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1. 引言

包裝機的電氣控制部分是整個設(shè)備中一個十分重要的不蒐映少的組成部分之一隨著包裝機械的發(fā)展，它的電氣控制部分在近些年來也發(fā)生了巨大的變化。由于電子技術(shù)、集成電路和計算機技術(shù)在包裝機械中的廣泛應(yīng)用，電氣控制的可靠性和穩(wěn)定性問題已引起人們的普遍注意，特別是它的抗干擾能力。因為抗干擾能力的好壞，往往是電控部分能否正常工作的一個關(guān)健性問題。不少機器在包裝過程中,定位不準(zhǔn)、成品率低或出現(xiàn)誤動作等，也多是由于機器的抗干擾性能差所致。

影響機器正常工作的干擾信號種類很多,若從干擾出現(xiàn)的區(qū)域來分，可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾如元件接觸不良、機內(nèi)感性負(fù)載元件的通斷、虛焊假焊、機械振動和觸點的抖動等，外部干擾如電網(wǎng)電壓的波動、雷電的干擾、外部的大型設(shè)備《特別是大型感性負(fù)載設(shè)備）的開啟和關(guān)閉等等。產(chǎn)生這•些干擾的原因是多種多樣的，但是干擾要想對機器產(chǎn)生作用，必須要具備三個條件，既干擾的三要素，干擾源、耦臺通道、接收回路。干擾的傳播如圖1所示。

圖1中干擾傳播的三要素缺一不可，映少其中的任何一個環(huán)節(jié)都不可能對機器產(chǎn)生干擾作用。

在解決機器的干擾問題時，可針対干擾傳播的三要素著手，即抑制或削弱干擾源的能量，減少或防止耦合通道的生成，消除或屏蔽對干擾信號敏感的接收回路等。

在一般情況下對機器電子控制系統(tǒng)影響最大的干擾信號有3種.即，開關(guān)觸點的抖動和機器振動、憶性負(fù)載的通斷、交流電網(wǎng)的波動等*下面主要介紹這3種干擾的產(chǎn)生和對它們的防制措施。

2. 開美觸點抖動和機體振動引起干蹴的防制

任何一種按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、按鍵開關(guān)和繼電器、接觸器的觸點，在閉臺或斷開時都不是一種理想狀態(tài)下的一次性動作，而
是在將通未通或在將斷未斷的瞬間要產(chǎn)生抖動或觀動或叫“回跳二觸點抖動在電子線路中就會產(chǎn)生抖動的干擾脈沖。這個豚沖信號就會疊加在原來的有用信號上，對電路產(chǎn)生干擾，使電子線路出現(xiàn)誤動作0

2.1采用RC網(wǎng)絡(luò)防制觸點抖動的干擾圖2

在一般情況下，開矢觸點的抖動不足1ms或為1ms左右，而在電子線路中1ms的時間足可以引起觸發(fā)器的數(shù)百次的翻轉(zhuǎn)。

在圖2(a)所示的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，

圖4

在RC電路的沖放電過程中可以看出，只要電路的積分時間常數(shù)T=RC的值大于觸點抖動的時間，這個電路就可以有效地抑制觸點抖動時引起的干擾，使電路正常工作。

在選定RC網(wǎng)絡(luò)中電阻和電容的數(shù)值

時，可假定觸點抖動時間為1ms,取7=ROlms,CMOS電路在輸入端的置位電阻一般在5.lkQ?5LkQ之間。在放電回路中，R2取10kQ,根據(jù)公式t=RC算出，C=0.1”］在充電回路中R1取6.3kQ,此時充電放電回路的時間常數(shù)均大于或等于1ms。按以上選取的數(shù)值，按圖2

以上說明將電珞改善后，增加了RC網(wǎng)絡(luò)，有效地抑制了觸點抖動引起的干擾。這種方法很簡單，而且RC的取值計算也采取了粗略的計算方法，但在工作頻率裝低、速度不高的工業(yè)電子控制系統(tǒng)中卻是一種很有效的方法。

2.2釆用D觸發(fā)器加RC網(wǎng)絡(luò)抑制觸點抖動的干擾

在克服觸點抖動引起的干擾問題中，其它觸發(fā)器如單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、RS觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等和與非門電路、RC電路也可以組成多種形式的防抖電路，只要設(shè)計合理，數(shù)值選取正確，都能有效地抑制由抖動引起的干擾現(xiàn)象，這里不再贅述。

2.3信號線抖動干擾的克服

在機器工作中，低電平信號線是接受干擾雜波影響最敏感的線段，信號線如光電開關(guān)、接近開關(guān)的引線，熱敏電阻、熱電偶及其它傳感器的引線，各種微動開關(guān)、行程升關(guān).限位開關(guān)以及上面提到的計數(shù)器信號線等等，只要它們和電子線路相連接，那么一定要注意它的抖動干擾問題。

信號線在走線過程中應(yīng)固定可靠，防止因機器運行而產(chǎn)生振動。一般生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境都比較惡劣，到處都有電源線、動力線，因此處處都有雜散磁場存在。這一電磁場主要由50Hz的交流電所產(chǎn)生，由于它頻率低，一般不易在信號線回路中感應(yīng)出足夠大的干擾電壓。但若信號線因機械振動而在磁場中作切割磁力線的運動，這就相當(dāng)于提高了磁場變化的頻率，使感應(yīng)電壓增大。圖6所示為運動的導(dǎo)體在切割磁力線的示意圖。這是根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢e應(yīng)為.

e=10~®HLVsina其中：H—磁場強度

L一切割磁力線的導(dǎo)線長度

v—導(dǎo)線的運動速度

a—運動方向與磁力線方向的夾角

可見，導(dǎo)線中感應(yīng)電動勢的大小與導(dǎo)體在單位時間內(nèi)切割磁力線的條數(shù)成正比。如果信號線較長，抖動又很厲害，感應(yīng)電動勢就不容忽視。

為防止機械振動対信號線的影響，可采取以下幾種措施：

（1）     盡量縮短信號銭的長度，避免信號線振動扌

（2）     對信號線進(jìn)行屏蔽，釆用雙芯屏蔽線或雙續(xù)線屏蔽埃，必要時可將信號線穿在金屬管中'

（3）     盡量使信號線沿箱體或殼體走線,并且遠(yuǎn)離高電壓、大電流的導(dǎo)線以及動力銭、電源線和變壓器等，

（4）     對機器內(nèi)部或機器安裝調(diào)試的現(xiàn)場周圍的干擾磁場進(jìn)行分析，做到胸中有數(shù)，以便在安裝調(diào)試時使機器走線盡量避開這些干擾磁場，防止產(chǎn)生磁耦合，提高機器抗干擾能力。

由于信號線的抖動而引起的干擾，如果注意并采用以上幾項措施，在一般清況下都能取得良好的效果。

3. 腰性員載引起的干擾及其防治措施

3.1感性負(fù)載引起干擾的原因

所謂感性負(fù)載，一般是指各種交直流繼電器，接觸器、交直流電磁鐵、電磁閥、交直流電磁離合器、電動機等。

在機器工作和運行的過程中，這些感性負(fù)載都是通過控制元件將它接通的。它的控制元件（如按鈕開關(guān)、行程開關(guān)等）將它和電源接通或斷開的瞬間，將在感性負(fù)載電感線圈的兩端產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍到數(shù)十倍的反向電動勢（以下簡稱反電勢）。這一高達(dá)數(shù)百伏或上千伏的沖擊電壓將在控制器件的觸點間產(chǎn)生電擊穿，出現(xiàn)火花放電或輝光現(xiàn)象，對于無觸點開關(guān)也可能產(chǎn)生破壞性的擊穿。同時這一強大的豚沖電流對于機器的電子控制部分形成了一個強大的干擾信號。這個強大的反電勢不但嚴(yán)重地影響著電子電路工作的穩(wěn)定，甚至可能造成元器件的損壞，因此在電子控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，對于感性負(fù)教產(chǎn)生的反電勢必須給于充分的重視，井采取相應(yīng)的措施。

感性負(fù)載在電路里表現(xiàn)出來就是一個電感線圏，它的等效電路如圖7所示.其中：L一電感線圈的電感量、

r一電感線圈的內(nèi)阻值

J一接通負(fù)載的開關(guān)

u—電源電壓

圖7

在圖7中，當(dāng)開關(guān)J在接通和斷開感性負(fù)載的瞬間，實質(zhì)上是rL串聯(lián)電路的兩種過渡過程。

分折一下當(dāng)開關(guān)J在接通電路的瞬間時電路中的過渡過程，這一過渡過程的回路電壓方程，由基爾霍夫定律可知為（假設(shè)J為理想狀態(tài)下的一次性閉臺，不發(fā)生抖動爲(wèi)uf+UL-U

其中電壓與電流之間有以下關(guān)系：

6=喘

Ur=r.i

ULD=L^-+r-i=U                                      (1)

式中：Ug—線圏兩端齢電壓

式〈1)中的r和L是兩個當(dāng)數(shù)，可以看出上式是一個常系數(shù)線性微分方程，它的解為:

i=i，+i<;=¥-¥e-W

=廣掌)

其中前項計=¥是電路電流的穩(wěn)態(tài)分量

計=ge-話是電路的暫態(tài)分量由式(2)可以算出電感線圈上的電壓為：UL=L^=Ue^*      ⑶

式〈3〉就是在開關(guān)接通后瞬間的過渡過程中線圈二端電壓的表達(dá)式，它的波形圖如圖8所示。

由圖8可看出，它是一個按指數(shù)規(guī)律衰

減的電壓。

在過渡過程的開始，即在t=o,時，取紹最大值為電源電壓U,

即：Ulmax—U

以上可以看出，從理論計算的結(jié)果，它不會對電子電路產(chǎn)生干擾，即在理想狀態(tài)下感性負(fù)載在接通的瞬間不產(chǎn)生對電路的干擾。

當(dāng)開關(guān)J斷開時瞬間的電路過渡過程，此時的等效電路如圖9所示。

圖9中R表示開關(guān)J斷開后觸點間空氣隙的等效電阻。

解此過渡過程的常微分方程，可給出此時的昆流表達(dá)式為：

i=Ue_T*=iee~^*

其中'L=¥是電路開關(guān)J斷開前電路的穩(wěn)態(tài)分量，由于電感中的電流不能突變的原則，此時在開關(guān)J觸點間的電壓為t

Ur=