当前位置: 首页 » 技术方案 » 技术分析 » 正文

如何消除50Hz工频对高精度测温电路的扰动?


  来源: 致远电子 时间:2020-01-17 编辑:仪器仪表WXF
分享到:



50Hz工频电磁场干扰是硬件开发中难以避免的问题,特别是敏感测量电路中,工频电磁场会使测量信号淹没在工频波形里,严重影响测量稳定度,故消除工频电磁场干扰是敏感测量电路设计中不可逃避的挑战。


PT100是当前应用最为广泛的测温方案,各位工程师在应用此方案时是否会遇到这样的问题:

为什么PT100测温电路会存在周期性小波动?该如何解决?


其实出现这样的现象主要可能是存在如下几个原因:

●50Hz工频电磁场的影响;

●周围电机或者继电器等开关动作造成的群脉冲干扰;

●传导进去系统的工频共模干扰。


工频电磁场波形

图1 工频电磁场波形


由于是测量电路存在周期性波动,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1,一般认为50Hz工频电磁场干扰是由两方面原因产生:

●50Hz工频干扰通过传导进入系统;

●50Hz工频干扰通过空间耦合进入系统。


针对上述问题,消除50Hz工频电磁场干扰的方法也相对明确,有下述四种方案可供电路设计者去参考:

●利用电气隔离,阻断工频干扰的传导路径;

●敏感电路处搭建共模抑制和滤波电路,滤除进入输入通道的工频扰动;

●软件中构建IIR陷波或者FIR带阻数字滤波器,消除工频干扰对测量结果的影响;

●降低测量引线回路面积,增加屏蔽,减弱空间耦合效应。


ZLG推出一款双通道热电阻隔离测温模块TPS02R,转为敏感电路而设计,充分考虑50Hz工频干扰,如图2,我司采用多种方案抑制工频干扰,使得TPS02R模块分辨率可达0.01℃,且可以长时间稳定运行。


TPS02R系统方案

图2 TPS02R系统方案


如上图系统方案所示,针对50Hz工频干扰,在“基准缓冲电路”中,采用硬件滤波电路,降低50Hz工频对ADC芯片基准电压的影响。如图3,本质上是一个电压跟随缓冲电路结合低通滤波器,R1C1针对50Hz滤波,R2R3C2C3针对50Hz高次谐波的过滤。


图3 缓冲滤波电路


具体-3dB频率响应计算如式1



ADC芯片内部PGA采用仪表放大器结构大幅度衰减共模工频干扰,且内置数字处理器,对输入信号进行数字滤波处理,其中数字滤波算法频率响应如图4所示,数字滤波算法的陷波点在10Hz、20Hz、40Hz、80Hz频率的整数倍处响应,所以选择10Hz频率的输出,可以一定程度的衰减50Hz工频扰动。


数字滤波器频率响应

图4 数字滤波器频率响应


结合电气隔离方案从源头处防止50Hz工频从电源处传导进入系统影响敏感信号采集端。模块采用四层板布局,大面积敷铜接地,让地阻抗降到极低,系统的信号回路尽可能缩短,从而抑制50Hz工频干扰的产生。


上述四种方案均运用在我司高精度测温模块TPS02R上,对于50Hz工频电磁场干扰,TPS02R有很强的适应性,现将我司TPS02R与一款RTD非隔离测量方案做对比:


图5 相关产品实测数据

关键词:消除 50Hz工频 测量电路    浏览量:714

声明:凡本网注明"来源:仪商网"的所有作品,版权均属于仪商网,未经本网授权不得转载、摘编使用。
经本网授权使用,并注明"来源:仪商网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
本网转载并注明自其它来源的作品,归原版权所有人所有。目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如有作品的内容、版权以及其它问题的,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
本网转载自其它媒体或授权刊载,如有作品内容、版权以及其它问题的,请联系我们。相关合作、投稿、转载授权等事宜,请联系本网。
QQ:2268148259、3050252122。


让制造业不缺测试测量工程师

最新发布
行业动态
技术方案
国际资讯
仪商专题
按分类浏览
Copyright © 2023- 861718.com All rights reserved 版权所有 ©广州德禄讯信息科技有限公司
本站转载或引用文章涉及版权问题请与我们联系。电话:020-34224268 传真: 020-34113782

粤公网安备 44010502000033号

粤ICP备16022018号-4