‘伟德BETVLCTOR网页版’如何消除50Hz工频对高精度测温电路的扰动？

2024-11-02 18:09:01

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。

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。

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。

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。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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