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      剖析計算機通信和控制系統論文

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      剖析計算機通信和控制系統論文

      論文關鍵詞:計算機通信控制系統

      論文摘要:隨著高新技術的不斷開發,數字通信及控制技術也在飛速發展,計算機通信及控制技術得到了廣泛應用,針對各種情況探討了保證計算機通信與控制系統可靠運行的措施。

      1在設計計算機通信與控制系統時要注意以下事項

      (1)在對計算機通信與控制系統設計和配置時,要注意到系統的結構要緊湊,布局要合理,信號傳輸要簡單直接。

      在計算機通訊與控制系統的器件安裝布局上,要充分注意到分散參數的影響和采用必要的屏蔽措施:對大功率器件散熱的處理方法;消除由跳線、跨接線、獨立器件平行安裝產生的離散電容、離散電感的影響,合理利用輔助電源和去耦電路。

      (2)計算機通信與控制系統本身要有很高的穩定性。

      計算機通信與控制系統的穩定性,一方面取決于系統本身各級電路工作點的選擇和各級間的耦合效果。特別是在小信號電路和功率推動級電路的級間耦合方面,更要重視匹配關系。另一方面取決于系統防止外界影響的能力,除系統本身要具有一定的防止外界電磁影響的能力外,還應采取防止外界電磁影響的措施。

      (3)算機通信與控制系統防止外界電磁影響的措施,應在方案論證與設計時就給予充分考慮。

      例如數字信號的采集傳輸,是采用脈沖調制器還是采用交流調制器,信號在放大時采用幾級放大器,推動司服系統工作時采取何種功放,反饋信號的技術處理及接入環節,電路級間隔離的方法,器件安裝時連接和接地要牢固可靠,避免接觸不良造成影響,機房環境選擇和布局避免強電磁場的影響等。

      2排除電源電壓波動給計算機通信與控制系統帶來的影響

      計算機通信與控制系統的核心就是計算機,計算機往往與強電系統共用一個電源。在強電系統中,大型設備的起、停等都將引起電源負載的急劇變化,也都將會對計算機通信與控制系統產生很大的影響;電源線或其它電子器件引線過長,在輸變電過程中將會產生感應電動勢。防止電源對計算機通信與控制系統的影響應采取如下措施:

      (1)提高對計算機通信與控制系統供電電源的質量。

      供電電源的功率因數低,對計算機通信與控制系統將產生很大的影響,為保證計算機通信與控制系統穩定可靠的工作,供電系統的功率因數不能低于0.9。

      (2)采用獨立的電源給計算機通信與控制系統供電。

      應對計算機通信與控制系統的主要設備配備獨立的供電電源。要求獨立供電電源電壓要穩定,無大的波動;系統負載不能過大,感性負載和容性負載要盡可能的少。

      (3)對用電環境惡劣場所采取穩壓方法。

      對計算機等重要設備采用UPS電源。在穩壓過程中要采用在線式調壓器,不要使用變壓器方式用繼電器接頭來控制的穩壓器。

      3防止由于外界因素對供電電源產生的傳導影響

      由于外界因素對電源產生的傳導影響要采取以下措施。

      3.1采用磁環方法

      (1)用磁環防止傳導電流的原理。

      磁環是抑制電磁感應電流的元件,其抑制電磁感應電流的原理是:當電源線穿過磁環時,磁環可等效為一個串接在電回路中的可變電阻,其阻抗是角頻率的函數。

      即:Z二f/(ω)

      從上式可以看出:隨著角頻率的增加其阻抗值再增大。

      假設Zs是電源阻抗,ZL是負載阻抗,ZC是磁環的阻抗,其抑制效果為:

      DB=20Lg[(Zs+ZL+ZC/(ZS+ZL)]

      從上述公式中可以看出,磁環抑制高頻感生電流作用取決于兩個因素:一是磁環的阻抗;另一個是電源阻抗和負載的大小。

      (2)用磁環抑制傳導電流的原則。

      磁環的選用必須遵循兩個原則:一是選用阻抗值較大的磁環:另一個是設法降低電源阻抗和負載阻抗的阻值。

      3.2采用金屬外殼電源濾波器消除高頻感生電流,特別是在高頻段具有良好的濾波作用

      電源濾波器的選取原則

      對于民用產品,應在100KHZ一30MHZ這一頻率范圍內考慮濾波器的濾波性能。軍用電源濾波器的選取依據GJBl51/152CE03,在GJBl51/152CE03中規定了傳導高頻電流的頻率范圍為15KHZ-50MHZ。

      4抑制直流電源電磁輻射的方法

      4.1利用跟隨電壓抑制器件抑制脈沖電壓

      跟隨電壓抑制器中的介質能夠吸收高達數千伏安的脈沖功率,它的主要作用是,在反向應用條件下,當承受一個高能量的大脈沖時,其阻抗立即降至很低,允許大電流通過,同時把電壓箝位在預定的電壓值上。利用跟隨電壓抑制器的這一特性,脈沖電壓被吸收,使計算機通信與控制系統也減少了脈沖電壓帶來的負面影響。

      4.2使用無感電容器抑制高頻感生電流

      俗稱“隔直通交”是電容器的基本特性,通常在每一個集成電路芯片的電源和地之間連接一個無感電容,將感生電流短路到地,用來消除感生電流帶來的影響,使各集成電路芯片之間互不影響。

      4.3利用陶瓷濾波器抑制由電磁輻射帶來的影響

      陶瓷濾波器是由陶瓷電容器和磁珠組成的T型濾波器,在一些比較重要集成電路的電源和地之間連接一個陶瓷濾波器,會很好起到抑制電磁輻射的作用。

      5防止信號在傳輸線上受到電磁幅射的方法

      (1)在計算機通信與控制系統中使用磁珠抑制電磁射。

      磁珠主要適用于電源阻抗和負載阻抗都比較小的系統,主要用于抑制1MHZ以上的感生電流所產生的電磁幅射。選擇磁珠也應注意信號的頻率,也就是所選的磁珠不能影響信號的傳輸,磁珠的大小應與電流相適宜,以避免磁珠飽和。

      (2)在計算機通信與控制系統中使用雙芯互絞屏蔽電纜做為信號傳輸線,屏蔽外界的電磁輻射。

      (3)在計算機通信與控制系統中采用光電隔離技術,減少前后級之間的互相影響。

      (4)在計算機通信與控制系統中要使信號線遠離動力線;電源線與信號線分開走線。輸入信號與輸出信號線分開走線;模擬信號線與數字信號線分開走線。

      6防止司服系統中執行機構動作回饋的方法

      6.1RC組成熄燼電路的方法

      用電容器和電阻器串聯起來接入繼電器的接點上,電容器C把觸點斷開的電弧電壓到達最大值的時間推遲到觸點完全斷開,用來抑制觸點間放電。電阻R用來抑制觸點閉合時的短路電流。

      對于直流繼電器,可選取:

      R=Vdc/IL

      C=IL*K

      式中,Vdc:直流繼電器工作電壓。

      I:感性負載工作電流。

      K二0.5-lЧF/A

      對于交流繼電器,可選取:

      R>0.5*UrmS

      C二0.002-0.005(Pc/10)ЧF

      式中,Urms:為交流繼電器額定電壓有效值。

      Pc:為交流繼電器線圈負載功率。

      6.2利用二極管的單向導電特性

      二極管加電阻與負載并接起來,當切斷電源的瞬間,由于反電動勢產生的電流,流過與負載并聯的二極管,并在負載電阻上消耗掉感應負載所產生的能量,這種結構的電路一般要求二極管的反向電壓為電源電壓的10倍以上。

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