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智能型框架式斷路器單片機系統的電磁兼容性分

作者: 時間:2012-01-20 來源:網絡 收藏
機系統的抗干擾電路和方法很多,如采用外殼屏蔽技術、電網濾波技術、系統接地技術、合理布線等。本文僅對受到干擾后的快速復位電路、看門狗電路進行分析和討論。

1. 快速可靠的復位電路

  圖1為-簡單的RC上電復位電路,在RC電路充電過程中,RESET端出現正脈沖,從而使單片機復位,這種復位電路中,干擾易串入復位端,一般情況下雖不會造成單片機的錯誤復位,但會引起其內部寄存器的錯誤復位,造成系統誤動。

復位信號是單片機最為敏感的信號之一,為使安全可靠地工作,使復位電路具有快速上電復位、掉電復位等功能,可采用Motorola公司生產的專用復位芯片MC33064/MC33164以及其它公司生產的同類產品構成的復位電路,以提高系統受到干擾后復位的可靠性,圖2所示。

2. 看門狗電路

  為提高的抗干擾性,最好直接選用帶有看門狗電路的單片機較好,它可以通過用戶編程來選擇硬件看門狗或軟件看門狗,通過用戶程序對看門狗計數器進行系統復位操作。

內部不帶看門狗電路的單片機,可以設計外接看門狗電路,如圖3所示。

  圖中將555接成一個多諧振蕩器,計數為16進制,當數到第8個脈沖時,Q端輸高電平。利用單片機的一個I/O口控制計數器清零端,只要每次清零的脈沖時間小于8個脈沖周期,Q端就保持低電平,當單片機異常時,計數器不能在8個脈沖內清零,則Q端輸出高電平,使單片機系統復位。

五、 單片機系統的軟件抗干擾措施

1. 單片機中I/O電路刷新

  在單片機結構中,I/O電路一般靠近管芯邊緣,外部的電磁噪聲容易對其邏輯電路產生影響,因此一方面在硬件上采取措施,如對I/O端口加電容進行濾波,另一方面在用戶程序中應定期對I/O中的寄存器進行刷新,以減少由于電磁干擾而產生的誤動作。

2. 采用數字濾波技術

  來自傳感器的信號中常混雜各種頻率的干擾信號,在信號端采用RC低通濾波器可以抑制高頻干擾信號,但對低頻干擾信號的濾波效果較差,而數字濾波技術可以對來自電網的極低頻率的干擾信號進行濾波。數字濾波方法較多,以下僅用均方根法對輸入的電流和電壓數字信號進行處理分析。

  均方根法是根據電工原理中連續周期交流信號的有效值的定義,將連續信號離散化,用數值積分代替連續積分,從而導出有效值與采樣值之間的關系。

有效值的計算公式

利用檢測電路對交流電流和交流電壓信號均勻采樣即將一個周期n等分,則采樣周期 △t=T/n

此時

  這種算法應用于連續周期交流信號時,計算精度高,抗波形畸變能力強,可以連續采樣,減少單片機系統的誤動,提高系統的抗電磁干擾性。采樣流程見下圖。

3. 設置自診斷程序

  為防止單片機系統RAM區的數據被電磁干擾所破壞,可在RAM區內設置檢驗標志,應用自診斷程序定期對這些標志進行檢驗,標志正常時則程序繼續執行,標志不正常時將程序導入初始化地址中,使系統復位。當然這種自診斷僅能對重點RAM內的數據進行診斷,也是一種最初級的自診斷方式。

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