采用AVR單片機的小型采暖爐控制系統抗干擾設計

1. 引言：

單片機在工業控制領域應用時不同于民用、商用領域中的應用，工業控制所處的環境相對比較惡劣，干擾源多，其常見干擾源來自現場工業電氣在投入、運行、切斷等工況下產生的靜電感應、尖峰電壓、浪涌電流等干擾。實踐表明，在工作室中按用戶要求設計的小型工業采暖控制系統，盡管各項邏輯功能及技術指標的測試都正常，但該系統拿到現場上卻不能使用，檢測失靈，操作失控，顯示花屏等現象接踵而來。經分析，其干擾是從現場不同路徑傳入單片機控制系統的。切斷干擾源，提高單片機抗干擾能力是解決控制系統正常工作的前提。

2 抗干擾措施

2.1 測溫信號的抗干擾

測溫電路采用的是單總線芯片DS18B20，該芯片具有測溫精度高，連接線路簡單等優點，其測溫范圍為-55℃到+125℃。適合于采暖系統測溫，在實際應用中當溫度在 60℃以下時可正常工作，隨著溫度的升高，當溫度大于 60℃以上時，測溫數據開始跳動，且溫度越高跳動越劇烈，甚至無法觀測。電源加了濾波退偶電路效果不明顯，在數據線上并接小電容進行高頻旁路時，電容小不起作用，電容大了則數字信號消失。最后經試驗在數字電路上加如圖 1所示標稱值的 RC阻容濾波電路達到了預期效果。

2.2 限位開關信號的抗干擾

由于限位開關及饋線與 220V交流負載比較靠近，因此，負載產生的交流強磁場直接對限位開關及饋線產生干擾。解決的辦法采用光電隔離方式，通過光耦組件 PC827將單片機控制回路與被控回路負載(如電機)隔離開來。從而大大減小了來自負載回路對單片機產生的干擾。

2.3 電源回路的抗干擾

電源干擾中的尖峰干擾是一種頻繁出現的疊加于電網正弦波上的高能脈沖，其幅度可達幾千伏，寬度只有幾個毫微秒或幾個微秒，抑制辦法可從多方面入手。如圖 2所示，T1為電源變壓器，在其交流電源的輸入端并聯壓敏電阻 RV用來吸收電網瞬間產生的尖峰電壓;C1為高頻旁路電容，抑制高頻差模干擾，C2和 C3用來抑制高頻共模干擾。電感 L1中兩個線圈繞向相同，流過的電流大小相等，但每一瞬變間的電流方向相反使感生的電磁場方向也相反，故生成的反電勢干擾可以相互抵消。可有效抑制電源端較低頻率的干擾。