混合动力PUR电缆在电力与信号隔离方面,主要采取以下措施来确保系统的稳定性和安全性:
一、电力隔离措施
隔离变压器:
采用1:1隔离变压器供电是传统的抗干扰措施,对电网尖峰脉冲干扰有很好的效果。隔离变压器通过电磁感应原理,将输入端的电气信号与输出端进行隔离,从而阻断高频干扰的传播路径。
隔离变压器可加装屏蔽层,进一步减少共模噪声的耦合。屏蔽层能有效隔离外界电磁干扰,提高系统的抗干扰能力。
直流供电系统隔离:
当控制装置和电子电气设备的内部子系统之间需要相互隔离时,它们各自的直流供电电源间也应该相互隔离。这可以通过在交流侧使用隔离变压器或使用直流电压隔离器(即DC/DC变换器)来实现。
电源滤波与稳压:
在交流电压的输入端串入低通滤波器,可有效地抑制高频干扰的串入。电源低通滤波器一般采用C网络或LC网络,可以是单级的,也可以是多级的。
加接交流稳压器,防止电源系统的过压和欠压,确保供电电压的稳定性。
二、信号隔离措施
光电隔离:
光电耦合器是常用的信号隔离元件,它利用光电转换原理实现信号的隔离传输。光电耦合器具有可靠性高、成本低、易实现电平转换等优点,广泛应用于工业控制计算机中。
光电隔离器必须采用高速光耦,以减少信号传输的延时。在编写驱动程序时,应考虑这个延时因素。
脉冲变压器隔离:
脉冲变压器是以太网接口常用的隔离方式,它利用电磁感应原理实现信号的隔离传输。脉冲变压器具有分布电容小、信号传递频率范围宽等优点。
屏蔽线缆与双绞线:
采用屏蔽线缆可以有效减少电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)的影响。屏蔽线缆的外层通常包裹有一层金属屏蔽层,该屏蔽层与地线相连,形成法拉第笼效应,从而隔离外界电磁干扰。
双绞线通过将两根导线相互绞合在一起,减少电磁干扰的影响。在双绞线中,由于相邻导体产生的电动势方向相反,相互抵消,因此对电磁干扰起到较好的抑制作用。
信号滤波与吸收:
在信号进入设备的前级,采用吸收和滤波措施来抑制干扰信号。常见的吸收器件如TVS管、压敏电阻等,在电压高于阀限值后,可以由高阻变为近似短路状态,有效吸收干扰能量。
滤波器利用电容、电感等器件组成对某种频段信号的抑制电路,将干扰信号通过旁路通道释放,而不让其进入下一级电路。
三、综合隔离措施
接地设计:
良好的接地设计可以很大程度抑制噪声、防止干扰的侵入。接地设计应满足消除各电路电流在公共地线上产生的噪声电压、避免磁场的影响、使屏蔽和滤波有环路以及安全等目的。
在低频电路中,当信号频率小于1MHz时,往往采用一点接地方式;在高频电路中,则采用多点接地方式以减少地线形成的环流对干扰的影响。
布局与布线:
信号线应尽量远离干扰源,特别是大电感性设备以及动力电源线。信号线尽量单独设管,对相互间容易引起干扰的信号线也要分开设管,钢管外焊接地线。
模拟信号线与数字信号线不要合用一根电缆,应分开铺设。同时,避免信号线与电力线平行敷设或近距离并行走线,以减少电磁耦合干扰。
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