，防止外部的感應噪聲，傳輸線屏蔽接地，傳輸線不能靠近強點設備。第三，在脈沖信號進入單片機時進行光耦隔離。
二、軟件抗干擾設計
通過軟件的可靠性設計，可以降低干擾對熱量表系統工作的影響，確保熱量表中的單片機及時發現因干擾導致程序出現的錯誤，并使系統恢復到正常工作狀態或報警。
1“.看門狗”技術為了解決單片機受到干擾而失控的問題，通常采用程序監視技術，又稱“看門狗”技術，使程序脫離“死循環”。在正常操作期間，一次WDT定時時間到，將產生一次器件復位，讓程序從頭開始重新運行。
2.軟件數字濾波
軟件數字濾波是執行一段程序對采集的數字量通過計算減少干擾信號的幅度，提高信噪比。軟件濾波的常用方法有算數平均值濾波法、中值濾波法、防脈沖干擾平均值法。
三、印刷電路板抗干擾設計
電路板設計的是否合理對系統的抗干擾能力影響很大，故印刷電路板的設計必須遵循一些抗干擾的設計原則，在設計中采取以下抗干擾措施。
1.電源線和地線的處理
在電路板的設計中，應盡量的加寬電源線和地線的寬度，在電路板布線完成后，對底層和頂層進行鋪地處理，把電路板上的元器件需要接地的引腳都和都用覆銅層相連，這樣可大大提高的系統的抗干擾性能。
2.模擬電路與數字電路處理
在電路板的設計中，應將電路中的模擬電路與數字電路加以區分，在PCB制作時，線寬上模擬電路應適當大于數字電路。AD轉換器模擬地與數字地的分布要參考其芯片資料，嚴格按其要求進行布局。
3.電容的布局
電容的布局盡量將退耦電容和濾波電容、旁路電容放置在對應元件的周圍。印制電路板的走線、引腳連線和接線引起電感，其存在會在電源線上引起紋波和毛刺，而在電源和地之間放置一個退耦電容可以有效濾除高頻紋波。
本文分別從硬件和軟件等方面對熱量表系統的抗干擾進行了闡述，這樣能顯著提高熱量表的抗干擾能力，增強熱量表的實用性，為熱量表的廣泛應用奠定了基礎。
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