什么是電噪聲?

電噪聲是所選系統(tǒng)組件 (源)的例行操作產(chǎn)生的電壓峰值,會(huì)干擾 (由于耦合機(jī)制)其它所選系統(tǒng)組件 (受擾者)的例行操作。

在歐洲,系統(tǒng)必須符合 EMC 法規(guī)。系統(tǒng)還必須可靠工作,不會(huì)由于噪聲而發(fā)生故障。

CE 符合性

大多數(shù)設(shè)備都具有 CE 標(biāo)志。也就是說(shuō),設(shè)備已經(jīng)過(guò)認(rèn)證符合包含以下兩個(gè)主要要求的歐洲指令:
? 必須在噪聲輸出中將潛在噪聲源限制為指定等級(jí)。
? 必須強(qiáng)化潛在的噪聲受擾者使其可以承受更高的噪聲等級(jí)。

在這兩種情況下,必須按照制造商的建議安裝設(shè)備以實(shí)現(xiàn)合規(guī)性。覆蓋的頻率范圍是 150kHz 到 1GHz,但上限可能會(huì)隨著工作頻率的升高而升高。

盡管如此,符合 CE 的工業(yè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仍可能因受到電噪聲的影響而發(fā)生功能故障。通常需要采取額外的措施來(lái)防止源和受擾者間發(fā)生耦 合。系統(tǒng)故障中涉及的頻率范圍通常限制在 200kHz 到 10MHz 之間。

*佳做法
大多數(shù)工業(yè)控制產(chǎn)品不直接使用高頻,而是以噪聲的形式產(chǎn)生高頻。 該噪聲會(huì)影響邏輯電路,因此需要能夠控制噪聲。
在系統(tǒng)安裝期間采取噪聲控制措施的成本要遠(yuǎn)低于重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)和修復(fù)故障系統(tǒng),因此我們建議執(zhí)行一些實(shí)踐檢驗(yàn)的行之有效的*佳做法程序。
如果已嚴(yán)格實(shí)施基本措施,則系統(tǒng)應(yīng)該可靠。但是,如果僅錯(cuò)誤地敷設(shè)一條電纜或漏掉了濾波器,則可能足以產(chǎn)生問(wèn)題。

經(jīng)驗(yàn)表明,很難確?？偸悄軕?yīng)用這些措施。如果已采取所有可能的措施 (包括冗余),則系統(tǒng)有可能更能容忍實(shí)施中的輕微錯(cuò)誤。

噪聲控制基本知識(shí)

典型的工業(yè)控制系統(tǒng)包含噪聲源和潛在受擾者。 如果引入耦合機(jī)制, 則將產(chǎn)生問(wèn)題。

噪聲源

典型噪聲源包括:
? 以機(jī)械方式開(kāi)關(guān)的感性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的間歇噪聲。
? PWM 變頻器電源輸出會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的連續(xù)噪聲。
? 開(kāi)關(guān)直流電源可產(chǎn)生連續(xù)噪聲。
? 微處理器時(shí)鐘可能產(chǎn)生其時(shí)鐘頻率及其諧波的高強(qiáng)度噪聲。
? 觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。

在上述噪聲源中,只有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)噪聲可由系統(tǒng)構(gòu)建者設(shè)法在源上降低。
有關(guān)典型噪聲源的示例,請(qǐng)參見(jiàn)下圖。
 

有關(guān)典型 24V 直流電源引起的 6V 噪聲峰值的示例,請(qǐng)參見(jiàn)下圖。
峰值通常包含 10 MHz 以上的頻率。
 

噪聲受擾者
典型的噪聲受擾者包括:
? 微處理器控制的設(shè)備
? 模擬設(shè)備
? 編碼器和記錄接口

有關(guān)典型受擾者的示例,請(qǐng)參見(jiàn)下圖
 

有關(guān) 200 歐阻抗的說(shuō)明,會(huì)在以后談到。通常情況下,大多數(shù)潛在受擾者會(huì)受到比這更好的保護(hù)。

源噪聲等級(jí)和受擾者的敏感度通常不受系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的控制,因此需要重點(diǎn)關(guān)注它們之間的噪聲傳輸。

耦合機(jī)制
耦合機(jī)制是電噪聲干擾設(shè)備例行操作的手段。
四種常見(jiàn)耦合機(jī)制。

1.傳導(dǎo)噪聲

噪聲通過(guò)系統(tǒng)電源接線直接傳導(dǎo)。傳導(dǎo)噪聲的公共路徑是 24V 直流配電線。

2.電容

在射頻 (RF) 條件下,兩條相鄰電線間的電容非常大。兩條彼此接觸且長(zhǎng)度僅為 1.0 m (39.0 in.) 的絕緣電線將形成大約 100 pF (皮法)的 電容。在 10 MHz 時(shí),阻抗僅為 200 歐。

幸運(yùn)的是,該效應(yīng)的降低與分隔距離成平方關(guān)系。有關(guān)電容耦合的示例,請(qǐng)參見(jiàn)下圖
 

3.互感
在射頻 (RF) 條件下,直電線的電感非常大。長(zhǎng)度為 1.0 m (39 in.) 的電線具有大約 1.0 μH (微亨)的電感。在 10 MHz 時(shí),阻抗為 60 歐。 兩條相鄰電線間的互感可形成變壓器。幸運(yùn)的是,該效應(yīng)的降低與分隔距離成平方關(guān)系。有關(guān)電感耦合的示例,請(qǐng)參見(jiàn)下圖

 

4.電磁輻射

電磁輻射的一個(gè)示例是無(wú)線電傳輸。工業(yè)控制接線系統(tǒng)就是一個(gè)向外界發(fā)射噪聲信號(hào)的大型寬頻帶天線。這些信號(hào) (連同傳導(dǎo)噪聲)是歐洲規(guī)范的主要目標(biāo),但很少引起系統(tǒng)故障。