光电传感器的电磁兼容设计

作者:亚盈体育app发布时间:2022-01-05 04:28

本文摘要:章节 普遍应用于工业自动化领域的光电传感器,一般是电源型的,被称作光电开关。光电传感器由投光器、不受光器、集成电路、输入电路等构成,科弱电检测传感器。 它更容易受到强劲电设备的电磁干扰。它工作时,引发电磁辐射,构成电磁干扰。当动作频率较高、多个传感器距离较将近时,仪器仪表、总线系统、计算机等弱电设备不会受到反感的阻碍,传感器本身也不会受到反感的阻碍,此时电磁兼容问题变得更加引人注目。

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章节  普遍应用于工业自动化领域的光电传感器,一般是电源型的,被称作光电开关。光电传感器由投光器、不受光器、集成电路、输入电路等构成,科弱电检测传感器。

它更容易受到强劲电设备的电磁干扰。它工作时,引发电磁辐射,构成电磁干扰。当动作频率较高、多个传感器距离较将近时,仪器仪表、总线系统、计算机等弱电设备不会受到反感的阻碍,传感器本身也不会受到反感的阻碍,此时电磁兼容问题变得更加引人注目。

电磁兼容设计的目的,一是使传感器本身在电磁环境中能长时间工作,尽量避免误动作,二是防止传感器沦为电磁干扰源。  1光阻碍的诱导  光电传感器以光为媒介展开无认识检测。光是一种频率很高的电磁波[1]。

光阻碍也却是一种电磁干扰,光阻碍是传感器误动作的主要因素之一。环境光、背景光和周围其它光电传感器收到的光是光干扰源。以红外线为媒介展开检测则可增大红外线的影响,红外光也不影响红外线。红外线光电传感器能用滤光镜滤去红外线。

对于周围环境其它光电传感器的光阻碍,能用外壳、套筒、夹缝来诱导[2]。图1是一种不受光器结构图。

  投光器外壳结构设计得宜,可使收到的光沦为规则光束,而非衍射状,用于时又加装得宜,则转光器无以沦为光干扰源。传感器设计时,使用偏振光及高频调制的脉冲光,使用实时检波方式,都不利于诱导光阻碍。  2电路板电磁兼容  光电传感器通过高频调制产生高频电信号。

在高频下,一根导线等效为一个电感。因此,需尽量延长传感器内高频线的长度。印制板迹线设计时要考虑到尽量增大电磁辐射。迹线电磁辐射比集成电路电磁辐射很强。

迹线如包含如图2右图的大小大于、方向忽略的电流环路,则不会向空间电磁辐射磁场,也不会拒绝接受空间的磁场。  图中i为环路电流。另设环路面积为S,电信号频率为f,测量天线到电磁辐射平面的距离为d,测量天线与印制板平面的夹角为,则测出电场强度为[3]  此时为差模电磁辐射。

可通过增大环路面积S和环路电流i来增大差模电磁辐射。共模电磁辐射能用对地电压鼓舞的、长度大于1/4波长的短单极天线来仿真。共模电磁辐射的电场强度为[3]  式中l为短单极天线长度,共模电压转换成了差模电流i。

增大地电压和将劣模电流旁路到地可增大共模电磁辐射。  总的来说,印制板迹线长度宜较短,宜减少宽度,但不应忽然增宽,不应忽然拐弯。

尽量减小地线面积以增大地线电阻。高频信号线、电源线不应尽量平行地附近地线。

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传感器省辖市用低功耗器件,如CMOS集成电路。CMOS器件抗干扰能力强劲,CMOS逻辑电路抗扰度高达20%。

低功耗器件痉挛小,这不利于传感器设计得更加密切,不利于传感器平稳工作。  3输入电路电磁兼容  输入电路是传感器的末级电路,一般是无触点开关电路。常用输入元件有三极管和晶闸管。三极管状态转变时,引发电磁辐射。

在三极管集电极与发射极之间并相接RC吸取电路,用电感L来诱导di/dt,就可增大电磁辐射的能量[4],如图3右图。  输入电路电磁兼容设计的另一种方法是屏蔽。图4中,晶闸管被屏蔽,LC滤波网络用来诱导晶闸管动作时产生的浪涌。滤波网络与屏蔽车顶皆短路。

  4抗干扰编码  现在,通信、模块、总线技术的发展也促成二进制传感器的智能化。AS-InteRFace是一个执行器-传感器-模块总线系统。AS-Interface总线系统最少可加装248个二进制传感器。

AS-Interface芯片与光电传感器因应,可使传感器与AS-Interface总线连接。同一总线上,多个传感器互相阻碍的问题比较严重。

这可在传感器通信时,在信息中重新加入监督码元(校验码)展开抗干扰。如用00000、11111替换0、1。

当接到10111,那可指出拢了一位,并自动缺失第二位。  5电磁兼容试验  电磁兼容设计靠电磁兼容试验来检验与改良。现在,有了比较完善的电磁兼容试验方法和专门的试验设备。电源电器动作时,构成反感的阻碍,产生瞬态脉冲。

IEC61000-4-4标准对电较慢瞬变脉冲阻碍作出规定,分成单个脉冲、一群脉冲、脉冲群。脉冲群波形如图5右图,周期为300ms,脉冲束宽度为15ms。

  单个脉冲和一群脉冲中单个脉冲的宽度要大于15ms。IEC1024规定的雷电仿真脉冲的宽度也要大于15ms。光电传感器内部使用小电容对瞬变脉冲滤波较为适应环境。

传感器若不受主机掌控,则可在软件中使用数字滤波、延时指令来诱导瞬变阻碍。光电传感器电磁辐射敏感度试验结果如表格1右图。  6结束语  使用以上设计后,光电传感器既没阻碍80C51单片机实验系统,也没阻碍F-40M型PLC。

它在断路器严苛环境中能平稳地工作。经过电磁兼容设计,光电传感器可靠性及质量明显提升。


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