学习资料 单片机电子技术 第14章 传感器应用技术.ppt

河南科技大学机电学院第14章传感器应用技术本章学习要求：1.了解选择传感器时应考虑的因素和步骤；2.了解传感器的供电电源；3.掌握传感器的屏蔽、接地、隔离、布线、灭弧等抗干扰技术。传感器原理及应用14.1传感器的选择14.1.1选择传感器时应考虑的因素（1）与测量条件有关的因素；（2）与传感器性能有关的因素；（3）与使用环境有关的因素；（4）与购买和维护有关的因素。14.1.2选择传感器的一般步骤（1）借助于传感器的分类表和被测量的性质初步确定；（2）借助于常用传感器的比较表、价格表和被测量的测量范围、精度要求、环境要求等确定；（3）借助于传感器的产品目录、样本、手册等确定。第14章传感器应用技术14.2供电电源14.2.1电池对于便携式电子仪器必须采用电池供电，要求其功耗很小。电池有锰干电池、碱性电池、锂电池和镍镉电池等。第14章传感器应用技术14.2.2稳压电源14.3抗干扰技术14.3.1电磁干扰抗电磁干扰技术又称为“电磁兼容技术”。电磁兼容是指传感器或测量装置在其设备的预定场所投入实际运行时，既不受周围电磁环境的影响，又不影响周围的环境，也不发生性能恶化和失误工作，而能按设计要求正常工作的能力。形成电磁干扰的三个要素：向外发送干扰的源——噪声源；传播电磁干扰的途径——耦合通道；承受电磁干扰的受体——受扰设备。来自测控系统内部的无用信号称为噪声，而把来自外部的无用信号称为干扰。工程实践中都称为“干扰”。第14章传感器应用技术1.信噪比通道中有用信号成分与噪声信号成分之比称为信噪比。设有用信号功率为PS，有用信号电压为US，噪声功率为PN，噪声电压为UN，则有常见噪声源：各种放电现象的放电噪声源、电气设备噪声源和固有噪声源。如：自然界雷电、有触点电器、放电管、工业用高频设备、电力输电线、机动车、大功率发射装置、超声波设备等。14.3抗干扰技术2.噪声的耦合方式包括：静电耦合、互感耦合、公共阻抗耦合和漏电流耦合等。减少寄生电容C和等效输入阻抗Z2减小电路的寄生互感M减小公共阻抗Z1和等效输入阻抗Z2增大漏电阻R和减小等效输入阻抗Z214.3抗干扰技术14.3.2屏蔽、接地、隔离、布线与灭弧技术电磁屏蔽就是利用电导率和磁导率高的材料制成封闭的低阻抗容器，将受扰电路置于该容器中，从而抑制该容器外的干扰与噪声对容器内电路的影响。或将产生干扰与噪声的电路置于该容器之中，从而减弱或消除其对外部电路的影响。1.电磁屏蔽技术屏蔽与接地相结合14.3抗干扰技术2.双绞线传输抑制电磁感应干扰采用双绞线，一根做作屏蔽，另一根做信号传输线；抑制静电感应采用金属网屏蔽线，金属网做屏蔽层，芯线用于传输信号。外来磁场干扰引起的感应电流方向相反而抵消14.3抗干扰技术3.接地技术接地有两种含义，一是连接到系统基准地，二是连接到大地。从用途上分：一是抑制干扰接地，二是安全保护接地。（1）一点接地串联式各接地点的电平有差异，会影响弱信号电路的正常工作。并联式不会产生公共阻抗干扰，但接地线长而多，不经济。14.3抗干扰技术4.布线技术印刷电路板上的布线，尽量加粗电源线和地线，降低直流电阻；尽量避免互相平行的长信号线，防止寄生电容。电路板间配接扁平电缆时，其长度一般不应超过传输信号波长的1/3。（2）多点接地方式多点接地降低地线长度，减小高频时的接地阻抗。14.3抗干扰技术5.灭弧技术当接通或断开电动机绕组、继电器线圈、电磁阀线圈、空载变压器等电感性负载时，会产生电弧或火花放电。为消除这种干扰，常采用灭弧元件。RC回路泄放二极管硅堆整流器压敏电阻雪崩二极管14.3抗干扰技术14.3.3电源干扰抑制技术电网干扰的抑制采用交流电源滤波器。L1、L2为共模扼流圈，抑制低频共模干扰；电容C1抑制低频差模干扰；电容C2、C3抑制高频共模和差模干扰。1.电网干扰抑制技术14.3抗干扰技术河南科技大学机电学院