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ag真人国际厅|如何消除50Hz工频对高精度测温电路的扰动?

2021-09-22 来源:ag真人国际厅
  • 本文摘要:50Hz工频电磁场阻碍是硬件研发中难以避免的问题,尤其是脆弱测量电路中,工频电磁场不会使测量信号水淹在工频波形里,严重影响测量稳定度,故避免工频电磁场阻碍是脆弱测量电路设计中不能躲避的挑战。

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    50Hz工频电磁场阻碍是硬件研发中难以避免的问题,尤其是脆弱测量电路中,工频电磁场不会使测量信号水淹在工频波形里,严重影响测量稳定度,故避免工频电磁场阻碍是脆弱测量电路设计中不能躲避的挑战。PT100是当前应用于尤为普遍的测温方案,各位工程师在应用于此方案时否不会遇上这样的问题:为什么PT100测温电路不会不存在周期性小波动?该如何解决问题?只不过经常出现这样的现象主要有可能是不存在如下几个原因:50Hz工频电磁场的影响;周围电机或者继电器等电源动作导致的群脉冲阻碍;传导进来系统的工频共模阻碍。图1工频电磁场波形由于是测量电路不存在周期性波动,那工频电磁场扰动的可能性更大,用示波器观测工频电磁场波形如图1,一般指出50Hz工频电磁场阻碍是由两方面原因产生:50Hz工频阻碍通过传导转入系统;50Hz工频阻碍通过空间耦合转入系统。

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    针对上述问题,避免50Hz工频电磁场阻碍的方法也比较具体,有特例四种方案可供电路设计者去参照:利用电气隔绝,切断工频阻碍的传导路径;脆弱电路处搭起共模诱导和滤波电路,杂讯转入输出地下通道的工频扰动;软件中建构IIR陷波或者FIR带阻数字滤波器,避免工频阻碍对测量结果的影响;减少测量引线电路面积,减少屏蔽,弱化空间耦合效应。ZLG发售一款双通道热电阻隔绝测温模块TPS02R,改以脆弱电路而设计,充分考虑50Hz工频阻碍,如图2,我司使用多种方案诱导工频阻碍,使得TPS02R模块分辨率平均0.01℃,且可以长时间平稳运营。图2TPS02R系统方案如上图系统方案右图,针对50Hz工频阻碍,在“基准缓冲器电路”中,使用硬件滤波电路,减少50Hz工频对ADC芯片基准电压的影响。

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    如图3,本质上是一个电压追随缓冲器电路融合低通滤波器,R1C1针对50Hz滤波,R2R3C2C3针对50Hz古志谐波的过滤器。图3缓冲器滤波电路明确-3dB频率响应计算出来如式1ADC芯片内部PGA使用仪表放大器结构大幅波动共模工频阻碍,且内置数字处理器,对输出信号展开数字滤波处置,其中数字滤波算法频率响应如图4右图,数字滤波算法的陷波点在10Hz、20Hz、40Hz、80Hz频率的整数倍处号召,所以自由选择10Hz频率的输入,可以一定程度的波动50Hz工频扰动。

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    图4数字滤波器频率响应融合电气隔绝方案从源头处避免50Hz工频从电源处传导转入系统影响脆弱信号收集末端。模块使用四层板布局,大面积的屋铜短路,让地电阻降至极低,系统的信号电路尽量延长,从而诱导50Hz工频阻碍的产生。上述四种方案皆运用在我司高精度测温模块TPS02R上,对于50Hz工频电磁场阻碍,TPS02R有很强的适应性,现将我司TPS02R与一款RTD非隔绝测量方案做到对比:图5涉及产品测算数据如图5,在完全相同环境下,利用福禄克5520A源表格仿真RTD测试涉及产品,仿真温度为0℃,测量145次,统计资料涉及数据。

    测试用于PC的USB模块供电,因此与5520A源表格之间不存在少见的50Hz工频干扰信号。图5的测试数据之中,非隔绝RTD测量方案不存在一定的波动,波动范围在[-0.44,0.44]℃,而TPS02R测量的波动范围在[0.046,0.072]℃,不受50Hz工频电磁场影响十分小,借以检验以上抗50Hz工频电磁场影响的设计有效性。在供电情况简单或不存在不确定性的应用环境中,用于内置电气隔绝的TPS02R模块,可以便利、平稳地构建PT100温度测量。


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