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1. 引言

包裝機(jī)的電氣控制部分是整個(gè)設(shè)備中一個(gè)十分重要的不蒐映少的組成部分之一隨著包裝機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)在包裝機(jī)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?yàn)榭垢蓴_能力的好壞，往往是電控部分能否正常工作的一個(gè)關(guān)健性問題。不少機(jī)器在包裝過程中,定位不準(zhǔn)、成品率低或出現(xiàn)誤動(dòng)作等，也多是由于機(jī)器的抗干擾性能差所致。

影響機(jī)器正常工作的干擾信號(hào)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(jī)內(nèi)感性負(fù)載元件的通斷、虛焊假焊、機(jī)械振動(dòng)和觸點(diǎn)的抖動(dòng)等，外部干擾如電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、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(duì)機(jī)器產(chǎn)生作用，必須要具備三個(gè)條件，既干擾的三要素，干擾源、耦臺(tái)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(gè)環(huán)節(jié)都不可能對(duì)機(jī)器產(chǎn)生干擾作用。

在解決機(jī)器的干擾問題時(shí)，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(duì)干擾信號(hào)敏感的接收回路等。

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

2. 開美觸點(diǎn)抖動(dòng)和機(jī)體振動(dòng)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(diǎn)，在閉臺(tái)或斷開時(shí)都不是一種理想狀態(tài)下的一次性動(dòng)作，而
是在將通未通或在將斷未斷的瞬間要產(chǎn)生抖動(dòng)或觀動(dòng)或叫“回跳二觸點(diǎn)抖動(dòng)在電子線路中就會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的干擾脈沖。這個(gè)豚沖信號(hào)就會(huì)疊加在原來的有用信號(hào)上，對(duì)電路產(chǎn)生干擾，使電子線路出現(xiàn)誤動(dòng)作0

2.1采用RC網(wǎng)絡(luò)防制觸點(diǎn)抖動(dòng)的干擾圖2

在一般情況下，開矢觸點(diǎn)的抖動(dòng)不足1ms或?yàn)?ms左右，而在電子線路中1ms的時(shí)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(shí)間常數(shù)T=RC的值大于觸點(diǎn)抖動(dòng)的時(shí)間，這個(gè)電路就可以有效地抑制觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)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(shí)，可假定觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)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(shí)充電放電回路的時(shí)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(diǎn)抖動(dòng)引起的干擾。這種方法很簡(jiǎn)單，而且RC的取值計(jì)算也采取了粗略的計(jì)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(diǎn)抖動(dòng)的干擾

在克服觸點(diǎn)抖動(dòng)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(jì)合理，數(shù)值選取正確，都能有效地抑制由抖動(dòng)引起的干擾現(xiàn)象，這里不再贅述。

2.3信號(hào)線抖動(dòng)干擾的克服

在機(jī)器工作中，低電平信號(hào)線是接受干擾雜波影響最敏感的線段，信號(hào)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(dòng)開關(guān)、行程升關(guān).限位開關(guān)以及上面提到的計(jì)數(shù)器信號(hào)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(dòng)干擾問題。

信號(hào)線在走線過程中應(yīng)固定可靠，防止因機(jī)器運(yùn)行而產(chǎn)生振動(dòng)。一般生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境都比較惡劣，到處都有電源線、動(dòng)力線，因此處處都有雜散磁場(chǎng)存在。這一電磁場(chǎng)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(hào)線回路中感應(yīng)出足夠大的干擾電壓。但若信號(hào)線因機(jī)械振動(dòng)而在磁場(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，這就相當(dāng)于提高了磁場(chǎng)變化的頻率，使感應(yīng)電壓增大。圖6所示為運(yùn)動(dòng)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(dòng)勢(shì)e應(yīng)為.

e=10~®HLVsina其中：H—磁場(chǎng)強(qiáng)度

L一切割磁力線的導(dǎo)線長(zhǎng)度

v—導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)速度

a—運(yùn)動(dòng)方向與磁力線方向的夾角

可見，導(dǎo)線中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體在單位時(shí)間內(nèi)切割磁力線的條數(shù)成正比。如果信號(hào)線較長(zhǎng)，抖動(dòng)又很厲害，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就不容忽視。

為防止機(jī)械振動(dòng)対信號(hào)線的影響，可采取以下幾種措施：

（1）     盡量縮短信號(hào)銭的長(zhǎng)度，避免信號(hào)線振動(dòng)扌

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

（3）     盡量使信號(hào)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(dòng)力銭、電源線和變壓器等，

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

由于信號(hào)線的抖動(dòng)而引起的干擾，如果注意并采用以上幾項(xiàng)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(dòng)機(jī)等。

在機(jī)器工作和運(yùn)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(dòng)勢(shì)（以下簡(jiǎn)稱反電勢(shì)）。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(diǎn)間產(chǎn)生電擊穿，出現(xiàn)火花放電或輝光現(xiàn)象，對(duì)于無觸點(diǎn)開關(guān)也可能產(chǎn)生破壞性的擊穿。同時(shí)這一強(qiáng)大的豚沖電流對(duì)于機(jī)器的電子控制部分形成了一個(gè)強(qiáng)大的干擾信號(hào)。這個(gè)強(qiáng)大的反電勢(shì)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(jì)過程中，對(duì)于感性負(fù)教產(chǎn)生的反電勢(shì)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(gè)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(shí)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(shí)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(tái)，不發(fā)生抖動(dòng)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(gè)當(dāng)數(shù)，可以看出上式是一個(gè)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(xiàng)計(jì)=¥是電路電流的穩(wěn)態(tài)分量

計(jì)=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(gè)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(shí)，取紹最大值為電源電壓U,

即：Ulmax—U

以上可以看出，從理論計(jì)算的結(jié)果，它不會(huì)對(duì)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(duì)電路的干擾。

當(dāng)開關(guān)J斷開時(shí)瞬間的電路過渡過程，此時(shí)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(diǎn)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(shí)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(shí)在開關(guān)J觸點(diǎn)間的電壓為t

Ur=