热量表抗干扰研究

作者：冉莹

来源：《中外企业家·下半月》 2011年第11期

冉 莹1，2

（1.华北电力大学，河北 保定 071000；2.保定职业技术学院 河北 保定 071000）

摘 要：本文从硬件、软件及印制电路板的设计三方面阐述了热量表的抗干扰措施。在硬件方面论述了系统供电、流量计的选取；软件方面论述了“看门狗”技术和软件数字滤波；印刷电路板抗干扰设计论述了电源线和地线的处理、模拟电路与数字电路处理、电容的布局和印刷电路板尺寸和元器件、连线的布置。这样热量表的抗干扰能力能显著提高，热量表的实用性大大增强。

关键词：热量表；抗干扰；软件；硬件

中图分类号：C93文献标识码：A 文章编号：1000-8772（2011）22-0114-01

热量表是一种计量热量的装置，其能够显示采暖用户所用热量的多少，用户可以根据所用的热量缴费，以实现采暖用户计量收费的目标，因此该表的使用和推广对于节约能源和改革供热系统，提高供热系统的能量有效利用率起到巨大的促进作用。但是，目前我国部分地区水质很差，对热量表的元器件具有破坏性的作用。这样，供热系统怎样去除干扰就显得特别重要了。针对干扰源和干扰的传播途径，采用恰当的软硬件抗干扰技术是提高单片机系统可靠性的重要手段。

一、硬件抗干扰设计

通过合理的硬件设计能有效抑制干扰源，切断干扰传播通道。只要合理地设置与选择相关参数，硬件抗干扰技术就能抑制系统的绝大部分干扰。

1.系统供电的抗干扰设计

由于大部分热量表采用电池供电，电池本身有高频噪声，干扰系统的正常运行。因此消除电源干扰对于保证系统可靠运行尤为重要，在热量表的设计中可以采取两种措施：一是，可以采用TI公司的TPS76350型稳压芯片，这使电源供电的稳定性性大大提高；二是，可以在电路板上每个IC芯片的电源和地之间接都连接电容进行退耦，消除电源中的高频干扰和低频干扰。

2.涡轮流量计的抗干扰设计

为了保证涡轮传感器输出的脉冲信号有足够的灵敏度，在配置信号传输线时，应注意以下方面：第一，限制信号线的最大长度；第二，信号传输线应采用屏蔽电缆，防止外部的感应噪声，传输线屏蔽接地，传输线不能靠近强点设备。第三，在脉冲信号进入单片机时进行光耦隔离。

二、软件抗干扰设计

通过软件的可靠性设计，可以降低干扰对热量表系统工作的影响，确保热量表中的单片机及时发现因干扰导致程序出现的错误，并使系统恢复到正常工作状态或报警。

1.“看门狗”技术

为了解决单片机受到干扰而失控的问题，通常采用程序监视技术，又称“看门狗”技术，使程序脱离“死循环”。在正常操作期间，一次WDT定时时间到，将产生一次器件复位，让程序从头开始重新运行。

2.软件数字滤波

软件数字滤波是执行一段程序对采集的数字量通过计算减少干扰信号的幅度，提高信噪比。软件滤波的常用方法有算数平均值滤波法、中值滤波法、防脉冲干扰平均值法。

三、印刷电路板抗干扰设计

电路板设计的是否合理对系统的抗干扰能力影响很大，故印刷电路板的设计必须遵循一些抗干扰的设计原则，在设计中采取以下抗干扰措施。

1.电源线和地线的处理

在电路板的设计中，应尽量的加宽电源线和地线的宽度，在电路板布线完成后，对底层和顶层进行铺地处理，把电路板上的元器件需要接地的引脚都和都用覆铜层相连，这样可大大提高的系统的抗干扰性能。

2.模拟电路与数字电路处理

在电路板的设计中，应将电路中的模拟电路与数字电路加以区分，在PCB制作时，线宽上模拟电路应适当大于数字电路。AD转换器模拟地与数字地的分布要参考其芯片资料，严格按其要求进行布局。

3.电容的布局

电容的布局尽量将退耦电容和滤波电容、旁路电容放置在对应元件的周围。印制电路板的走线、引脚连线和接线引起电感，其存在会在电源线上引起纹波和毛刺，而在电源和地之间放置一个退耦电容可以有效滤除高频纹波。

本文分别从硬件和软件等方面对热量表系统的抗干扰进行了阐述，这样能显著提高热量表的抗干扰能力，增强热量表的实用性，为热量表的广泛应用奠定了基础。

参考文献：

[1] 区建昌.电子设备的电磁兼容性设计[M].北京:电子工业出版社出版，2002.

[2] 刘光斌，刘冬，姚志成.单片机系统应用抗干扰技术[M].北京:人民邮电出版社，2003.

[3] 刘捷，漆兰芬.高频干扰对PCB电磁兼容性影响的仿真分析与PCB优化设计[J].电子质量.2006，（4）:83-88.

[4] 张国雄，金篆芷.测控电路[M].机械工业出版社，2003.工矿自动化.2002，（l）:29-31.

（责任编辑:陈丽敏）