Корзина
41 отзыв
Контакты
ООО «Автоматика Сервис»
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+79193509496Андрей (техника)
+79128061559Марина (заказы)
РоссияЧелябинская областьЧелябинск40-летия Победы, 9 "А"

Сейчас компания не может быстро обрабатывать заказы и сообщения, поскольку по ее графику работы сегодня выходной. Ваша заявка будет обработана в ближайший рабочий день.

Практика защиты от помех в измерительной цепи регулятора

Практика защиты от помех в измерительной цепи регулятора

Статья рассказывает о защите от помех и повышении устойчивости работы регулятора температуры.

1      Постановка задачи

Изначально задача не предвещала ничего сложного.

Регулятор был собран на контроллере, который должен был включать греющий кабель в диапазоне температур от +2 до -6 градусов. Соответственно при температурах выше -2 и ниже -6 регулятор должен был отключать греющие кабели.

Схема включения следующая – провод питания +10В, провод сигнала с напряжением от 0В(-50С) до +10В(+150С) и общий провод для питания и сигнала.

Регулятор реализовывал следующую диаграмму переключений:

Был собран шкаф для управления греющими кабелями по температуре уличного воздуха.

После запуска регулятора обнаружилось, что регулятор включается и выключается непрерывно при температуре перехода через порог переключения. За сутки произошло несколько тысяч переключений.

В результате поиска решения этой проблемы и появилась данная статья.

2      Исследование

2.1     Почему «скачет» температура

Отслеживание температуры показало, что показания датчика нестабильные и при каждом измерении меняется в диапазоне +/-2,5 градуса. Смена датчика ничего не поменяло, и температура «прыгала» по-прежнему.

Тогда появилось предположение, что рядом стоящий преобразователь частоты наводит помехи и искажает измерения датчика температуры.

2.2     Помехи без фильтра

Кабель к датчику температуры проходит неподалеку от кабелей управления вентиляторами. Вентиляторы маломощные, но скорость вентиляторов регулируется преобразователями частоты, которые наводили помехи несколько десятых вольта. В пересчете на градусы получалось существенное колебание температуры.

Вот осциллограмма сигнала на кабеле датчика на конце возле контроллера.

 

Одно деление осциллограммы 0,5В и 10мс. Видим, что уровень 50Гц помех имеет диапазон +/-0,5В и пиковые выбросы около 0,75В.

В регуляторе имелся программный фильтр, который усреднял измерение с периодом 15с, но как оказалось этого не хватало, чтобы стабилизировать работу регулятора.

2.3     Помехи с R-C фильтром

Первой идеей было установить стандартный R-C фильтр.

Была собрана вот такая схема.

Переходные процессы уменьшились, но не достаточно, кроме того, дополнительное сопротивление в цепи измерения внесло существенное искажение в измерение, изменился наклон характеристики «температура/напряжение».

Ложные переключения происходили с частотой 1-2 переключения в 10 минут в переходную температуру.

Такой результат был признан неудовлетворительным и поиск решения продолжился.

2.4     Помехи с L-C фильтром

L-C фильтр должен был избавить от искажений от последовательного сопротивления. Сопротивление катушки примерно 15ом, и не должно было существенно влиять на измерение напряжения на датчике температуры.

Была собрана следующая схема:

В реальности температура «прыгала» и с L-C фильтром, как будто вообще не было фильтра. Вот осциллограмма с L-C фильтром.

 

Фильтр избавил полностью от высокочастотных помех, но оказался бессилен против низкочастотных помех 50Гц.

 

2.5     Помехи с C-L-C фильтром

Следующим был установлен C-L-C фильтр. Расчет численный не проводился, но было предположение, что напряжение на конденсаторе после катушки полностью передается на зажимы контроллера и мы наблюдаем перезаряд конденсатора.

Если же установить дополнительный конденсатор перед катушкой, то напряжение при перезаряде первого конденсатора будет падать на катушке. А второй конденсатор будет вносить дополнительную стабилизацию напряжения.

Собранная схема:

Результат оказался отличным! И низкочастотные и высокочастотные помехи были понижены до приемлемого уровня. В пересчете на температуру колебания были на уровне менее десятой доли градуса, что на практике более чем достаточно.

Вот осциллограмма после C-L-C фильтра.

 

3      Гистерезис

Кроме понижения уровня помех при помощи C-L-C фильтра, была изменена логика работы регулятора. Изначально переключение регулятора выполнялось при переходе через пороговую температуру. Такой подход оказался крайне чувствительным к помехам и было решено ввести гистерезис на верхний и нижний пороги переключений.

Сигнал был заведен на два входа. Первый вход (синие стрелки) только включал выход регулятора, а второй вход (красные стрелки) только отключал регулятор. Такой подход был выбран из-за особенностей регулятора, который не позволял выставлять более двух порогов на измерительный канал.

4      Результат

В результате регулятор показал стабильную работу при переходных температурах. Выполненные действия оказали двойное влияние на улучшение помехозащищенности регулятора:

  • Фильтр понизил помехи до минимального уровня. Это позволило задать минимальный гистерезис и снизить отклонение от заданного порога переключения.
  • Гистерезис повысил нечувствительность регулятора к остаточным помехам.

 

Предыдущие статьи